Graham & Brown et MPDS4: Ingénierie du développement durable

« Un projet comme celui-ci était l’occasion idéale pour faire la transition vers le 3D, d’autant plus que MPDS4 me permettait d’insérer des dessins 2D existants et de les utiliser comme base pour la conception des bâtiments et des équipements en 3D. J’ai pu ainsi ajouter de l’intelligence à ma conception, trouver les meilleurs parcours pour le routage des tuyaux et conduits et aussi détecter les interférences. L’outil de visualisation a facilité la présentation de notre conception à notre conseil d’administration, aux dirigeants et ingénieurs. Les dessins détaillés générés automatiquement à partir du modèle représentaient des instructions claires pour tous les entrepreneurs en charge du routage des circuits électriques, des conduites de gaz, des canalisations les tuyauteries et les installations d’air comprimé. »

– Tony Conroy, Head of Engineering, Graham & Brown

Graham & Brown, entreprise familiale depuis 1946, reconnue par CoolBrands ® comme l’une des marques les plus prestigieuses de Grande-Bretagne, produit des papiers peints et décorations murales les plus prisés au monde. À son siège social de Blackburn, Royaume-Uni, la tradition industrielle et l’expertise en ingénierie rejoignent la passion pour le design et l’innovation. La reconnaissance pour les artistes dont les créations, grâce aux techniques de Graham & Brown, sont imprimées en séries limitées va de pair avec un engagement fort pour le développement durable. Avec l’acquisition d’équipements à la pointe de la technologie pour l’amélioration du processus de recyclage des déchets, est aussi venu le déploiement de MPDS4, logiciel de conception d’usine 3D, pour réduire les coûts de projet grâce à une planification précise des intégrations de processus de fabrication.

À propos de Graham & Brown

Tout commence en 1946 par une amitié entre deux amis. Harold Graham et Henry Brown créent leur fabrique de papier peint, transformant les murs du monde entier avec des décorations murales saisissantes. La société fournit une grande variété de papiers peints conçu par des artistes et designers du monde entier, ainsi que des produits complémentaires aux couleurs évocatrices («Les couleurs qui ont fait la Grande-Bretagne »)

Une histoire de persévérance et de séduction

Graham & Brown appartient à la riche tradition industrielle de Blackburn, autrefois centre célèbre de la fabrication textile. Aujourd’hui, la société est dirigée par la troisième génération de la famille Graham et Brown, et possède des filiales aux États-Unis, en France, en Hollande, en Russie, au Canada, en Chine, et en Allemagne. Employant 560 personnes dans le monde. Graham & Brown produit 21 700 000 rouleaux de revêtement mural par an; vend 685 000 décorations murales; consomme 41 000 tonnes de matériel, et réalise un chiffre annuel de 70 millions de Livres.

Prise lors de la construction de la nouvelle installation d’incinération, cette photo et les modèles MPDS4 correspondants des systèmes de tuyauterie complexes illustrent l’importance de la détection d’interférences, lorsque les tuyaux doivent être routés très près les uns des autres.

Ingénierie sur mesure

Tony Conroy est responsable engineering à l’usine de production de papier peint Graham & Brown, où les lignes d’impression externes sont complétées par des machines sur mesure. «Nous avons conçu et fabriqué nos propres machines d’emballage afin d’optimiser notre processus de production entièrement automatisé, « explique Tony.

Production non-stop

Avant de devenir des pièces uniques, les papiers peints de Graham & Brown sont des bobines de papier de 6 500 m sur 1,1m de large. En fonction du motif, le papier déroulé passe par un jeu de 5 machines avec jusqu’à 12 postes d’impression par machine. Chaque poste ajoute de la couleur et un motif à l’encre ou en PVC. Le papier est alors traité thermiquement dans un four jusqu’à 165 ˚ C pour « geler » le PVC.

« Les fours sont chauffés lentement par la chaleur récupérée grâce au processus de combustion de notre incinérateur, » explique Tony. Après avoir reçu l’application d’encre ou de PVC, le papier passe horizontalement dans un four de 24 mètres de long allant jusqu’à 205 ˚C, dont les buses à grande vitesse sont utilisées pour étirer le produit. Le produit final est automatiquement débité en rouleaux de 10 mètres, enveloppés, étiquetés, mis en cartons, puis acheminés 200 mètres plus loin jusqu’à l’entrepôt de palettisation robotisée.

