Dans cette interview, l’expert du secteur Andrew Pacelli explique comment des décisions fluidiques plus intelligentes peuvent éviter des refontes coûteuses, améliorer la fiabilité et aider les systèmes de diagnostic à fonctionner de manière cohérente, du développement à la mise à l’échelle.
Sommaire
D’après votre expérience, qu’est-ce que les équipes de développement de diagnostics sous-estiment le plus souvent en matière de fluidique ?
Je pense que l’une des choses les plus importantes que les équipes sous-estiment est qu’elles conçoivent un système fluidique complet, et pas seulement un composant unique. Il peut y avoir une tendance à se concentrer fortement sur la pompe en négligeant les composants plus petits qui l’entourent, tels que les tubes, les adaptateurs, les embouts, les vannes, les raccords et les connecteurs. Tous ces composants font partie du chemin du fluide et peuvent avoir un impact significatif sur les performances de la pompe et du système dans son ensemble.
Les caractéristiques du fluide lui-même sont également extrêmement importantes. Des facteurs tels que la viscosité et la consistance affectent le comportement du fluide lorsqu’il se déplace à travers chaque composant mouillé. Vous pourrez peut-être démontrer qu’une pompe fonctionne bien sur le banc, mais le véritable défi consiste à garantir que vous pouvez obtenir la même distribution de manière cohérente une fois la pompe intégrée dans l’instrument final. C’est pourquoi il est important de considérer la fluidique comme un système complet plutôt que d’évaluer des composants individuels de manière isolée.
Quand les équipes devraient-elles commencer à réfléchir sérieusement à leur architecture fluidique, et quels sont les signes avant-coureurs indiquant que des décisions pourraient causer des problèmes plus tard ?
Les équipes doivent commencer à réfléchir à la fluidique dès le début, parallèlement au développement de l’instrument ou du test. C’est à ce moment-là que vous avez le plus de liberté pour explorer différentes architectures sans coûts importants. Une fois la conception verrouillée, le changement des tubes, des raccords, de la pompe ou d’autres composants devient beaucoup plus difficile.
Certains des signes avant-coureurs sont des raccourcis motivés par les coûts ou des modifications tardives des spécifications de base telles que le volume ou la vitesse. Ceux-ci peuvent indiquer que l’architecture fluidique n’a pas été pleinement prise en compte suffisamment tôt et peuvent créer des risques en termes de performances ou d’approvisionnement plus tard dans le cycle de vie du produit.
Quels défis fluidiques ont tendance à apparaître lorsqu’un système de diagnostic passe du laboratoire à une exploitation à plus grand volume dans le monde réel ?
Le plus grand changement est que ce domaine introduit des variables beaucoup plus faciles à contrôler dans un environnement de laboratoire. Un instrument pourrait éventuellement être installé n’importe où dans le monde, de sorte que les différences d’altitude, de pression atmosphérique, de température et d’humidité peuvent toutes affecter les performances fluidiques.
Il existe également des différences dans la manière dont les instruments sont réellement utilisés. Un instrument fonctionnant 24 heures sur 24, 7 jours sur 7, sera soumis à des exigences d’usure et de fiabilité différentes de celui d’un instrument fonctionnant pendant huit heures. Les interactions entre les services et les opérateurs peuvent également introduire des variables supplémentaires.
Ensuite, il y a simplement l’effet d’échelle. Lorsque vous passez d’un nombre relativement restreint d’instruments dans un environnement de développement contrôlé à des milliers d’unités sur le terrain, vous commencez à voir des combinaisons de circonstances très spécifiques que vous n’avez peut-être jamais rencontrées lors d’essais en laboratoire.
Lorsque FMI commence à travailler avec une équipe d’ingénierie de diagnostic, comment comprendre l’application et déterminer quelle approche fluidique est la bonne ?
Nous commençons par les exigences plutôt que de commencer immédiatement par une technologie particulière. En interne, nous utilisons ce que nous appelons une fiche technique d’application, ou ADS, et notre équipe d’ingénierie commerciale travaille sur l’application en détail avant de sélectionner un produit.
