Дисертації з теми "Optimisation du coût total de production"

L'industrie de la production actuelle est caractérisée par des progrès significatifs : une augmentation massive de la haute technologie, l'émergence de clients exigeants, des marchés compétitifs, une qualité de produit variée et des demandes aléatoires ont exigé la collaboration des aspects interdépendants de la production. La production, la maintenance et la qualité sont les aspects les plus critiques du système industriel. Nous nous intéressons à l'optimisation de la maintenance qui joue un rôle essentiel dans la satisfaction du client, la durabilité et le développement des entreprises. Notre étude est centrée sur le développement de la production et de la maintenance intégrées dans une carte de contrôle de la politique de qualité. Nous proposons de nouvelles stratégies de maintenance intégrée avec une analyse approfondie des améliorations continues de la fiabilité du processus de production et traitées sous les contraintes des exigences du client (Service, qualité et coût). L'intégration et la coordination optimale de ces facteurs de production n'est pas facile et représente un défi pour les entreprises industrielles, et sont plus difficiles avec les causes multi-assignables de la variation du processus de production. Pour répondre à ce problème, ce travail de recherche a utilisé l'outil carte de contrôle en combinaison avec les principes de l'AFNOR connus sous le nom de Règle des sept comme impliqués dans la gestion de la qualité. Pour surveiller, analyser et diriger les actions de maintenance appropriées pour l'amélioration continue de la fiabilité du système le long des différents scénarios de processus multiples comme niveaux de décision. Nous utilisons les interactions entre le processus de production et la qualité du produit pour des stratégies de maintenance qui réduisent la défaillance du système de production en améliorant la fiabilité du processus et en réduisant les produits non conformes. L'étude a porté de manière significative sur la qualité, les outils de qualité et leurs applications dans le contrôle de la production et de la maintenance. La technique que nous avons utilisée pour optimiser la maintenance et le contrôle de la qualité d'un système de production intégré est un outil de carte de contrôle basé sur la mesure et l'analyse statistique des paramètres de qualité. Nous modélisons différents problèmes de production et développons une politique de contrôle pour des systèmes de production à défaillance aléatoire qui doivent satisfaire les exigences des clients de manière dynamique tout au long de l'horizon de production fini. Nous avons introduit un modèle mathématique pour minimiser les coûts totaux de production, d'inventaire, de maintenance et de contrôle de la qualité. L'optimisation de la stratégie de maintenance a été intégrée dans un outil d'information sur les cartes de contrôle. Sur la base de la variation du taux de production et de son impact sur la dégradation de la machine, le nombre de maintenance, les temps et les intervalles nécessaires à une prise de décision prudente sont déterminés par l'algorithme développé. Dans ce contexte, cette recherche présente la dérivation pour différents cas de toutes les probabilités pour le processus d'être dans ou hors de contrôle, les durées moyennes d'exécution, et les durées de cycle de restauration. Sur la base du facteur de dégradation, de nouvelles équations de taux de défaillance sont formulées, puis le taux de défaillance moyen pour chaque cas, nous avons formulé différents modèles d'optimisation des coûts de maintenance. L'approche proposée est utile pour le calcul précis et la minimisation du coût total de maintenance. Elle optimise le coût total de production en considérant tous les états possibles du processus de production dus à des causes multiples. Notre travail contribue à l'émergence de techniques de gestion de la qualité et d'amélioration des performances qui contribueront au développement des entreprises de production
The current production industry is characterise by significant progress: a massive increase in high technology, the emergence of exigent customers, competitive markets, varied product quality, and random demands required the collaborations of the inter-related aspects of production. The production, maintenance, and quality are the most critical aspects of the industrial system. We are interested in optimising maintenance that plays a critical role in customer satisfaction, sustainability, and the development of companies. Our study is centred on developing production and maintenance integrated into a control chart of quality policy. We propose new integrated maintenance strategies with an in-depth analysis of the continuous production process reliability improvements and treated under customer requirements (Service, quality, and cost) constraints. The integration and optimal coordination of these factors of production is not easy and represent a challenge for industrial companies, and are more challenging with multi-assignable causes of production process variation. To address this problem, this research work employed the use of a control chart tool in combination with the AFNOR principles known as Rule of seven as involved in quality management. To monitor, analyses and direct appropriate maintenance actions for continuous system reliability improvements along the different multiple process scenarios as decision levels. We use the interactions between the production process and product quality for strategies of maintenance which reduce the failure of the production system by improving process reliability and reducing the no conformal products. The study Significantly focused on quality, quality tools, and their applications in production and maintenance control. The technique we used to optimise the maintenance and quality control of an integrated production system is a control chart tool based on statistical measurement and analysis of quality parameters. We model different production problems and develop a control policy for randomly failing production systems that must satisfy customer requirements dynamically throughout the finite production horizon. We introduced a mathematical model to minimise the total costs of production, inventory, maintenance, and quality control. The optimisation of the maintenance strategy was integrated into a control chart tool information. Based on the production rate variation and its impact on machine degradation the number of maintenance, times, and intervals needed for prudent decision-making is determined by the developed algorithm. In this context, this research presents the derivation for different cases of all the probabilities for the process to be in or out of control, the average run lengths, and the restoration cycle durations. Based on the degradation factor, new failure rate equations are formulated, and then the average failure rate for each case, we formulated different maintenance cost optimisation models. The proposed approach is useful for precise calculation and minimisation of the total maintenance cost. Which optimises total production cost considering all possible production process statuses due to multiple causes. Our work contributes to the emergence of quality management and performance improvement techniques that will contribute to the development of production companies