Graham & Brown rend hommage au papier peint, à la peinture et à l’art – les trois composants au cœur de sa marque – avec cette publicité pour son motif «Countessa« (collection Elixir)

Récupération de la chaleur

« En 1985, Graham & Brown est le premier dans son domaine à utiliser un incinérateur de récupération de chaleur pour brûler les émissions potentiellement nocives qui émanent des lignes de revêtement en vinyle, puis réutiliser la chaleur dans le processus de fabrication», explique le Directeur Ian Brown, responsable de la Responsabilité sociale des entreprises (RSE).

Tony ajoute : «Le premier incinérateur a été remplacé en 1996 par un modèle plus efficace. A ce moment, nous avons également ajouté des systèmes d’extraction. Il y a huit ans, nous avons investi dans un deuxième incinérateur. Tous les fours dans nos salles d’imprimeries sont chauffés à l’huile thermique.

Les incinérateurs brûlent l’air d’échappement issu du processus d’impression pour le transformer en air chaud et propre, qui est ensuite utilisé pour chauffer l’huile. C’est un système en circuit fermé, et aujourd’hui, les incinérateurs fournissent environ 70% de la chaleur totale dont nous avons besoin. « 

Le nouvel incinérateur avec échangeurs thermiques à huile et air/air, est installé prêt à être rejoint par l’ancien incinérateur de huit ans. Tous deux ont été modélisés avec le logiciel MPDS4 de CAD Schroer

Contrôler la conception d’usine

En 2010, Graham & Brown a commandé une nouvel incinérateur de pointe pour remplacer le modèle de 1996 : un projet de 18 mois géré par Tony Conroy. « Cet investissement de 1 850 000 de £ comprenait une nouvelle salle d’incinération, la conception de tuyauteries et de conduits complexes à connecter aux services existants et un processus de permutation complexe afin de minimiser les temps d’arrêt de production, » explique-t-il. « L’aménagement initial de l’usine et la conception du bâtiment attenant avait été réalisée avec AutoCAD ® 2D, et l’implantation de l’équipement a été faite après la démonstration du logiciel de conception d’usine MPDS 4 par CAD Schroer. Nous avions besoin de terminer en urgence la conception des services d’interconnexion (tuyaux et systèmes d’extraction) qui devaient relier la nouvelle usine d’incinération aux lignes existantes. »

Transition vers le 3D

Tony devait concevoir des conduits de gaz, d’air et d’huile thermique, dans un espace limité conformément à une réglementation stricte. Conscient des avantages d’une conception 3D avec vérification d’interférences, il tenait à modéliser l’installation en 3D, qui promettait un aboutissement rapide et de faibles charges en matière d’implémentation de logiciel. « Ma principale préoccupation était de ne pas me trouver face à des interférences une fois tous les tuyaux installés. En cas de problème, le temps c’est de l’argent. Et nous devons nous conformer strictement aux normes ATEX et DESEAR1, poursuit Tony. Par exemple, dans des conditions dangereuses ou les tuyaux pour l’huile thermique (fonctionnant à 275 ˚ C) sont acheminés à 20 cm des conduites de gaz, l’emplacement exact des brides est essentiel. Chaque détail doit être pris en considération dans la conception.

Des résultats rapides

Dans les jours qui ont suivi la première démonstration du produit, Graham & Brown a fait l’acquisition du package MPDS4 complet, qui comprend avec le module Factory Layout la conception 2D/3D des bâtiments et des convoyeurs, ainsi que toutes les disciplines traditionnelles d’ingénierie avec détection automatique d’interférences. (P&ID, tuyauterie 3D, charpentes métalliques, conduits et électricité), L’outil de revue 3D, le générateur de composants 3D paramétrés et l’outil de gestion de projets MPDS4. Le logiciel d’aménagement à grande échelle à partir de la base de données est connu pour ses faibles coûts d’implémentation. En 2 jours, Tony était capable d’utiliser le logiciel de façon productive. « Il m’a fallu environ 3 semaines et demie (et je me suis familiarisé avec le système sur le tas) pour modéliser la salle d’incinération avec les 2 incinérateurs, les échangeurs thermiques à huile et air/air, les moteurs, les pompes, les conduits d’échappement, les 100 tonnes de dalle de béton et les 32 piliers de 10 mètres fichés dans le sol pour soutenir la structure, avec tous les tuyaux et conduits reliant le processus à la salle des machines du rez-de-chaussée de l’usine.