Cela inclut des informations telles que le volume de distribution, si l’application nécessite un dosage ou un dosage, la pression d’entrée ou de sortie, la contre-pression, les exigences de précision et si les pulsations peuvent être tolérées. Tous ces facteurs techniques influencent la pompe ou la technologie fluidique appropriée.
Une fois que nous aurons ces informations, nous pourrons commencer à éliminer les approches qui ne répondent pas aux exigences. Par exemple, si l’application ne peut pas tolérer les pulsations, cela supprime immédiatement certaines technologies. Si un volume de distribution ou un niveau de précision très spécifique est requis, cela réduit encore les options.
Il est important de noter que l’objectif n’est pas d’adapter l’application à notre gamme de produits. Si une autre technologie est plus appropriée, nous le dirons. Par exemple, si le caractère jetable ou un circuit de fluide à usage unique est la priorité, une pompe péristaltique peut être la meilleure approche. L’ADS permet de garantir que la technologie répond aux exigences, et non l’inverse.
Que doivent caractériser ou valider les équipes d’ingénierie avant de se sentir en confiance dans leur architecture fluidique ?
Ma recommandation est de se rapprocher le plus possible des tests effectués avec le fluide réel, dans le véritable instrument, dans les conditions dans lesquelles cet instrument fonctionnera réellement.
L’une des choses courantes que nous constatons est que les tests sont effectués avec de l’eau, ou plus particulièrement de l’eau DI, car cela est pratique pendant le développement. La pompe peut se comporter exactement comme prévu avec de l’eau, mais lorsque vous introduisez le réactif, le test ou tout autre fluide d’application, ses caractéristiques peuvent modifier les performances de la pompe et du système fluidique au sens large.
Les équipes doivent également valider sur la plage de fonctionnement réelle, y compris des facteurs tels que la température, l’altitude, la pression et les volumes de distribution réels que l’instrument utilisera. La précision et l’exactitude doivent rester cohérentes dans ces conditions.
En fin de compte, vous souhaitez confirmer que la distribution requise peut être réalisée à l’intérieur de l’instrument final, et pas seulement sur la paillasse.
Crédit d’image : Fluid Metering, Inc.
Comment les considérations fluidiques changent-elles lors de la mise à niveau d’une plate-forme de diagnostic établie plutôt que lors du développement d’un système complètement nouveau ?
Avec une plateforme établie, vous disposez de beaucoup moins de flexibilité car vous travaillez au sein d’une structure qui existe déjà. Plutôt que de définir l’architecture fluidique dès le départ, vous essayez généralement de répondre aux exigences existantes en matière de performances, d’électricité, de fiabilité et d’intégration.
Cela devient particulièrement important dans le domaine du diagnostic, car ces plateformes peuvent être très réglementées. Une modification significative d’un composant du chemin d’analyse peut nécessiter des tests supplémentaires et éventuellement un réenregistrement ou une réapprobation. Vous devez donc soigneusement valider que la modification n’introduit pas de risque supplémentaire.
Avec un tout nouveau développement, vous avez plus de liberté pour expérimenter et procéder à des ajustements. Avec une plate-forme existante, la solution idéale est souvent quelque chose d’aussi proche que possible d’un remplacement immédiat qui évite une refonte plus large ou un travail réglementaire inutile.
Lorsqu’une plateforme de diagnostic est adaptée à des volumes plus élevés ou à une base installée plus importante, quels nouveaux risques fluidiques peuvent apparaître ?
À ce stade, la variance devient véritablement l’ennemi. Lorsque vous passez de 100 instruments à 10 000, de petites variations d’une unité à l’autre, qui étaient effectivement invisibles à faible volume, peuvent commencer à devenir significatives.
Un composant peut fonctionner parfaitement pendant le développement mais se comporter différemment sur une population de production de 20 000 ou 30 000 unités. Même un taux de défaillance de 0,1 % peut devenir important à grande échelle, en particulier dans le domaine du diagnostic, où les conséquences d’une défaillance critique peuvent être graves.
C’est pourquoi les équipes doivent prendre en compte les écarts avant la production à grande échelle et tester autant de scénarios d’exploitation réalistes que possible.
