Aperçu
Tata Steel est l’un des principaux producteurs d’acier au monde. La société est présente dans 26 pays, a une capacité de production de 34 millions de tonnes (tonnes métriques) d’acier par an et, en 2021, a réalisé un chiffre d’affaires de 21,2 milliards de dollars.
En tant que premier fabricant d’acier en Inde à recevoir la certification CII Green Pro basée sur la norme ISO14024, Tata Steel est certifié pour ses bonnes pratiques environnementales dans ses opérations industrielles.
Les ingénieurs de l’entreprise ont travaillé à améliorer l’efficacité d’une installation de traitement du calcaire et ont identifié des possibilités à l’aide de la modélisation par simulation. Les résultats ont permis de réduire le fonctionnement de la machine et les coûts.
Problème
La chaux est le flux le plus important utilisé dans le processus de fabrication de l’acier LD (Linz-Donawitz). Le processus LD nécessite un contrôle de qualité rigoureux et un approvisionnement régulier en chaux, ce qui a conduit Tata Steel à exploiter ses usines de chaux en continu.
L’entreprise soupçonnait que des gains d’efficacité pouvaient être réalisés et a lancé un projet visant à optimiser les processus dans l’une de ses usines de chaux. L’usine avait neuf fours pour la calcination du calcaire afin de produire de la chaux vive. Les processus tout au long du circuit de transport du calcaire seraient analysés, depuis l’arrivée du calcaire jusqu’à sa cuisson dans le four à chaux.
À l’usine, le calcaire était déchargé dans une benne basculante (benne basculante rotative), envoyé au batiment de criblage primaire par des bandes transporteuses et passé par le processus de criblage à deux étages. Après le criblage, le matériel a été transféré dans des bacs d’entreposage, puis dans des bacs de surtension.
À partir des bacs de surtension, il a été passé à nouveau par un processus de criblage à un seul pont, puis transféré dans des trémies de pesage. Le matériau a été déposé dans les fours par le haut à l’aide de compartiments ouvrants.
Les ingénieurs pensaient que le circuit d’alimentation était sous-utilisé et qu’il n’était pas nécessaire de le faire fonctionner en continu. L’objectif était donc d’optimiser et de mieux planifier la remise en état du calcaire afin de maximiser l’utilisation du circuit d’alimentation et de réduire les heures de fonctionnement.
Solution
Les ingénieurs de Tata Steel ont développé un modèle pour tester différents scénarios hypothétiques et comprendre l’utilisation du circuit d’alimentation en calcaire.
Scénario 1
La production actuelle moyenne sur le site a été calculée à partir des données de l’usine et introduite dans le modèle de simulation, qui a fourni plusieurs informations. La production au rythme actuel pourrait facilement être satisfaite avec un seul quart de travail de remise en état.
Tous les bacs maintiendraient une capacité de 20 % à 100 %, et il suffirait de faire fonctionner le circuit des bacs de stockage à entrepôt pour un seul quart de travail par jour.
Scénario 2
L’objectif de l’expérience de simulation suivante était de trouver des goulots d’étranglement dans le circuit. La modélisation dans AnyLogic a permis d’identifier que la capacité de la benne 2 et les approvisionneurs de pesage 3 et 4 étaient les goulots d’étranglement pour le circuit d’alimentation.
Scénario 3
Les développeurs du modèle voulaient également déterminer la production maximale possible en ce qui concerne les contraintes de circuit et l’utilisation des bacs de surtension.
Comme les bacs de surtension étaient disponibles, le stock de la catégorie 2 pouvait y être transféré, ce qui signifie que le bac 2 n’était plus une contrainte. Cela reposait sur la présence d’espace libre dans les bacs de surtension au début d’un quart de travail.
Le résultat a été une augmentation de la production, mais les bacs de surtension avaient une capacité suffisante pour seulement six heures de production. Après cela, ils ont dû être remplis à nouveau.
Scénario 4
L’analyse du stock régulateur à l’aide du modèle a permis à l’usine d’obtenir les niveaux minimaux de stock qui devaient être maintenus dans les bacs 2, 3 et 4.
La contrainte de la catégorie 2 ne s’appliquait plus aux fours 1 à 6 si l’entreprise utilisait un bac de surtension d’une capacité minimale de 400 tonnes pour le stock initial. Dans un tel cas, il serait possible de prendre la pleine capacité de production des fours 1 à 6.
Un stock régulateur suffisant pourrait être maintenu pour la production des fours 7 à 9 pendant deux équipes. Mais le stock minimum disponible dans les bacs n’était pas suffisant pour deux équipes de production des fours 1 à 6, en cas de panne.
Scénario 5
Les ingénieurs de Tata Steel ont testé le calendrier pour comprendre les stocks tampons dans le circuit et déterminer les niveaux suffisants. Ils ont développé la stratégie optimale pour les opérations de production quotidiennes.
Le transfert du bac de stockage au bac de surtension pourrait être effectué en deux périodes de huit et six heures. Ce circuit pourrait alors être éteint pendant dix heures par jour, ce qui permettrait d’économiser de l’énergie.
Résultats
La simulation avec AnyLogic a aidé Tata Steel à maximiser l’utilisation du circuit d’alimentation. Grâce à la modélisation, ils ont réalisé cinq expériences et développé des calendriers d’exploitation favorables de l’usine qui pourraient réduire le fonctionnement des machines et réduire les coûts liés à l’électricité. Ensuite, les spécialistes ont calculé les économies de consommation d’énergie ainsi que les économies de coûts par jour.
Regardez la vidéo sur cette étude de cas présentée par Tata Steel à la conférence AnyLogic 2021.
