Introduction à la Conception - GCH3100C - Gestion de Projet - PDF

Introduction à la conception Gestion GCH3100C – de projet Opérations Unitaires Paul Stuart, Georgiana Bele 1  Plan de la section – Introduction au design 1. Conception et Innovation 1.1. Les 5 étapes fondamentales de la con...

Introduction à la conception Gestion GCH3100C – de projet Opérations Unitaires Paul Stuart, Georgiana Bele 1  Plan de la section – Introduction au design 1. Conception et Innovation 1.1. Les 5 étapes fondamentales de la conception 1.2. Types de conception 2. Génie de procédés et la conception 3. Caractéristiques et évolution typique de la carrière d’un ingénieur en conception de procédé 2  1. Conception et innovation Selon le Conseil de recherches en sciences du génie et de la physique (EPSRC, G.B.): « La recherche en ingénierie (et plus particulièrement la recherche pluridisciplinaire) est essentielle en vue d’obtenir de nouvelles bases de connaissances technologiques aussi bien que scientifiques, et de pouvoir concevoir des procédés, des produits et des services novateurs avec une performance grandement améliorée.» 3  1. Conception et innovation Selon l’Académie Canadienne du Génie: « La conception est le point central en ingénierie. C’est un art qui allie ingéniosité, imagination, savoir, habilités, discipline, et jugement relatif à l’expérience.» 4  1. Conception et innovation Qu’est-ce que l’innovation ? 5  1. Conception et innovation Quelques aspects de la conception : Le but premier de la conception est de permettre de créer un système (nouveaux produits ou nouveaux procédés) répondant à un besoin en tenant compte des contraintes (physiques, techniques, économiques, environnementales, humaines, sociales et légales). Le processus de conception doit être relié aux autres disciplines de génie. Il demande donc de travailler en équipes pluridisciplinaires. Le génie de conception est un processus de résolution de problèmes ouverts 6  1.1 Les 5 étapes fondamentales de la conception 1. Analyse des besoins : Analyser la situation pour tenir compte des contraintes, des risques et de tout autre élément pertinent permettant l’élaboration d’un procédé répondant aux besoins du client. 2. Élaboration du concept : Réaliser une revue technologique dans le but d’élaborer plusieurs concepts et de parvenir à une solution « préférée » (optimale) répondant aux besoins du client. 7  1.1 Les 5 étapes fondamentales de la conception 3. Conception préliminaire : Évaluation des paramètres de conception en fonction des objectifs et des besoins du client. La conception préliminaire comprend les études de préfaisabilité, de faisabilité et de définition, et le projet est financé (ou non) sur la base des estimations économiques faites à ce stade. 4. Conception détaillée : Détermination des détails de chaque élément du procédé (équipements, étapes du procédé, etc.) 5. Synthèse : Estimation des coûts de réalisation et documents de préparation de la mise en route du projet. 8  1.1 Les 5 étapes fondamentales de la conception Quelques compétences de base requises en conception Approche d’entrepreneur Multidisciplinarité Esprit d’entreprise Travail en équipe Leadership Facilité à communiquer Sens de l’organisation Habilité de planification et gestion de projets 9  1.1 Les 5 étapes fondamentales de la conception Ces compétences sont en grande partie reliées au processus de la conception, ex: Acquisition de savoir par le biais de l’expérience Outils d’analyse de procédés Techniques d'estimation des coûts d'investissement et de production, et de la rentabilité économique des projets La planification et l'organisation des projets 10  1.2 Types de conception La conception des procédés industriels consiste en une série de tâches, systématiquement appliquées Synthèse de procédés : le choix et le séquençage des unités pour la transformation physique chimique et/ou biologique des matières premières, normalement pour fabriquer un produit. Conception de produit et de procédé : le processus systématique utilisé pour sélectionner la solution préférée sur la base de l'analyse préliminaire puis détaillée des options, y compris la spécification de toutes les exigences pour parvenir à la solution, et l'analyse technico-économique associée. 