Les travaux menés durant cette thèse ont consisté à proposer des solutions pour optimiser le coût de la consommation d’électricité dans l’habitat individuel. Les outils matériels et logiciels proposés ici permettent à la fois d’estimer la rentabilité d’un système de gestion de l’électricité et l’impact des bons et simples gestes du quotidien. Dans un premier temps, des solutions permettant de faire des économies dans l’habitat individuel ont été comparées et évaluées. Le système de stockage de l’énergie électrique a été introduit. Le stockage permet entre autre de décaler la consommation d’électricité des heures pleines aux heures creuses et ainsi, de faire des économies. Dans une deuxième partie, la prédiction de la consommation d’électricité à base de logique floue a été introduite afin d’utiliser plus efficacement le système de stockage. La rentabilité des systèmes de stockage et des prises « connectées » a été étudiée. Dans un troisième et dernier temps, un convertisseur statique d’énergie à haut rendement (supérieur à 95%) a été introduit. Ce dernier est nécessairement bidirectionnel car l’énergie doit pouvoir transiter du système de stockage vers le réseau électrique de distribution et vice versa. Les taux de distorsion harmonique des signaux doivent alors être les plus petits possibles (ici, inférieurs à 8%). L’originalité du convertisseur proposé réside aussi dans la simplicité des commandes numériques nécessaires. Les composants sur substrat en SiC ont été utilisés pour atteindre les rendements souhaités. Ces composants permettent aussi d’augmenter la fréquence de découpage et ainsi, de diminuer la taille des éléments de filtrage
The work carried out as part of this thesis con'sisted in proposing solutions to optimize the cost of electricity consumption in individual housing. The hardware and software tools proposed here make it possible to estimate both the profitability of an electricity management system and the impact of good and simple daily actions. First, some solutions to save money in the single-family home were compared and evaluated. The electrical energy storage system has been introduced. Storage makes it possible, among other things, to shift electricity consumption from peak to off-peak hours and thus save money. In a second part, the prediction of electricity consumption based on fuzzy logic was introduced in order to use the storage system more efficiently. The profitability of storage systems and smart plugs was studied. In a third and final part, a highly efficient energy converter (above 95%) was introduced. The latter is necessarily bidirectional because the energy must be able to pass from the storage system to the distribution network and vice versa. The harmonic distortion rates of the signals must then be as low as possible (here, less than 8%). The originality of the proposed converter also lies in the simplicity of the necessary digital control circuits. SiC power devices were used to achieve the desired energy efficiency values. These components also increase the switching frequency and thus reduce the size of the filter elements

