Conférencier | Transcription |
| Fred | Bonjour et merci de m'avoir invité à présenter au Discovery Summit Americas 2020. Je m'appelle Fred Girshick et je vais parler de la recherche sur les lubrifiants utilisant la régression non linéaire JMP. |
| Donc mon ordre du jour, je ferai quelques présentations sur moi-même et mon domaine technique, un peu sur le contexte de la recherche sur les lubrifiants, |
| les types de questions auxquelles nous voulons répondre à l'aide d'outils statistiques, donner quelques exemples de modèles non linéaires, montrer comment je fais une analyse non linéaire, puis parler des conclusions et des plans pour l'avenir. |
| Alors les présentations, c'est le bâtiment où je travaille. |
| Alors qui suis-je |
| Si l’un d’entre vous crie 24601, vous obtiendrez un crédit supplémentaire à l’examen final. Je m'appelle Fred Girshick. Je suis chercheur pour une entreprise chimique spécialisée, vous pouvez voir notre logo en haut à droite. |
| Nous sommes un fabricant d'additifs chimiques pour lubrifiants et carburants. Nous avons un groupe de statistiques mondial |
| pour obtenir de l'aide dans des situations plus complexes, mais nous encourageons les chercheurs à faire leur propre analyse statistique ou à se rapprocher des données, à mieux comprendre les hypothèses et les sources d'erreur. |
| Mon expérience concerne diverses formes d'huiles moteur pour les moteurs à combustion interne alternatifs |
| voiture de tourisme, camions routiers, engins de construction hors route, chemin de fer, aviation, moteurs stationnaires. Et ma spécialité depuis 19 ans, ce sont les gros moteurs et gros est un terme relatif. Alors, plus tard, je vous montrerai ce que je veux dire quand je parle d'un gros moteur. |
| J'étais un ancien utilisateur de SAS. Je suis actuellement utilisateur de JMP. Je ne me considère pas comme un utilisateur averti |
| Je suis peut-être intermédiaire. J'ai tendance à faire le même type d'analyses encore et encore parce que je pose généralement les mêmes questions encore et encore, je suis encore en train d'apprendre. J'aimerais m'étendre et devenir plus sophistiqué. |
| Je suis meilleur dans Microsoft Excel que chez JMP, j'utilise donc Excel pour préparer l'ensemble de données à importer dans JMP, et j'exporte très souvent les résultats vers Excel, simplement parce que je suis plus adepte des outils graphiques, puis j'exporte vers PowerPoint pour une présentation client ou vers Word pour |
| ....pour un rapport technique. |
| Je ne vais pas faire une démonstration en direct en temps réel pour entrer dans JMP et le parcourir. Donc j'ai juste des captures d'écran et je vais vous montrer maintenant, je ferais ceci maintenant, je ferais cela. |
| moteurs, transmissions, engrenages, pompes, moteurs. Les lubrifiants peuvent être solides, liquides ou gazeux. |
| Je me concentre sur les huiles moteur liquides. |
| détergent, dispersant et antioxydant, etc. |
| Maintenant, dans chacun de ces types d'additifs, il existe de nombreuses options chimiques différentes, donc le détergent n'est pas une chose, c'est une famille de choses. Et bien entendu, toutes les huiles moteur ne contiennent pas tous les types d’additifs. Vous n'utilisez que ce qui est nécessaire |
| pour l'efficacité. |
| La discussion d'aujourd'hui portera sur les lubrifiants liquides, les huiles moteur, pour les moteurs à combustion interne alternatifs (RICE). C'est ce qu'il y a généralement dans votre voiture. |
| détergent, dispersant, antioxydant, anti-usure, modificateur de friction. Un exemple de chacun. Le détergent pourrait donc être du sulfonate de calcium. |
| polyamine d'anhydride succinique de polyisobutylène (PIBSA/PAM). |
