Titre : Méthodes d’Optimisation pour le pilotage des systèmes de production avec des considérations énergétiques : Ordonnancement énergétiquement efficient d’un flow shop hybride multiligne
Début de thèse : 01/11/2021
Fin de thèse : 31/10/2024
Résumé : L’industrie contribue significativement à l’économie mondiale. Compte tenu du contexte politique, géopolitique et sociétal, la disponibilité et la hausse des prix de l’énergie représentent un réel défi pour les industriels, qui pour y faire face doivent améliorer leurs efficiences énergétiques. Il existe majoritairement trois critères d’efficience énergétique : la consommation totale de l’énergie, le pic de puissance et le coût de l’énergie. Ces aspects sont considérés dans différentes problématiques d’ordonnancement au niveau opérationnel, notamment : Job shop, flow shop, flow shop flexible, flow shop hybride, flow shop distribué.
Le travail dans le cadre de la thèse, porte sur l’étude et le développement d’approches et d’algorithmes en vue de proposer un ordonnancement énergétiquement efficient au sein d’un atelier de production. Le sujet de la thèse est à l’intersection entre les problématiques d’ordonnancement et d’efficience énergétique. Par ailleurs, ce travail aborde trois thématiques, :
(i) l’ordonnancement d’un flow shop hybride multi-lignes soumis à des contraintes énergétiques, (ii) la résolution de la problématique d’ordonnancement au travers des méthodes d’optimisation, (iii) L’analyse et la comparaison des différentes stratégie d’optimisation des lignes de production. La problématique considérée s’agit donc d’un flow shop hybride multi-ligne dont l’objectif est de réduire le coût d’énergie avec une structure de tarification par période (TOU) sous contrainte de makespan, de consommation totale d’énergie et de pic de puissance. Différentes approches de résolutions sont appliquées (i.e. méthode exacte et approchée). Un modèle mixte en nombres entiers est proposé ainsi qu’une heuristique basée sur une recherche locale itérative permettant un équilibre entre l’intensification et la diversification. Le schéma méta-heuristique inclut une heuristique déterministe HST qui vise à décaler la date de début de certaines opérations classées par ordre décroissant selon le calcul de la marge entre la date de début au plus tôt et la date de début au plus tard, pour permettre davantage une optimisation du coût de l’énergie. Un schéma matheuristique axé sur une méthode exacte imbriquée dans une méta-heuristique, permettant ainsi d’améliorer les solutions générées par la méta-heuristique, est également développé. Ces approches sont testées sur des instances générées et un cas d’industriel. L’étude du cas industriel permet de tirer des conclusions notamment sur la flexibilité et la structure de prix de l’énergie et leurs contributions dans l’amélioration de l’efficience énergétique. Les résultats d’analyse des stratégies d’optimisation des lignes de production montrent qu’une approche intégrée (optimisation multi-ligne) génère de meilleure résultats en terme d’optimisation du coût de l’énergie, en comparaison avec des approches décomposées (i.e. séquentielle, indépendante).
Mots clés : Ordonnancement, Multi-ligne, flow shop hybride, efficience énergétique, tarification par période, 0-1ILP, méta-heuristique, matheuristique
Date de soutenance prévue : Octobre 2025
Encadrement :
- Directeur de thèse : Xavier Delorme, Professeur Mines Saint-Etienne, LIMOS
- Co-encadrant : Damien Lamy, Maître assistant Mines Saint-Etienne, LIMOS
Partenaires ou/et Financeurs : Chaire industrielle Corenstock
Objectifs de développement durable concernés :
Publications
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