Le contexte actuel impose aux entreprises des délais de plus en plus serrés, alors que la demande est de plus en plus irrégulière. Dans cet environnement incertain, notre travail concerne la mise en œuvre des méthodologies coopératives pour résoudre les problèmes des job-shops flexibles avec des demandes prévisionnelles. Il s'articule autour de deux parties principales. La première consiste à trouver un ordonnancement pour les demandes fermes. La deuxième consiste à insérer les demandes prévisionnelles dans les solutions initiales en optimisant les critères considérés, en utilisant des méthodes d'insertion (statique et dynamique). Pour tester l'efficacité des solutions, on à déterminer deux approches de calcul des bornes inférieures pour les critères (bornes des demandes fermes et des prévisionnelles). Une méthode de résolution pour les problèmes multicritères en affectant les poids de préférence des critères dynamiquement. Enfin, nous concluons par des d'exemples d'applications
In this work, we consider the flexible job-shop scheduling problem with uncertain demands and we develop a new cooperative methodology to solve it. It is organized in two main parts. The first one consists in finding a scheduling for the firm demands. The second one consists in developing methods allowing of insertion the predicted demands in the solutions found initially with insertion methods (static method and dynamic method) while optimizing the considered criteria. To test the effectiveness of these solutions, we determine an approach based on the calculation of the lower bounds for the criteria, which calculation on the firm demands and on the estimated ones. A method of resolution for multicriterion problems is proposed to help the decision maker when it cannot give a particular preference to the criteria. Moreover, we validate these methods on a series of example. Finaly, we conclude this memory by listing some advantages of our methods

Le véhicule électrique est une des solutions de transport respectueuses de l’environnement, n’émettant pas de polluant lors de son utilisation. Gruau, constructeur carrossier pour véhicules utilitaires, se lance activement dans le transport écologique sur le segment de l’utilitaire 3,5t. Afin d’accroitre les ventes de véhicules utilitaires électriques, il est nécessaire d’en réduire le coût total de possession (ou TCO (Total Cost of Ownership)). L’objectif de cette thèse est d’étudier et de modéliser le comportement des composants de ce véhicule électrique pour simuler des calculs de TCO. Le composant principal étudié est la batterie, dont la durée de vie limitée conditionne la rentabilité du véhicule. La première partie des travaux fut consacrée à la modélisation du comportement du véhicule en fonction d’une mission client donnée. Une étude des cellules de batterie est réalisée dans le but de construire un modèle multi-physique complet en prenant en considération le vieillissement calendaire et le vieillissement en cyclage. Un modèle énergétique global, comprenant ce modèle batterie, permet de déterminer l’énergie nécessaire pour un parcours donné et de simuler le vieillissement des cellules électrochimiques afin de calculer le TCO. Une seconde partie est orientée vers le calcul du TCO. La mise en oeuvre d’un algorithme d’optimisation avec une méthodologie d’accélération des calculs a permis de réaliser les calculs dans des temps raisonnables (passage de 13h à 15min par itération). Après étude de l’impact du dimensionnement de la batterie sur le TCO, il en ressort que la réduction de la capacité n’entraine pas systématiquement la réduction du TCO. Il existe pour chaque mission un point de TCO optimal (jusqu’à 17% d’éconnomie). Afin d’améliorer le TCO, des stratégies de recharge intelligentes sont élaborées et permettent rentabilité accrue du VUE (jusqu’à 29%). Ce travail a été intégré dans un logiciel d’aide à la décision de la capacité de la batterie suivant les besoins du client, destiné aux forces de ventes commerciales
The electric vehicle is one of the environmentally friendly transport solutions that emit no pollutant during its use. Gruau, manufacturer-converter for light commercial vehicles (LCV), is actively involved in green transport in the 3.5t segment. In order to increase sales of electric LCV, it is necessary to reduce its total cost of ownership (TCO). The objective of this thesis is to study and model the behavior of the components of this electric vehicle in order to simulate TCO. The main component studied is the battery, whose limited lifetime will determine the profitability of the vehicle. The first part of the work was devoted to modeling the behavior of the vehicle according to a given customer mission. The study of battery cells was done with the aim of building a complete multi-physics model taking into account calendar aging and cycling aging. Then, this battery model is integrated in a complete energy model taking into account all the components of the studied vehicle. Then a global model, including this battery model, makes it possible to determine the energy required for a given path and to simulate the aging of the electrochemical cells in order to calculate the TCO. A second part is oriented towards the calculation of the TCO. The implementation of an optimization algorithm, with a methodology of computing acceleration, allowed to achieve the computations in reasonable times (reduction from 13h to 15min by iteration). After studying the impact of battery sizing on the TCO, it appears that the reduction of the battery capacity does not systematically lead to the reduction of the TCO. There is therefore an optimum TCO point for each mission (up to 17% savings). In order to improve the TCO, smart recharging strategies are developed and allow increasing e-LCV profitability (up to 29%). This work is integrated into a decision support software relative to the battery capacity according to customer needs, intended for commercial sales forces