| L'antioxydant est... pourrait être un phénol encombré. L'anti-usure pourrait être une molécule compliquée de dialkyl dithiophosphate de zinc (ZDDP). |
| Et un modificateur de friction, quelque chose comme le dioléate de glycérol. Vous remarquerez que tous ces éléments ont une partie plus polaire de la molécule et une partie moins polaire de la molécule. |
| De manière générale, la partie polaire est ce qui lui donne sa fonction et la partie non polaire est ce qui le rend soluble dans l'huile de pétrole. |
| Et maintenant, je vais vous dire ce que j'entends par gros moteurs. Voici un exemple d'un de nos laboratoires |
| Donc de gros moteurs. Tout d'abord, qu'est-ce qui n'est pas un gros moteur. C'est donc une voiture. C'est la voiture de ma femme. Il dispose d'un moteur raisonnablement puissant de 200 chevaux. |
| Ce n'est pas un gros moteur. Qu'en est-il des camions qui empruntent l'autoroute, vous savez, produisant de l'électricité, tirant des marchandises. Non, ils font environ 500 chevaux. Ce n'est pas un gros moteur. Mon exemple de gros moteur est un moteur de locomotive ferroviaire. |
| Voici donc une photo d'un moteur de locomotive en cours d'installation dans une locomotive. Le contour rouge c'est le moteur et il y a la personne qui l'installe, ça vous donne une idée de la taille. |
| Les moteurs stationnaires au gaz naturel, sur lesquels portera la discussion d'aujourd'hui. |
| Prends juste mon pointeur laser. |
| Voici donc un exemple d'un de ces 5 900 chevaux. Le truc vert. Et puis à la fin, c'est la personne qui travaille dessus. |
| Et un autre exemple de gros moteur est un moteur marin, des navires en mer. Et voici un moteur marin. Celui-ci génère 98 000 chevaux et il y a la personne qui y travaille. C’est donc ce que je veux dire lorsque je parle de gros moteurs. Ils sont vraiment grands. |
| Les types de questions auxquelles nous voulons répondre dans la recherche sur les lubrifiants, par exemple dans quelle mesure ce test au banc prédit-il les performances réelles dans le monde réel, vous savez, si je fais des tests de sélection, des tests sur plate-forme. |
| Comment les performances dépendent-elles de la concentration d’un additif ? Combien dois-je mettre ? Comment la structure de la performance d'effet additif? Si je rends cette chaîne d’hydrocarbures plus longue ou plus ramifiée ? Si je change le rapport de la partie polaire à la partie non polaire ? |
| Puis-je prédire les performances à partir de la composition ? En regardant simplement la molécule, puis-je prédire ce qu'elle fera ? |
| Combien de temps le produit durera-t-il avant de devoir être changé ? Ainsi, dans votre voiture, on vous dit de changer votre huile tous les 3 000 miles ou 5 000 ou 7 500 ou 10 000, selon à qui vous le demandez. |
| Dans quelle mesure mon produit premium est-il meilleur que mon produit principal ? Y a-t-il une différence entre ceux-ci ? Y a-t-il une proposition de valeur ? Comment mon produit se compare-t-il au produit de mon concurrent ? C’est donc le genre de choses que nous faisons. |
| Maintenant, laissez-moi parler de non-linéaire. Qu'est-ce que j'entends par non linéaire. Ainsi, dans le monde des équations, dans le monde des statistiques, non linéaire signifie non linéaire dans les paramètres, pas dans les variables. |
| D'accord, jouons à un jeu très rapide de linéaire ou pas de linéaire... |
| non linéaire. Donc y est égal à mx plus b. C'est l'équation linéaire classique. |
| Si vous ne faites rien d’autre, vous le savez. |
| Eh bien, qu'en est-il d'un quadratique. Maintenant, j'ai x au carré. Et ce n'est pas linéaire. C'est quadratique, mais a, b et c sont les paramètres. Ils sont linéaires. C'est aussi une équation linéaire. |