Comment les équipes peuvent-elles équilibrer les performances fluidiques avec la maintenance, la facilité d’entretien, l’intégration et les coûts d’exploitation à long terme ?
Il est impératif que les ingénieurs équilibrent ces facteurs lorsqu’ils font un choix de conception, car le produit dont le prix d’achat initial est le plus bas n’est pas nécessairement l’option la moins chère sur la durée de vie de l’instrument.
Vous disposez peut-être d’une technologie qui atteint la précision nécessaire mais qui comprend un composant portable qui nécessite un cycle de maintenance annuel ; chaque fois que ce composant doit être remplacé, vous aurez peut-être besoin d’un représentant de service ou d’un ingénieur pour visiter l’instrument. Sur une base installée importante et un long cycle de vie de produit, ces coûts peuvent s’additionner considérablement.
C’est pourquoi je pense que les équipes devraient modéliser le coût total de possession, plutôt que de s’intéresser uniquement au coût de la nomenclature. Par exemple, un pousse-seringue peut avoir un coût initial inférieur mais nécessiter un entretien récurrent tel que des échanges de barils.
La pompe de distribution variable FENYX® de FMI a un coût initial plus élevé mais ne nécessite aucun entretien. Une bonne comparaison inclut donc non seulement le coût initial des composants, mais également la maintenance, les appels de service, les temps d’arrêt et la personne qui supporte finalement ces coûts pendant toute la durée de vie de l’instrument.
Vous voulez vraiment comprendre ces compromis au moment où vous prenez la décision fluidique, plutôt que de les découvrir une fois que la plateforme est déjà sur le terrain.
Crédit d’image : Fluid Metering, Inc.
Pour les équipes utilisant la liste de contrôle de préparation fluidique diagnostique, quels domaines doivent-elles examiner de manière plus critique ?
Je me concentrerais sur les éléments les plus faciles à négliger au début du développement : la caractérisation des fluides réels, les conditions environnementales que l’instrument subira, la facilité d’entretien et les risques liés au cycle de vie ou à l’approvisionnement.
L’intérêt de la liste de contrôle est qu’elle donne aux équipes une manière structurée de répondre à ces questions avant que la conception ne devienne difficile ou coûteuse à modifier. Dans de nombreux cas, le résultat le plus utile consiste simplement à identifier une question cruciale que l’équipe n’avait pas pensé à poser auparavant.
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Si vous pouviez laisser aux équipes d’ingénierie de diagnostic une seule question à poser sur leur propre architecture fluidique, quelle serait-elle ?
La question que je poserais est la suivante : avez-vous validé cela avec votre fluide réel, dans votre environnement d’exploitation réel, au volume que vous prévoyez réellement d’expédier ?
Il est facile de se sentir en confiance après avoir effectué des tests avec un fluide adjacent ou dans des conditions proches de l’application finale. Mais si ces tests ne reflètent pas comment et où l’instrument fonctionnera réellement, des problèmes inattendus peuvent encore apparaître plus tard. S’assurer que cette question reçoit une réponse dès le départ permet de sélectionner le bon produit et vous donne une bien plus grande confiance dans l’architecture fluidique finale.
À propos de Andrew Pacelli 
Andrew Pacelli est titulaire d’un baccalauréat en génie mécanique de Virginia Tech.
Chez Fluid Metering, il est passé d’ingénieur technico-commercial à responsable de comptes clés, prenant en charge le développement OEM, les évaluations de produits, l’adoption par les clients, les présentations techniques et la collaboration entre les clients et les équipes d’ingénierie et de R&D.
À propos de Fluid Metering, Inc.
Fluid Metering, Inc. est l’un des principaux fabricants de solutions de contrôle des fluides de précision, avec un héritage d’innovation remontant à 1959. En tant que pionnier de la première pompe doseuse à piston rotatif et alternatif sans soupape, Fluid Metering a continuellement affiné sa technologie pour répondre aux besoins changeants des applications avancées.
Aujourd’hui, l’entreprise se spécialise dans la conception et la production de pompes distributrices et de systèmes de dosage hautes performances, offrant une exactitude, une précision et une fiabilité exceptionnelles dans un large éventail d’industries. Certifié ISO 9001 : 2015.