11  1.2 Types de conception Deux situations différentes pour la conception de procédés: 1. « Conception Boilerplate » La conception « Boilerplate » implique des outils ou des méthodologies/compétences « classique » de conception. Cette approche est utilisée pour la conception des procédés qui sont bien établis, et doit être systématiquement adaptée pour chaque réalisation. Il s'agit de l'approche généralement utilisée par les sociétés d'ingénierie telles que SNC, Hatch, KSH, etc. 12  1.2 Types de conception 2. « Conception pour l’innovation » » Cette approche est plutôt utilisée pour la conception de nouveaux procédés, souvent pour la fabrication de nouveaux produits. La conception pour l’innovation allie les sciences du génie, le processus de conception et la mentalité (tournure d’esprit). C’est une conception impliquant une attitude novatrice et originale. 13  1.2 Types de conception Conception : Évolution au fil du temps 1. L’approche des années 60 de l’innovation en développement de procédés/produits : Multidisciplinarité – Fondée sur le savoir en génie chimique Selon un modèle de génie de conception axé sur les coûts et l’économie Exploitation à grandes échelles de procédés/produits nouvellement inventés 2. L’approche actuelle de l’innovation en développement de procédés/produits : Est-ce que je peux le vendre? Est-ce que je peux le concevoir? Est-ce que je peux le construire? 14  1.2 Types de conception Conception de procédés versus Conception de produits : Conception de procédés : Repose sur les bases solides de la science en génie chimique Projets de construction d’usines neuves (« greenfield » ou « grassroot ») et projets de modernisation (rétro-installation) Chaque secteur industriel possède une culture en conception de procédé, des attentes et une approche qui lui sont propres, par ex. : l’industrie papetière VS l’industrie pétrochimique VS les compagnies pharmaceutiques Chaque compagnie a sa propre méthode pour l’implantation de la conception de procédés 15  1.2 Types de conception Conception de procédés versus Conception de produits : Conception de produits : Consiste à inventer, développer et commercialiser un produit ou un service nouveau sur le marché. Prends des formes différentes selon le degré d’innovation des objets et selon les organisations et les stratégies des firmes où ils ont été développés. 16  1.2 Types de conception «Design For Six Sigma (DSS) » Définition: Une stratégie de gestion d’entreprise, initialement développée par Motorola aux États-Unis en 1986. Aujourd’hui, cette stratégie est largement utilisée dans de nombreux secteurs de l’industrie : -Dell, IBM, BMW, Nokia, Microsoft, Sony, Coca-Cola, Maytag, Kodak, Xerox, Dupont, Dow, Johnson & Johnson, Amex, CitiGroup, Bombardier Il s’agit d’un ensemble des meilleures pratiques et des meilleurs outils qui, lorsque intégrés dans un processus de conception et de développement d’un produit (ou d’un procédé), permettent d’augmenter la capacité d’une organisation à répondre aux besoins de ses clients, et ce, de manière rentable et efficace. 17  1.2 Types de conception «Design For Six Sigma (DSS) » Utilité: DFSS permet d’économiser sur les coûts d’un projet de développement puisque ces derniers augmentent de manière exponentielle au cours du cycle de vie de ce projet 18  1. Conception et innovation- Résumé Normalement, la conception du produit intervient au début du processus global de conception: Il s'agit d'une contrainte de conception importante pour les projets "Boilerplate Design". Elle est souvent le moteur des projets de "conception pour l'innovation". L'innovation est de plus en plus sous-traitée par les grandes entreprises... 19  1. Conception et innovation- Résumé Différentes entreprises conçoivent des produits et des procédés en fonction de leurs besoins spécifiques: Dans les grandes entreprises qui mettent en œuvre des procédés connus ayant généralement une grande capacité, la conception suit un processus bien établi et systématique, menant au financement du projet, à la conception détaillée et à la construction. Généralement, dans les petites entreprises qui développent de nouvelles technologies, l'appréciation et la capacité d'exécuter le processus de conception varient. 