In this thesis, the effect of pitch based optimisation was explored for a 80 turbine wind farm. Using a modified Jensen wake model and the Particle Swarm Optimisation (PSO) model, a pitch optimisation strategy was created for the dominant turbulence and atmospheric condition for the wind farm. As the wake model was based on the FLORIS model developed by P.M.O Gebraad et. al., the wake and power model was compared with the FLORIS model and a -0.090% difference was found. To determine the dynamic predictive capability of the wake model, measurement values across a 10 minute period for a 19 wind turbine array were used and the wake model under predicted the power production by 17.55%. Despite its poor dynamic predictive capability, the wake model was shown to accurately match the AEP production of the wind farm when compared to a CFD simulation done in FarmFlow and only gave a 3.10% over-prediction. When the optimisation model was applied with 150 iterations and particles, the AEP production of the wind farm increased by 0.1052%, proving that the pitch optimisation method works for the examined wind farm. When the iterations and particles used for the optimisation was increased to 250, the power improvement between optimised results improved by 0.1144% at a 222.5% increase in computational time, suggesting that the solution has yet to fully converge. While the solutions did not fully converge, they converged sufficiently and an increase in iterations gave diminishing results. From the results, the pitch optimisation model was found to give a significant increase in power production, especially in wake intensive wind directions. However, the dynamic predictive capabilities will have be improved upon before the control strategy can be applied to an operational wind farm.

L'intégration de production d'électricité renouvelable dans les réseaux d'électricité est rendue difficile à cause du caractère variable et aléatoire de cette production. Le travail de cette thèse se penche sur la participation des producteurs d'énergie renouvelable aux marchés d'électricité, et plus précisément sur les coûts de régulation imputés à ces producteurs pour tout écart entre la production délivrée et la production contractée sur ces marchés. Dans ce contexte, l'objectif de cette thèse est de modéliser et d'évaluer les différentes méthodes de gestion de ces pénalisations d'écarts liées à la participation de producteurs d'énergie renouvelable dans les marchés court-terme d'électricité. Ce travail propose d'abord une classification des méthodes existantes pour la diminution de ces pénalités. Les solutions dites physiques, liées au portefeuille de production, sont distinguées par rapport aux solutions dites financières, qui sont basées sur des produits de marché tels que les options. Les solutions physiques sont abordées dans le cadre des centrales virtuelles. Un modèle générique de la pénalisation des écarts d'énergie est proposé. Le problème de prise de décision relatif à ces diverses solutions est ensuite formulé en tant que problème d'optimisation sous incertitude. Cette approche est basée sur une fonction de coût qui est exprimée à partir du modèle générique de pénalités. Enfin, l'incertitude liée à la production renouvelable est considérée à travers une méthode basée sur le risque, qui est mesuré à partir d'outils financiers. Les différentes méthodes sont illustrées avec des cas d'étude basés sur des données réelles
The operation of Renewable Energy Sources (RES) units, such as wind or solar plants, is intrinsically dependent on the variability of the wind or solar resource. This makes large scale integration of RES into power systems particularly challenging. The research work in the frame of this thesis focuses on the participation of renewable power producers in liberalized electricity markets, and more precisely on the management of the regulation costs incurred by the producer for any imbalance between the contracted and delivered energy. In such context, the main objective of the thesis is to model and evaluate different methods for the management of imbalance penalties related to the participation of renewable power producers in short-term electricity markets. First, the thesis gives a classification of the existing solutions for the management of these imbalance penalties. A distinction is made between physical solutions which are related to the generation portfolio, and financial solutions which are based on market products. The physical solutions are considered in the frame of a Virtual Power Plant. A generic model of the imbalance penalty resulting from the use of physical or financial solutions is formulated, based on a market rule model. Then, the decision-making problem relative to both physical and financial solutions is formulated as an optimization problem under uncertainty. The approach is based on a loss function derived from the generic imbalance penalty model. Finally, the uncertainty related to the RES production is considered in the risk-based decision making process. The methods are illustrated using case studies based on real world data