| Et le cube ? Même chose. Tout polynôme sera linéaire dans les paramètres. C'est donc une régression linéaire. |
| une fois e au bx. J'ai donc un pré-exposant... exponentiel a, et j'ai b dans l'exposant, mais cette équation peut être facilement réécrite sous forme de log et maintenant c'est à nouveau une équation linéaire. Je voudrais donc simplement régresser le journal de y par rapport à x. |
| Y est égal à A plus B x au C. Ce n'est donc pas e au x. C'est x au quelque chose. Et ce n'est pas linéaire. Ceci est donc un exemple d'équation non linéaire. |
| Y est égal à A sur x plus b. |
| D'accord. A et B sont à des endroits différents. Il y a une somme, mais encore une fois, je peux la réécrire si je prends les réciproques. Je régresserais donc 1 sur y par rapport à x et cela deviendrait alors une situation linéaire. |
| Y est égal à A fois x sur b plus x. |
| C'est un non-linéaire. C'est du Michaelis-Menten très classique, quelque chose qui a trait à la biologie et |
| cinétique enzymatique. |
| Et puis voici une sorte d’équation compliquée. C'est l'équation que nous allons utiliser aujourd'hui. Et c’est clairement non linéaire. |
| L'exemple que j'ai choisi aujourd'hui est donc un moteur au gaz naturel. |
| oxydation, donc en service, l'huile s'oxyde. Ceci est une photo d'un des moteurs |
| dans lequel nous avons fait le test. C'est une station de compression. Le contour bleu représente donc le moteur. Le contour rouge représente le compresseur qu'il entraîne, la pompe, et cette structure assez grande surlignée en vert à l'arrière, c'est le radiateur. |
| Donc, en général, l'oxydation, pour nos besoins, est une dégradation provoquée par une réaction avec l'oxygène. |
| Maintenant, à proprement parler, en cours de chimie, vous apprenez que l’oxydation peut se produire sans oxygène. Cela a à voir avec la perte d’électrons, mais ce n’est pas ce qui se passe ici. Des exemples courants sont lorsque les tranches de pomme brunissent ou que le vieux lait devient aigre. |
| Comme nous l’avons déjà dit, les huiles moteur sont majoritairement constituées de molécules d’hydrocarbures. Ils sont exposés à des températures élevées pendant le fonctionnement du moteur. |
| La combustion du carburant génère des radicaux libres qui pénètrent dans l’huile et favorisent l’oxydation. Les radicaux libres sont des fragments moléculaires contenant des électrons non appariés. |
| Ils sont instables et réactifs et attaquent d’autres molécules pour associer leurs électrons. Pendant la combustion du carburant, les molécules sont simplement éclatées pour former ces fragments. |
| L'oxydation de l'huile moteur entraîne des conséquences indésirables comme un épaississement de l'huile. Une viscosité donc plus élevée que celle requise par la conception du moteur |
| réduit également l'économie de carburant, car vous devez déplacer un liquide plus épais. L'oxydation forme des acides et l'acide peut corroder les pièces métalliques. L'oxydation provoque des dépôts et ces dépôts peuvent bloquer les passages d'huile et priver le moteur de l'huile lubrifiante ou gêner les pièces mobiles, en collant simplement les choses ensemble. |
| L'oxydation dans notre domaine est souvent mesurée par infrarouge et les unités sont l'absorbance par centimètre. Les constructeurs de moteurs publient des limites auxquelles l'huile doit être changée. Ainsi, lorsque l’oxydation atteint un certain point, vous devez changer l’huile pour maintenir votre garantie. |
| Dans la conception du test dont je vais parler aujourd'hui, il y avait deux fabricants différents de moteurs au gaz naturel, que je viens d'appeler X et Y pour ne pas citer de noms et en faire un modèle générique. |
