Fabrication en flux continu

Le flux continu est un type de processus de fabrication qui consiste à fabriquer des articles du début à la fin sur une seule chaîne de production, sans interruption programmée. Il s'agit d'un type de traitement des matériaux dans lequel le matériau subit un traitement mécanique, thermique ou chimique en continu.

Cette méthode est utilisée depuis des décennies dans l'industrie chimique et la fabrication de matériaux, et a récemment été introduite dans l'industrie pharmaceutique.

Avant d'entrer dans les détails, voici un tableau utile qui compare la production en flux continu et la production par lots et met en évidence les principales différences entre les deux:

[image gracieusement fournie par le site Web de la FDA américaine]

Les défis du flux continu

Le plus grand défi de la fabrication en flux continu est que toutes les étapes nécessaires à la production doivent se dérouler au même endroit, de manière fluide et ininterrompue. Ce type de coordination du flux de travail nécessite une culture organisationnelle très forte et une hiérarchie claire entre les chefs d'équipe.

Voici d'autres défis liés à l'adoption de la fabrication en flux continu :

• Les opérateurs ont besoin d'une formation approfondie
• Absence de réglementations industrielles coordonnées
• Non modulaire et difficile à réutiliser
• Coût d'acquisition élevé
• Personnalisation plus difficile au sein de la production
• Difficulté accrue pour coordonner la maintenance planifiée
• La production est assurée 24 heures sur 24, 7 jours sur 7, ce qui nécessite moins de travailleurs dans l'ensemble, mais davantage de quarts de travail qui se chevauchent

Les systèmes automatisés nécessaires à la production en flux continu étant étroitement intégrés les uns aux autres, il est difficile, voire impossible, de réutiliser les équipements pour d'autres types de production, tels que la production par lots.

Les systèmes à flux continu sont en effet des systèmes, et non des machines individuelles empilées les unes à la suite des autres. Cela signifie qu'en plus d'être très difficiles à réutiliser, les systèmes de production continue ne peuvent pas être facilement adaptés à différents cycles de production d'un même article, comme le traitement par lots.

En d'autres termes, les fabricants qui dépendent du flux continu n'ont pas la possibilité de produire « en plus » et de conserver les excédents en stock. Ils ne peuvent pas non plus répondre à une baisse de la demande en fabriquant « quelques » produits à la fois.

Ce type de fabrication suscite un intérêt croissant, car il n'est pas aussi modulaire que la production par lots. La technologie nécessaire à un système de fabrication en flux continu entièrement intégré est encore relativement nouvelle.

Il est vrai qu'il existe un manque de réglementation coordonnée pour le flux continu, mais cela s'explique par le fait qu'il n'est pas largement utilisé en dehors du traitement des matériaux et des produits chimiques. Maintenant que les systèmes à flux continu peuvent être adaptés aux produits pharmaceutiques, les normes industrielles ne manqueront pas de rattraper leur retard.

De plus, les défis liés à la main-d'œuvre dans la fabrication en flux continu sont un sujet de préoccupation majeur en raison de la pénurie actuelle de main-d'œuvre et des lacunes en matière de compétences dans l'industrie manufacturière.

À long terme, l'exploitation de systèmes à flux continu peut permettre de réduire les coûts de main-d'œuvre, mais à court terme, les fabricants doivent s'attendre à des coûts élevés d'investissement dans la formation et l'éducation de leurs ouvriers.

Avantages du flux continu

L'adoption d'un mode de production à flux continu présente de nombreux avantages :

• Plus « agile » que les autres processus de production
• Permet de produire de plus petites quantités de produits avec moins de déchets
• Temps de production beaucoup plus courts
• Compatibilité élevée avec l'IIoT
• Réduction du risque d'erreur humaine
• Sécurité accrue pour les employés lors de la manipulation de produits chimiques dangereux ou instables
• Économies d'énergie grâce à l'absence de mise en marche et d'arrêt constants des machines
• Processus rationalisé sans étapes inutiles qui coûtent du temps et de la main-d'œuvre
• Détection des problèmes de qualité qui peuvent être cachés dans les stocks
• Production 24 heures sur 24, 7 jours sur 7, avec peu ou pas de temps d'arrêt

Grâce à toutes les intégrations intégrées dans un modèle de flux continu, telles que des capteurs de mesure et de maintenance préventive, l'usine intelligente est une excellente candidate pour l'adoption d'un tel système de production.

Comme les modèles de flux continu doivent fonctionner en harmonie et avec une grande précision, la plupart des tâches humaines requises dans les processus de production traditionnels sont éliminées.

Si cette dépendance à l'automatisation permet de réduire les coûts de main-d'œuvre, elle est compensée par la formation approfondie nécessaire pour faire fonctionner les machines.

Dans l'ensemble, les capteurs intelligents et autres technologies peuvent réduire au minimum les déchets produits dans une chaîne de production à flux continu : des alarmes retentissent en cas d'erreur, ce qui permet aux travailleurs de résoudre immédiatement le problème, plutôt que d'attendre le contrôle qualité à la fin du processus de production comme dans le traitement par lots. Dans ce dernier cas, si un défaut est détecté, tout le lot peut devoir être mis au rebut.

Le même problème de gaspillage est courant dans l'industrie pharmaceutique, où les médicaments produits en lots puis stockés pour être expédiés ou transformés ultérieurement peuvent être contaminés ou perdre de leur efficacité au fil du temps.

L'avenir du flux continu

La fabrication en flux continu est utilisée depuis longtemps dans les usines de traitement chimique. Elle est idéale dans ce type de fabrication, car les matières premières sont soumises à des variations importantes de température et de pression afin de subir des réactions chimiques.

Voici quelques-unes des industries qui utilisent largement ce type de production :

• Pâte à papier et papier
• Centrales électriques
• Engrais
• Raffineries de pétrole
• Fibres synthétiques
• Gaz naturel
• Usines de traitement des eaux usées

Ces exemples montrent pourquoi le flux continu est la norme dans le domaine de la fabrication : les usines de traitement des déchets ou les raffineries de pétrole produisent rarement « sur commande ». Étant donné que ces matériaux et ces procédés de transformation sont nécessaires en permanence pour assurer les conditions de vie de base et dans presque tous les domaines commerciaux, il est logique que ces usines fonctionnent 24 heures sur 24, 7 jours sur 7.

De plus, comme ces usines raffinent des matériaux dans des conditions extrêmement intenses (comme les niveaux de chaleur nécessaires pour fondre l'acier), il serait extrêmement coûteux en ressources (énergie, temps, argent et main-d'œuvre) de démarrer et d'arrêter les machines tous les jours selon un horaire de 9 h à 17 h. Il est beaucoup plus logique, et plus sûr pour les travailleurs, de faire fonctionner ces machines 24 heures sur 24, 7 jours sur 7.

Aujourd'hui, l'industrie pharmaceutique s'inspire de ces fabricants de matériaux classiques. Même si les médicaments sous forme de comprimés ou de gélules semblent être un type de production « plus modeste », de nombreux produits pharmaceutiques subissent des réactions chimiques tout aussi intenses.

Dans le monde moderne d'aujourd'hui, en particulier alors que nous continuons à avancer dans la quatrième révolution industrielle, l'approvisionnement constant en médicaments de base, comme l'ibuprofène, est tout aussi essentiel que l'approvisionnement en ressources métallurgiques, comme le fer, par exemple.