Lorsqu’on s’intéresse à une usine de production d’automobiles on découvre que l’atelier de montage est constitué d’un ensemble de stations disposées de manière séquentielle et connectées entre eux par un convoyeur automatique. Une unité de produit parcourt la ligne dans un seul sens et visite toutes les stations pendant une période limitée. Cette unité subit un ensemble d’opérations effectuées par des opérateurs (faible robotisation). Le problème important à résoudre dans l’atelier est l’affectation des opérations aux stations. Il s’agit de ne pas avoir une station plus chargée qu’un autre ; c’est ce que l’on appelle le problème d’équilibrage de ligne de montage. L’objectif de cette thèse est d’apporter les meilleures solutions au ce problème. Nous nous intéressons au cas d’une usine d’automobiles située en Syrie. Il s’agit de résoudre ce problème pour objectif de diminuer les coûts de production. Notre problématique centrale porte donc sur la détermination d’une configuration associée au coût minimal. Pour ce faire nous nous posons la question des méthodes d’optimisation à utiliser. Deux algorithmes issus de la recherche opérationnelle sont proposés. Le premier est une méthode exacte basée sur la programmation dynamique et le deuxième est un algorithme heuristique basé sur l’algorithme ‘glouton’. En appliquant ces algorithmes aux données de l’usine syrienne Hmisho nous trouvons que le deuxième algorithme donne de bon résultat relativement à la minimisation des coûts de production
Having a closer look at an automobile manufacturing plant, we find that the assembly line consists of many stations arranged sequentially. A product unit runs through the line in one direction and visits all stations that are interconnected by an automatic conveyor. This unit is subject to a series of operations carried out by operators for a limited time. During this period the operators should carry out all the required operations assigned to this station (less automation). The important issue to be addressed in the workshop is assigning operations along an assembly line in a way that no station is loaded more than the others. This issue is known as: the assembly line balancing problem. The objective of this thesis is to provide an optimal solution to this problem. Our study discusses the case of a manufacturing plant located in Syria. The study tries to solve the assembly line balancing problem with an objective of reducing production costs. Therefore, our key issue deals with determining a configuration associated with the minimum costs including the examination of optimization methods to be used. Two algorithms of operational research are proposed. The first is an exact method based on dynamic programming and the second is a heuristic algorithm based on the “Greedy” algorithm. By applying these algorithms to data of the “Hmisho Syrian plant” we find that the second algorithm gives better results with respect to the minimization of the production costs

La production est incontestablement une activité très complexe, notament pour la production des bâtiments. La maîtrise de la productivité dans le domaine de la construction est un réel problème puisque les entreprises de construction sont confrontées à un grand défi : pour un prix de marché donné, l'entreprise s'engage, devant le maître d'ouvrage, à réaliser le projet. La marge obtenue à la fin du projet est difficilement prévisible. Nous développons ensuite toute une méthodologie basée sur un nouveau modèle de côut et des indicatuers de productivité (MCIP) permettant d'évaluer les coûts et de mesurer la productivité selon différents modes d'évaluation. Enfin, nous proposons une nouvelle génération d'outils informatiques facilitant les tâches de comparaison et de suivi. Le prototype informatique OSEP développé dans cette recherche, de type système interactif d'aide à la décision, répond aux exigences des entreprises de construction pour l'Organisation, le Suivi et l'Evaluation de Production des chantiers de bâtiments. Ce prototype est validé sur une opération de construction réelle de soixante logements à Chambéry (France)
Production is incontestably a very complex activity, in particular for the production of buildings. The control of productivity in construction industry is a real problem since companies are confronted with a great challenge : for a given selling price, the company engages, in front of the owner, to complete the project. The margin obtained at the end of project is not easily foreseeable. We propose to insert a new powerfull approach based on a computer-integrated and logistic on the building sites and their organization for ensuring a better control of production. Then, we develop a whole methodology based on a new cost and productivity indicators model (CIPM) allowing to access the project cost and to measure the productivity according to various evaluation modes. Finely, we propose a new generation of decision support tools facilitating the comparison and follow-up tasks. The prototype OSEP was developed for the organization, follow-up and assessment of the production on building sites. It is validated on a real construction operation of sixty flats in Chambéry (France)

