Approche multicritère pour la conception d'ateliers discontinus dans un environnement incertain.

Abstract

Les procédés discontinus représentent un mode idéal de fonctionnement pour synthétiser, en faibles quantités des produits à forte valeur ajoutée, à cycle de vie limité et exigeant un contrôle strict des conditions opératoires. De tels ateliers présentent l'avantage de pouvoir élaborer, par campagnes, plusieurs composés à partir d'équipements standard et de s'adapter à des variations de nature et de qualité des matières premières, ainsi qu'à des fluctuations fréquentes du marché, ce qui constitue un atout majeur du point de vue de la flexibilité. Ainsi, lors de l'étape de conception d'un atelier discontinu, il est presque impossible d'obtenir une information précise sur la future demande en produit. Une étude bibliographique a montré que les travaux antérieurs sont généralement basés sur des approches probabilistes qui représentent l'imprécision de la demande par des lois de distribution normale considérées comme indépendantes. Ces hypothèses simplificatrices ne représentent pas la réalité puisque beaucoup de paramètres sont, en pratique, dépendants les uns des autres et ne peuvent suivre des lois de distribution symétrique. L'objectif de cette thèse est de traiter de l'imprécision de la demande par des concepts flous en conception optimale d'ateliers; cette approche diffère principalement des modèles probabilistes en considérant la demande imprécise sous la forme d'ensembles de valeurs plus ou moins possibles et par sa fonction d'appartenance correspondante. Classiquement, la capacité de l'atelier doit satisfaire un équilibre entre la demande en produits et la marge de production dont dispose l'installation, de manière à satisfaire trois critères: la maximisation du bénéfice actualisé, une fonction représentant les retards ou les avances par rapport à échéance vis-à-vis de la synthèse de tous les produits et un indice de flexibilité. Les variables de décision sont la configuration de l'atelier, la taille et le nombre des équipements à chaque étape de traitement. Un modèle d'ateliers multiproduit est retenu comme support de l'étude. Un Algorithme Génétique multicritère, précédemment développé, a été adapté à la prise en compte de fonctions d'évaluations floues. Cette phase a nécessité l'utilisation d'opérations algébriques floues et un opérateur de comparaison de quantités floues. Par ailleurs, une méthode de sélection hybride tri de Pareto-tournoi a été proposée et a montré une meilleure performance que la méthode traditionnelle de la roulette de Goldberg, conduisant systématiquement à un nombre supérieur de solutions non dominées. La méthodologie multicritère est ensuite appliquée à un atelier multiproduit pour la production de quatre protéines, comportant huit étapes de traitement dont les temps opératoires des différentes étapes sont calculés par le biais de modèles d'opérations unitaires. L'approche retenue permet donc d'assister de manière efficace et robuste la mission du oncepteur, conduisant à un ensemble suffisamment large de solutions de compromis.