Résolution du problème de découpe avec revalorisation des matériaux

Solving the cutting stock problem with usable leftovers

• Auteur / Autrice : Victor Senergues
• Direction : Olivier Péton, Nadjib Brahimi
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie industriel, productique, automatique et robotique
• Date : Soutenance le 15/01/2025
• Etablissement(s) : Ecole nationale supérieure Mines-Télécom Atlantique Bretagne Pays de la Loire
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur et le numérique
• Partenaire(s) de recherche : Entreprise : Reeverse Systems (Nantes)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Modélisation, Optimisation et DEcision pour la Logistique, l'Industrie et les Services - Laboratoire des Sciences du Numérique de Nantes
• Jury : Président / Présidente : Nathalie Bostel
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Olivier Péton, François Clautiaux, Jean-Philippe Gayon, Célia Paquay
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : François Clautiaux, Jean-Philippe Gayon

Mots clés

Mots clés contrôlés

Recyclage

Industries manufacturières

Recherche opérationnelle

Mots clés libres

Recherche opérationnelle

Problème de découpe

Génération de colonnes

Réemploi des chutes

Operations research

Cutting stock problem

Column generation

Usable leftovers

Résumé

Cette thèse traite de l’optimisation des processus de découpe dans l’industrie manufacturière, en particulier la menuiserie industrielle. Elle vise à réduire les pertes de matière par le réemploi, principe de base de l’économie circulaire, répondant ainsi aux enjeux environnementaux, économiques et législatifs contemporains. Cette thèse s’appuie sur un état de l’art approfondi du Cutting Stock Problem with Usable Leftovers (CSPUL), un problème centré sur la réutilisation des chutes. La méthode employée combine la génération de colonnes avec des heuristiques de type diving pour affiner les solutions et garantir leur faisabilité dans des contextes industriels. Les modèles développés démontrent qu’une réutilisation même limitée des chutes peut générer des gains significatifs. Ces approches ont été intégrées au logiciel REEVERSE, qui fournit aux industriels des outils pour diagnostiquer les pertes, optimiser la production, et valoriser les matières de seconde vie. Les résultats expérimentaux valident ces solutions, montrant qu’elles permettent d’améliorer substantiellement le rendement matière tout en répondant aux attentes croissantes en matière de durabilité et de compétitivité. Cette contribution représente une avancée majeure dans l’optimisation durable des ressources industrielles.

This thesis focuses on optimizing cutting processes in the manufacturing industry, with a particular emphasis on industrial joinery. It aims to reduce material waste through reuse, a fundamental principle of the circular economy, thereby addressing contemporary environmental, economic, and legislative challenges. This research is based on a comprehensive state-of-the-art review of the Cutting Stock Problem with Usable Leftovers (CSPUL), which focuses on reusing industrial leftovers. The method employed combines column generation with diving heuristics to refine solutions and ensure their feasibility in industrial settings. The developed models demonstrate that even limited reuse of leftovers can generate significant benefits. These approaches have been integrated into the REEVERSE software, which provides industrial users with tools to diagnose losses, optimize production, and valorize secondary raw materials. Experimental results validate these solutions, showing that they substantially improve material yield while meeting growing expectations for sustainability and competitiveness. This contribution represents a major step forward in the sustainable optimization of industrial resources.