L’eau est abondante sur terre, cependant, elle n’est pas répartie de façon équitable sur le globe. C’est ainsi, que des systèmes de distribution d’eau ont été conçus pour répondre aux différents besoins. Dans ce cadre, pour rendre fertiles les terres au-dessus de la source, des réseaux d’irrigation ont été mis en oeuvre en exploitant des systèmes de pompage. Cependant, les réseaux sous pression sont sources de dépenses énergétiques colossales et de pertes en eau qui représentent des enjeux économiques importants. Ceci constitue un défi majeur en vue de l’optimisation des dépenses énergétiques. La présente thèse vise l’analyse du coût énergétique d’un réseau d’irrigation avec application au canal de Carpentras. L’objectif de ce travail est de minimiser les dépenses énergétiques du réseau. Pour ce faire, trois approches ont été explorées. Dans une première partie, une étude s’est focalisée sur l’optimisation des contrats d’électricité d’un point de vue administratif. Le but a été de proposer une méthodologie permettant d’optimiser le coût de la facture d’électricité en agissant sur des éléments du choix de l’exploitant. Dans la deuxième partie, une méthodologie pour la détection et localisation de fuites éventuelles, dans le réseau d’irrigation, est proposée. Cette méthode est fondée sur l’analyse de la circulation de l’eau. La troisième partie a été dédiée au dimensionnement d’un système de production énergétique basé sur l’utilisation des sources renouvelables
Water is abundant on earth, however, it is not evenly distributed on the globe. Thus, water distribution systems have been designed to meet different needs. In this context, to make fertile lands above the source, irrigation networks were implemented by operating pumping systems. However, pressurized networks are a source of huge energy expenditures and water losses that represent important economic issues. This is a major challenge for optimizing energy expenditure. The present thesis aims to analyze the energy cost of an irrigation network with application to the Carpentras canal.The objective of this work is to minimize the energy expenditure of the network. To do so, three approaches have been explored. Firstly, a study focused on the optimization of electricity contracts from an administrative point of view. The aim was to propose a methodology to optimize the cost of the electricity bill by acting on elements chosen by the operator. Secondly, a methodology for the detection and localization of possible leaks, in the irrigation network, is proposed. This method is based on the analysis of the circulation of water. Finally, a part was dedicated to the sizing of an energy production system based on the use of renewable sources

L’eau est abondante sur terre, cependant, elle n’est pas répartie de façon équitable sur le globe. C’est ainsi, que des systèmes de distribution d’eau ont été conçus pour répondre aux différents besoins. Dans ce cadre, pour rendre fertiles les terres au-dessus de la source, des réseaux d’irrigation ont été mis en oeuvre en exploitant des systèmes de pompage. Cependant, les réseaux sous pression sont sources de dépenses énergétiques colossales et de pertes en eau qui représentent des enjeux économiques importants. Ceci constitue un défi majeur en vue de l’optimisation des dépenses énergétiques. La présente thèse vise l’analyse du coût énergétique d’un réseau d’irrigation avec application au canal de Carpentras. L’objectif de ce travail est de minimiser les dépenses énergétiques du réseau. Pour ce faire, trois approches ont été explorées. Dans une première partie, une étude s’est focalisée sur l’optimisation des contrats d’électricité d’un point de vue administratif. Le but a été de proposer une méthodologie permettant d’optimiser le coût de la facture d’électricité en agissant sur des éléments du choix de l’exploitant. Dans la deuxième partie, une méthodologie pour la détection et localisation de fuites éventuelles, dans le réseau d’irrigation, est proposée. Cette méthode est fondée sur l’analyse de la circulation de l’eau. La troisième partie a été dédiée au dimensionnement d’un système de production énergétique basé sur l’utilisation des sources renouvelables
Water is abundant on earth, however, it is not evenly distributed on the globe. Thus, water distribution systems have been designed to meet different needs. In this context, to make fertile lands above the source, irrigation networks were implemented by operating pumping systems. However, pressurized networks are a source of huge energy expenditures and water losses that represent important economic issues. This is a major challenge for optimizing energy expenditure. The present thesis aims to analyze the energy cost of an irrigation network with application to the Carpentras canal.The objective of this work is to minimize the energy expenditure of the network. To do so, three approaches have been explored. Firstly, a study focused on the optimization of electricity contracts from an administrative point of view. The aim was to propose a methodology to optimize the cost of the electricity bill by acting on elements chosen by the operator. Secondly, a methodology for the detection and localization of possible leaks, in the irrigation network, is proposed. This method is based on the analysis of the circulation of water. Finally, a part was dedicated to the sizing of an energy production system based on the use of renewable sources