| Il y avait trois huiles, que j'ai appelées bleue, rouge et verte, ou a, b et c pour cet exemple. Et c'était une conception 3x2, donc chaque huile était dans chaque conception de moteur. |
| Au total... l'exploitation a duré environ 14 mois, soit 10 000 ou 11 000 heures de fonctionnement. Cela représente environ 15 mois, 14 à 15 mois de fonctionnement continu à plus de 95 % de la charge maximale. |
| Les moteurs n'étaient arrêtés que lorsqu'il était nécessaire de procéder à une vidange d'huile. |
| Maintenant, si vous pensez à cette période, |
| si vous, si vous conduisiez votre voiture près de sa puissance moteur maximale, et disons à une vitesse moyenne de 70 milles à l'heure, cela représenterait 700 000 milles d'un test. |
| Maintenant, pour l'exemple d'aujourd'hui, je vais seulement examiner en détail l'un des modèles de moteur, celui que j'ai appelé x. |
| Des échantillons de pétrole ont été prélevés chaque semaine à 10 jours, soit un total d'environ 600 échantillons. |
| De nombreux paramètres ont été évoqués concernant une vingtaine de propriétés pétrolières. |
| Nous avons également examiné le moteur, effectué des mesures physiques d'usure, des mesures physiques de dépôts. Je vais seulement m'intéresser à l'oxydation pour l'instant. |
| Alors voici, voici l'ensemble de données. Il a été tronqué. Je l'ai simplifié pour montrer uniquement ce qui sera nécessaire pour aujourd'hui. Donc les variables de couleur |
| est la formulation d’huile, le bleu, le vert et le rouge. Le pétrole est variable, c'est l'âge du pétrole en heures. Ce sont donc les heures depuis la dernière vidange d'huile, alors que le test correspond aux heures accumulées, le total depuis le début du test, et Ox est l'oxydation dans ces unités d'absorbance par centimètre. |
| Maintenant, vous remarquerez les lignes, j'ai codé les lignes en fonction de la couleur. Donc toute l'huile ce que j'ai appelé l'huile bleue, j'ai coloré les marqueurs en bleu et rouge en rouge, etc. Et j'ai aussi assigné des formes. Ainsi, le fabricant x a un carré et le fabricant y a un cercle. |
| Maintenant, comme je l’ai dit, l’ensemble complet des données est bien plus étendu que cela. |
| D'accord, prenons donc notre ensemble de données. |
| tracer les données. |
| C'est toujours la première chose que vous faites. |
| Donc dans JMP, |
| donc ce que je vais faire, encore une fois, je ne fais pas de démonstration JMP en direct. Alors je vais montrer l'action |
| Sur les mots de gauche et cette flèche signifient que c'est une action, puis il y aura un cercle rouge indiquant où vous la faites. Alors utilisez la plateforme graphique, une boîte apparaît, Graph Builder, |
| et cela vous amène à cette boîte, Graph Builder. |
| Prenez donc le pétrole comme variable x. Il vous suffit donc de cliquer dessus et de le faire glisser ici. |
| Et en l’absence de Y, cela vous montre comme un histogramme. |
| Et puis le bœuf est notre variable dépendante ; ox, la variable y et vous obtenez ceci |
| Il y a maintenant une valeur aberrante évidente. Même moi, je peux le dire. Nous nous en débarrasserons plus tard. |
| Donc ça a l'air assez brouillon. |
| Je vais donc séparer les deux différents OEM, équipementier d'origine. |
| Donc si je prends OEM et que je le mets en superposition, |
| maintenant j'ai du bleu et du rouge, juste JMP choisit les couleurs. Il s’avère donc que le bleu est le x et le rouge le y. Et vous pouvez voir que les deux modèles de moteurs se comportent très différemment. |
| Le bleu a évidemment une durée de vie plus courte ; le rouge a une durée de vie plus longue de l'huile. Donc pour aujourd'hui, nous allons seulement examiner un... |