20  Plan de la section – Introduction au design 1. Conception et Innovation 1.1. Les 5 étapes fondamentales de la conception 1.2. Types de conception 2. Génie de procédés et la conception 3. Caractéristiques et évolution typique de la carrière d’un ingénieur en conception de procédé 21  2. Génie de procédés et la conception Conception d’opérations unitaires Qui, parmi vous, a déjà travaillé dans les industries suivantes? - Compagnies papetières - Compagnies minières - Compagnies chimiques - Compagnies pétrolières, pétrochimiques - Compagnies de polymères - Compagnies pharmaceutiques - Compagnies de produits alimentaires - Compagnies de haute technologie - Firmes de consultants - Fournisseurs d’équipements - Autres… 22  2. Génie de procédés et la conception Conception d’opérations unitaires Qui, parmi vous, a déjà conçu ou établi des spécifications pour les équipements suivants? - Tuyaux, pompes, valves, moteurs - Échangeurs de chaleurs, tours de refroidissement - Tours de lavage, colonnes d’absorption - Colonnes de distillation - Réacteurs - Agitateurs, mélangeurs - Usines de traitement des eaux usées - Séchoirs - Chaudières ou incinérateurs 23  2. Génie de procédés et la conception Programme de génie chimique Cours de base Outils pour l’ingénieur de - Mathématiques conception, ex: - Programmation -GCH1121 : Introd. à la conception - Thermodynamique en génie chimique: Problèmes à développement ouvert et touchant à la conception qui sont résolus par des équipes pluridisciplinaires, diagrammes Cours principaux en d’écoulement, introduction au Opérations unitaires conception des procédés processus de conception. - GCH3100 - GCH8271 - GCH8272 -GCH1110 : Analyse des procédés et développement durable: Bilans de matière, d'énergie et impacts environnementaux Aller plus loin avec la - etc… conception - GCH8211 24  Plan de la section – Introduction au design 1. Conception et Innovation 1.1. Les 5 étapes fondamentales de la conception 1.2. Types de conception 2. Génie de procédés et la conception 3. Caractéristiques et évolution typique de la carrière d’un ingénieur en conception de procédé 25  3 Caractéristiques et évolution d’une carrière typique d’un ingénieur Qui réalise la conception des procédés? Tel que vu dans le cours GCH1121 Introduction à la conception en génie chimique, une équipe de conception comprend : Ingénieurs chimistes Ingénieurs provenant d’autres disciplines (civil, mécanique, électrique, etc). Dessinateurs en conception Spécialistes en approvisionnement Entrepreneurs Fournisseurs d’équipement Analystes financiers Banquiers Comptables 26  3 Caractéristiques et évolution d’une carrière typique d’un ingénieur Exemples d’emplois impliquant des activités en conception des procédés : Ingénieur de procédé : - Sur un site de production : panneaux de contrôle, fuites, etc. - Pour une firme de génie-conseil : jusqu’au niveau de l’ingénierie de définition Ingénieur de projet : - Sur un site de production - Pour un bureau-chef : représente le directeur de projet - Pour une firme de génie-conseil 27  3 Caractéristiques et évolution d’une carrière typique d’un ingénieur Exemples de projets impliquant des analyses de procédés qui utilisent des techniques de conception de procédés: Définir les contraintes d’un projet et trouver des solutions de procédés qui atteignent, à moindre coût, les objectifs du projet. Apporter une perspective en intégration des procédés aux fournisseurs de technologies. Réaliser des revues environnementales, développement durable. Effectuer des études d’impact des nouvelles réglementations environnementales sur la compétitivité de l’industrie. Agir comme témoin-expert au niveau juridique. 28  3 Caractéristiques et évolution d’une carrière typique d’un ingénieur Rôles typiques de l’ingénieur chimiste dans la conception de procédés: Pour remplir adéquatement son rôle de spécialiste en procédé, l’ingénieur en génie chimique devra avoir une vision élargie: - Être capable de répondre adéquatement et clairement à l’étendue du projet et aux objectifs de rentabilité du capital - Être en mesure de passer aisément de l’ingénierie préliminaire à l’ingénierie détaillée (gestion des incertitudes) - Interagir avec d'autres disciplines de génie, et apprécient leurs contributions au processus de conception - Posséder de solides connaissances en estimation des coûts, et également dans les autres disciplines de génie Après plusieurs années d’expérience, un ingénieur en génie chimique pourra souvent jouer un rôle important comme directeur de projet 29  3 Caractéristiques et évolution d’une carrière typique d’un ingénieur Phases typiques d’un projet de conception Démonstration du concept (si nécessaire) Ingénierie: - Étude de préfaisabilité (ordre de grandeur des coûts):