Les cycles organiques de Rankine (ORC), équipant des centrales de production électrique géothermiques, représentent une alternative aux centrales conventionnelles et sont en plein essor du fait, entre autres, de leur faible impact sur le réchauffement climatique. Leur développement s'accompagne d'un déploiement de cette technologie sur des sites d'exploitation de plus en plus complexes, notamment munis de sources chaudes de températures relativement faibles. Ces particularités s'accompagnent de difficultés d'ingénierie croissantes pour obtenir une réelle rentabilité économique. Partant de ce constat, nous avons réalisé un modèle de dimensionnement de centrale ORC, tenant compte de données physiques liées au site (température et débit de la source chaude, données météorologiques de la source froide) et économiques (prix des équipements en fonction de leur taille, plan de marché incluant le coût de production et le coût spécifique). Par le développement des concepts d'exergendobare et de pseudocricondenpolytropique, l'étude donne également à l'ingénieur en procédés des repères concrets parmi la multitude de possibilités de cycles qu'il peut dimensionner. Le modèle permet de confirmer l'importance capitale de la température de la source froide et de sa variabilité dans le dimensionnement de centrale ORC. Des études paramétriques de ce modèle ont également démontré que les objectifs de coût de production et de coût spécifique ne pouvaient être satisfaits simultanément, mais l'exploitation des résultats donne des clefs aux donneurs d'ordre de projet afin d'effectuer le meilleur choix technico-économique possible
Geothermal power production plants equipped with Organic Rankine Cycles (ORC) represent an alternative to conventional power stations and are in full expansion especially thanks to their low impact on global warming. Their development is accompanied by a deployment of this technology on increasingly complex operating sites, including relatively low temperature heat sources. From an engineering point of view, these features make it particularly difficult to achieve a real economic profitability. With this in mind, we developed an ORC plant sizing model, which takes into account physical data related to the site (temperature and flow of the hot source, meteorological data of the cold source) and economic data (price of equipment according to their size, business plan including the cost of production and the specific cost). By applying of exergendobar and pseudocricondenpolytropic new concepts, the study also gives the process engineer concrete benchmarks among the multitude of cycle design possibilities. This sizing model helps to confirm the importance of cold sink temperature and its variability in ORC plant design. Parametric studies of the model demonstrate that the objectives of production cost and specific cost could not be simultaneously satisfied, but the analysis of results aims to help project decision-makers make the best possible technical-economic decision

Nous considèrerons ici les modèles linéaires de multiflots, en mettant l'accent sur leurs multiples applications, notamment dans les domaines de l'ordonnancement et de la gestion de production. Il est bien connu que ces problèmes, présentés sous forme de programmes linéaires, sont difficiles à résoudre, contrairement à leurs homologues en flot simple. Les méthodes de résolution classiques proposent, déjà dans le cas continu, des solutions approchées. On distingue: les méthodes de décomposition par les prix, par les ressources, ainsi que les techniques de partitionnement. Si l'on rajoute la contrainte d'intégralité sur les flots, ces problèmes deviennent extrêmement difficiles. Nous nous sommes intéressés à un cas particulier des problèmes de multiflots, à savoir: le biflot entier de coût minimum. Nous avons développé une approche de résolution heuristique basée sur un principe de décomposition mixte, opérant itérativement, à la fois par une allocation de ressources et par un ajustement des coûts. L'implémentation de cette approche met en évidence des résultats prometteurs, obtenus sur des problèmes de biflot purs, générés aléatoirement. Nous avons donc envisagé une deuxième application sur des problèmes de biflot plus structurés. Ces problèmes de biflot ont été proposés pour la modélisation du problème de voyageur de commerce. Cette application débouche d'une part, sur l'utilisation d'un algorithme de recherche d'un circuit hamiltonien dans un graphe, et d'autre part, sur le développement de techniques heuristiques pour la construction de tournées intéressantes

