Conception de systèmes de production énergétiquement efficaces : performance économique et énergétique

Design of Energy-efficient Production Systems : Economic and Energetic Performance

• Auteur / Autrice : Yasmine Alaouchiche
• Direction : Farouk Yalaoui, Yassine Ouazene
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Optimisation et sûreté des systèmes
• Date : Soutenance le 07/07/2022
• Etablissement(s) : Troyes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'Ingénieur (Troyes, Aube)
• Partenaire(s) de recherche : Organisme européen de financement : Fonds européen de développement régional
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Informatique et Société Numérique / LIST3N
• Jury : Président / Présidente : Christian Prins
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Farouk Yalaoui, Yassine Ouazene, Christian Prins, Olga Battaïa, Xavier Delorme, Amin Chaabane, Fabio Sgarbossa
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Olga Battaïa, Xavier Delorme

Mots clés

Mots clés contrôlés

Markov, Processus de

Programmation non linéaire

Économies d'énergie

Production -- Gestion

Conception technique

Mots clés libres

Conception technique

Systèmes de production

Économies d'énergie

Programmation non linéaire

Markov, Processus de

Engineering design

Production systems

Energy conservation

Nonlinear programming

Markov processes

Résumé

Dans l’industrie manufacturière, l'écart entre l'offre et la demande énergétiques ainsi que la dépendance excessive à l'égard de l'énergie entraînent une hausse des coûts. En outre, les énergies renouvelables sont encore loin de supplanter le reste du secteur énergétique, ce qui est particulièrement lié au changement climatique. Ainsi, l'amélioration de l'efficacité énergétique des systèmes de production dès la phase de conception devient une nécessité incontournable. Le problème de dimensionnement des stocks intermédiaires est un point central dans la conception des systèmes de production. Par conséquent, cette thèse a étudié la conception de lignes de production en série énergétiquement efficaces en se focalisant sur le problème du dimensionnement des stocks intermédiaires. Une méthode d'évaluation intégrée de la performance économique et énergétique a été développée. Cet outil d'évaluation a permis d'étudier le compromis complexe entre le taux de production et la consommation énergétique. Une nouvelle variante énergétiquement efficace du problème de dimensionnement des stocks intermédiaires a été proposée. Ce modèle a permis de réaliser d'importantes économies d'énergie tout en recherchant un bon équilibre entre performance économique et énergétique lors de la conception de systèmes de production. L'approche est étudiée dans un second temps sous un cadre multi-objectifs à l'aide de méthodes exactes et d'un algorithmes évolutionnaire afin de proposer un ensemble de configurations alternatives nécessaires à la prise de décision complexe.

In the manufacturing industry, the gap between energy supply and demand as well as the overdependence on energy leads to higher costs. In addition, renewable energies are still far from supplanting the rest of the energy sector, which is particularly related to climate change. Thus, improving the energy efficiency of production systems from the design phase is becoming an unavoidable necessity. The problem of allocating storage space to buffer areas is the central issue in the design of production systems. Therefore, this thesis investigated the design of energy-efficient serial production lines by focusing on the buffer allocation problem. An integrated economic and energetic performance evaluation method was developed. This evaluation tool allowed studying the complex trade-off between throughput and energy consumption. A new energy-efficient variant of the buffer allocation problem was proposed. This model enabled significant energy savings while striking a good balance between economic and energetic performance in the design of production systems. The approach is then studied through a multi-objective framework using exact methods and an evolutionary algorithm to propose a set of alternative configurations needed for complex decision-making.