Algorithmes contre le gaspillage d'air comprimé

Avec l'intelligence artificielle, les chercheurs du Fraunhofer IPA souhaitent détecter les fuites dans les installations d'air comprimé et mettre fin au gaspillage. Pour cela, ils ont construit cette installation de démonstration. (Source : Fraunhofer IPA/Photo : Rainer Bez) / Des chercheurs du Fraunhofer IPA proposent d'utiliser l'intelligence artificielle pour identifier les fuites dans les unités de compresseurs et mettre fin au gaspillage. À cette fin, ils ont construit un prototype de démonstration. (© Fraunhofer IPA/Photo : Rainer Bez)

Un potentiel d'économie de 30 pour cent est possible : la plupart des installations d'air comprimé sont inefficaces. L'air s'échappe par d'innombrables fuites ; leur détection est difficile. Des chercheurs de l'institut Fraunhofer pour la technologie de la production et l'automatisation IPA veulent désormais lutter contre le gaspillage grâce à l'intelligence artificielle.

Dans les entreprises allemandes, environ 60 000 installations d'air comprimé sont en service. Ensemble, elles consomment chaque année 16,6 térawattheures, ce qui représente sept pour cent de la consommation électrique totale de l'industrie nationale. « Les coûts pour cela pourraient être réduits jusqu'à 30 pour cent », explique le professeur Sauer, chef du département Production efficace en ressources à l'IPA Fraunhofer et directeur de l'Institut pour l'efficacité énergétique en production (EEP) de l'université de Stuttgart. L'un des plus grands potentiels d'économie réside principalement dans le fait que la très grande majorité des installations d'air comprimé fonctionnent jusqu'à présent de manière inefficace. La raison : elles regorgent de fuites.

Fuites et déformations dans les tuyaux ou pièces de connexion défectueuses : tout cela est difficile à détecter. En effet, il n'est souvent pas facile d'accéder à toutes les parties d'une installation d'air comprimé, et les fuites sont si minuscules qu'elles ne sont visibles à l'œil nu qu'avec beaucoup de difficulté, voire pas du tout. Jusqu'à présent, on utilisait un appareil à ultrasons, qui détecte les plages de fréquences inaudibles pour l'homme, par lesquelles l'air s'échappe. La plupart des entreprises ne réalisent cette démarche qu'une fois par an, ou vivent simplement avec les fuites.

Fuites, déformations et pièces de connexion défectueuses

Avec l'intelligence artificielle, Christian Dierolf et son collègue Christian Schneider veulent identifier les points défectueux dans les installations d'air comprimé et mettre fin au gaspillage. Pour cela, les deux chercheurs ont d'abord mis en place un système de démonstration.

Dans celui-ci, l'air comprimé circule soit à travers des tuyaux intacts, soit à travers ceux présentant à peine visibles des trous, des déformations et des pièces de connexion défectueuses — les fuites les plus courantes dans les installations d'air comprimé industrielles. Quelle que soit la voie empruntée par l'air, cela ne se voit pas à l'œil nu : les actionneurs font leur travail. Mais le démonstrateur mesure si l'air circule sous plus ou moins de pression dans les tuyaux, détermine le débit, la position des actionneurs, l'état des vannes et capte des signaux ultrasonores.

Le démonstrateur comme base de données

Tout cela est enregistré en temps réel dans un cloud. « Le démonstrateur constitue donc la base de notre recherche en production basée sur les données, notamment par l'entraînement d'algorithmes auto-apprenants », expliquent les chercheurs. Ces algorithmes seront ensuite transférés à des applications industrielles. Là, ils devront non seulement détecter et localiser les fuites, mais aussi, à l'avenir, afficher directement la désignation et le numéro de commande de la pièce concernée via une application. La personne responsable de l'installation d'air comprimé n'aura plus besoin de chercher longtemps dans le catalogue. Au lieu de cela, elle pourra commander rapidement une pièce de rechange avec quelques clics, réduisant ainsi les temps d'arrêt. « En plus de la classification des fuites, l'identification des actionneurs présents dans le réseau d'air comprimé de la machine avec un effort de mesure minimal est au centre de la recherche », explique Dierolf.

Mais cela reste encore de la science-fiction, tout comme de nombreuses autres idées des chercheurs. La manière dont, entre autres grâce à l'industrie 4.0, les potentiels d'efficacité déjà existants peuvent être exploités et les coûts significativement réduits sera présentée lors du séminaire « Air comprimé intelligent – identifier les potentiels avec les méthodes de l'industrie 4.0 et augmenter l'efficacité » le 6 novembre 2019 sur le site de l'IPA Fraunhofer à Stuttgart.