Maîtriser la complexité pour limiter les temps d’arrêt de production

«Un projet comme celui-ci était l’occasion idéale pour faire la transition vers le 3D, d’autant plus que MPDS4 me permettait d’insérer des dessins 2D existants et de les utiliser comme base pour la conception des bâtiments et des équipements en 3D, » dit Tony. « J’ai pu ainsi ajouter de l’intelligence à ma conception, trouver les meilleurs parcours pour le routage des tuyaux et conduits et aussi détecter les interférences. L’outil de visualisation a facilité la présentation de notre conception à notre conseil d’administration, aux dirigeants et ingénieurs. Les dessins détaillés générés automatiquement à partir du modèle représentaient des instructions claires pour tous les entrepreneurs en charge du routage des circuits électriques, des conduites de gaz, des canalisations les tuyauteries et les installations d’air comprimé. »

Une vue de la fosse avec la cuve de stockage et dessous, la longueur de l’installation illustre sa complexité

La connexion et la mise sous tension du nouvel incinérateur n’était pas la fin de notre affaire. Il nous fallait encore déplacer le deuxième incinérateur dans le nouveau bâtiment, en évitant un arrêt de production trop long, et donc utiliser pendant un court laps de temps le modèle de 1996 en remplacement. « Grâce à une planification précise, nous avons pu effectuer le remplacement très rapidement, limitant la durée d’inactivité de seulement trois machines pendant quatre jours, » explique Tony. Le déplacement de l’incinérateur de 8 ans impliquait le refroidissement de l’huile, l’arrêt de la ligne; la coupure de la tuyauterie d’huile thermique. Il a fallu faire venir des grues pour soulever les conduits, insérer les nouveaux conduits et les détourner vers le nouvel incinérateur, puis enfin réchauffer l’huile et effectuer les test de sécurité et de pression avant de le mettre en route. « Avec le nouveau logiciel de conception, cette installation c’est passée sereinement, avec moins d’erreurs et plus rapidement que le précédent projet d’incinérateur, qui ne reposait que sur des plans 2D réalisés par le fabricant. »

Sérieux quant au développement durable

Graham & Brown s’est engagé à réduire davantage l’utilisation de composants nocifs, et les émissions de composés organiques volatiles (COV) résultant de la combustion. La société a déployé son expertise en ingénierie pour optimiser le nouvel incinérateur, en trouvant par exemple le juste équilibre de la température qui assure que les deux émissions de composés organiques (CO) et d’oxyde d’azote (NOx) restent bien en deçà des exigences légales. «Au cours des dernières décennies, nous avons considérablement réduit les émissions de COV par l’adoption d’encres à faible COV²,” dit Ian Brown, qui met l’accent sur l’héritage et la responsabilité comme force motrice de l’engagement de son entreprise en matière de RSE (Responsabilité Sociale des Entreprises ). « Nous offrons maintenant une gamme de papiers peints écologique produite avec des encres conçues 100% à base d’eau, un liant sans résine synthétique, un papier issu de forêts gérées durablement, et des emballages compostables³.”

Visualiser l’avenir

Avec MPDS4, Tony est bien armé pour mener à bien de façon efficace ses futurs projets et modéliser des zones de production existantes au fur et à mesure des besoins. « Cela va me permettre d’effectuer des contrôles plus rapidement, d’éviter des erreurs lors de modifications, communiquer visuellement avec les équipes techniques sur les coûts de remplacement de composants. Je vais aussi pouvoir réaliser des visites virtuelles et les envoyer aux collègues à l’étranger, aux fournisseurs ou aux clients. « Explique-t-il.

Graham & Brown attache autant d’importance à l’innovation technique qu’à la qualité d’un design original. MPDS4 leur fournit les outils idéaux pour leur permettre de déployer sur des décennies à venir leur expertise de façon productive et les aider à devenir leader britannique sur le marché international.

Pour plus d’informations sur Graham & Brown, visitez le site : www.grahambrown.com .

Notes de bas de page:
¹DSEAR « réglementation des substances dangereuses et atmosphères explosives » est l’application au Royaume-Uni de la réglementation ATEX (ATmosphères EXplosives) issue de deux directives de l’Union européenne ATEX(94/9/CE ou ATEX 137 pour les équipements destinés à être utilisés en zones ATEX, et 1999/92/CE ou ATEX 100A pour la sécurité des travailleurs).
² Les encres à faible COV contiennent du white spirit aromatisé contenant un maximum de 0,5% d’hydrocarbures aromatiques, soit environ 3% de la quantité contenue dans le white spirit standard
³ Résultat de l’initiative « éco-chic » en 2004 pour la conception d’un papier peint écologique en collaboration avec le Collège Central Saint-Martin de Londres