Cabane à sucre 4.0 : automatisation d'un centre de bouillage de sirop d'érable
- Date :
- Cet événement est passé.
- Type :
- Soutenance de thèse
- Lieu :
- Dans le local P2-1002 de l’institut interdisciplinaire d’innovation technologique (3IT)
Description :
Doctorant : Thomas Bernard
Directeur de recherche : François Grondin
Codirecteur de recherche : Jean-Michel Lavoie
Président de jury : Yves Bérubé-Lauzière
Résumé : La production du sirop d'érable au Québec passe d'une pratique artisanale et distribuée à des « centres de bouillage » centralisés, dans un contexte de pénurie de main-d'œuvre persistante et d'exigences accrues en matière de traçabilité et de salubrité alimentaire. Cette thèse examine dans quelle mesure les technologies de l'Industrie 4.0 peuvent améliorer la productivité et l'efficacité de la fabrication du sirop d'érable. Elle présente (i) une architecture d'automatisation centrée sur des technologies de l'Internet industriel des objets, qui remplace les îlots traditionnels axés sur les automates programmables par des abstractions modulaires d'équipements et un interverrouillage asynchrone arbitrant les ressources partagées via des opérations mises en file d'attente priorisée ; et (ii) un système cyber-physique à l'échelle de l'usine qui orchestre la logistique des livraisons, l'intégration de l'osmose inverse, l'alimentation de l'évaporateur, l'optimisation des stocks et l'hygiène. Le système exploite des mesures en ligne (débit, température, Brix) et la connaissance du contenu pour guider les décisions de routage et déclencher des routines de nettoyage en place systématiques et sensibles au contexte, assurant une hygiène constante et une traçabilité complète et immédiate jusqu'à l'entrée de l'évaporateur. Développée à travers plusieurs saisons de production dans un centre de bouillage partenaire, l'approche réduit le travail manuel sujet aux erreurs pour le routage, standardise les séquences récurrentes de transfert, diminue la charge administrative grâce à la documentation automatique des mouvements de matière et réduit les risques de contamination propres à la tuyauterie partagée. Les affirmations présentées dans la thèse sont appuyées de résultats opérationnels réels du système durant une saison de production complète. Ensemble, ces contributions tracent une voie pratique vers une automatisation à l'échelle de l'usine, évolutive, reconfigurable et compatible avec la rénovation progressive des équipements existants en industrie acéricole. Au-delà de l'étude de cas, la thèse détaille les compromis de conception, les caractéristiques de performance et les architectures de système pouvant rendre viable une automatisation « 4.0-d'abord » chez les transformateurs agroalimentaires de petite et moyenne taille en transition vers des opérations centralisées.
Doctorant : Thomas Bernard
Directeur de recherche : François Grondin
Codirecteur de recherche : Jean-Michel Lavoie
Président de jury : Yves Bérubé-Lauzière
Résumé : La production du sirop d'érable au Québec passe d'une pratique artisanale et distribuée à des « centres de bouillage » centralisés, dans un contexte de pénurie de main-d'œuvre persistante et d'exigences accrues en matière de traçabilité et de salubrité alimentaire. Cette thèse examine dans quelle mesure les technologies de l'Industrie 4.0 peuvent améliorer la productivité et l'efficacité de la fabrication du sirop d'érable. Elle présente (i) une architecture d'automatisation centrée sur des technologies de l'Internet industriel des objets, qui remplace les îlots traditionnels axés sur les automates programmables par des abstractions modulaires d'équipements et un interverrouillage asynchrone arbitrant les ressources partagées via des opérations mises en file d'attente priorisée ; et (ii) un système cyber-physique à l'échelle de l'usine qui orchestre la logistique des livraisons, l'intégration de l'osmose inverse, l'alimentation de l'évaporateur, l'optimisation des stocks et l'hygiène. Le système exploite des mesures en ligne (débit, température, Brix) et la connaissance du contenu pour guider les décisions de routage et déclencher des routines de nettoyage en place systématiques et sensibles au contexte, assurant une hygiène constante et une traçabilité complète et immédiate jusqu'à l'entrée de l'évaporateur. Développée à travers plusieurs saisons de production dans un centre de bouillage partenaire, l'approche réduit le travail manuel sujet aux erreurs pour le routage, standardise les séquences récurrentes de transfert, diminue la charge administrative grâce à la documentation automatique des mouvements de matière et réduit les risques de contamination propres à la tuyauterie partagée. Les affirmations présentées dans la thèse sont appuyées de résultats opérationnels réels du système durant une saison de production complète. Ensemble, ces contributions tracent une voie pratique vers une automatisation à l'échelle de l'usine, évolutive, reconfigurable et compatible avec la rénovation progressive des équipements existants en industrie acéricole. Au-delà de l'étude de cas, la thèse détaille les compromis de conception, les caractéristiques de performance et les architectures de système pouvant rendre viable une automatisation « 4.0-d'abord » chez les transformateurs agroalimentaires de petite et moyenne taille en transition vers des opérations centralisées.