L’objectif de ces travaux est de développer une méthode d’aide à la conception des réseaux de chaleur urbains (RCU). Cette méthode utilise un modèle de type MINLP (Mixed Integer Non Linear Programming) pour l’optimisation simultanée de la configuration et du dimensionnement d’un RCU. Aux variables continues pour l’aide au dimensionnement (température, vitesse, diamètre, aire des échangeurs), s’ajoutent des variables binaires aidant à définir la configuration du réseau (maillage et choix des technologies). La fonction objectif à minimiser est le coût total (capex et opex), qui est soumise à un ensemble de contraintes non linéaires (p. ex. pertes thermiques et de charge, bilans). La méthode développée dans ce manuscrit offre la possibilité de connecter en cascade des consommateurs n’ayant pas les mêmes besoins en température, et de réaliser des réseaux bouclés (une canalisation par tranchée). Elle permet aussi de choisir : les consommateurs à connecter au RCU, le ou les sites de production ainsi que le type de technologie utilisée. Enfin la bonne prise en compte de la physique permet de choisir le meilleur compromis entre pertes thermiques et pertes de charge, sur une large gamme de température. Cette formulation permet donc d’optimiser des réseaux de 4éme génération et de démontrer la rentabilité de l’intégration d’EnR&R sur le long terme (30 ans). Un premier travail est réalisé afin de proposer une méthodologie de résolution en plusieurs étapes permettant l’obtention de l’optimum global. Différents cas d’études académiques sont utilisés pour présenter les intérêts multiples de cette formulation. Enfin la comparaison avec un réseau existant a permis de démontrer la cohérence des résultats du modèle et a servi de base pour l’optimisation d’un cas d’étude de grande dimension. Plusieurs études de sensibilité post-optimale sont réalisées afin de démontrer l’intérêt de cet outil pour l’aide à la conception initiale ou l’extension de RCU existants
The aim of this thesis is to develop a method that provides design assistance for District Heating Network (DHN). This tool allows simultaneously the optimization of the configuration and its sizing, thanks to an MINLP formulation (Mixed Integer Non-Linear Programming). Binary variables help to choose the optimal configuration (network layout and technologies of production), whereas continuous variables help DHN sizing (temperature, diameter, velocity, heat exchanger area, thermal generating capacity …). The objective function to minimize is the total cost (capex and opex), subjected to numerous nonlinear constraints (e.g. thermal losses, pressure drop, energy balance).This method enables to design temperature cascade between consumers, when consumer temperature requirements are different, and also looped network (only one pipe in one trench). It helps also the decision to connect (or not) consumers to the main network and also the location(s) and type(s) of the heating plant. Moreover, the arbitrage between heat losses and pressure drops is taken into account thanks to physical considerations (non-linear equations). Eventually, it is possible to design 4th generation DHN and prove their financial profitability over the long terms (30 years). First a multi-step resolution strategy is proposed to ensure finding global optimum of the complex MINLP problem. Then academic study cases are analyzed to underline the numerous assets of the formulation. Finally, the optimal design compared to an existing DHN ensures the consistency of the method and allows to build a study case at a wider scale, which can be solved thanks to the comprehensive strategy developed. The design assistance method is available for initial design as well as for extension of existing DHN

La Tarification à l'Activité (T2A) contraint les services d'urgences hospitalières à développer différentes stratégies d''allocation efficiente des ressources. L'optimisation de la prise en charge est centrale à cette problématique et vise des coûts de production couverts par les revenus induits par la T2A. Aussi, l'objectif de la thèse est d'identifier l'apport d'un Système d'Aide à la Décision (SAD) basé sur les Systèmes Multi-Agents (SMA) utilisant une modélisation basée sur un algorithme d'ordonnancement des moyens de production des soins en trois phases (OR-3P). Cette modélisation formalise l'organisation de ces services autour de cinq types d'agents. L'Agent Ordonnanceur y chargé d'affecter les personnels de l'équipe médicale et de gérer les flux de patients. Il joue un rôle prépondérant dans la recherche d'optimisation. Les résultats obtenus de l'application simulée de l'OR-3P, montrent l'optimisation des délais d'attente et de passage global, une augmentation de la productivité et une indication qualitative du bon fonctionnement de la prise en charge. Ces résultats incitent à réaliser des expérimentations dans des établissements français.

Nous étudions quatre problèmes d'ordonnancement sur machines parallèles. Ces quatre problèmes diffèrent par le critère que l'on cherche à minimiser : la somme des dates de fin, la somme pondérée des dates de fin, le retard total ou le retard total pondéré. Les jobs à ordonnancer sout soumis à des dates de disponibilité. Nous avons proposé pour ces quatres problèmes plusieurs règles de dominance. Une étude des bornes
inférieures a également été réalisée. Enfin, nous avons proposé une méthode de résolution exacte utilisant les règles de dominance ainsi que les bornes inférieures.

Pour la résolution de problèmes d’ordonnancement d’ateliers de type flow-shop en industries pharmaceutiques et d’ateliers de type job-shop flexible, deux méthodes d’optimisation ont été développées : une méthode utilisant les algorithmes génétiques dotés d’un nouveau codage proposé et une méthode d’optimisation par essaim particulaire modifiée pour être exploitée dans le cas discret. Les critères retenus dans le cas de lignes de conditionnement considérées sont la minimisation des coûts de production ainsi que des coûts de non utilisation des machines pour les problèmes multi-objectifs relatifs aux industries pharmaceutiques et la minimisation du Makespan pour les problèmes mono-objectif des ateliers job-shop flexibles.Ces méthodes ont été appliquées à divers exemples d’ateliers de complexités distinctes pour illustrer leur mise en œuvre. L’étude comparative des résultats ainsi obtenus a montré que la méthode basée sur l’optimisation par essaim particulaire est plus efficace que celle des algorithmes génétiques, en termes de rapidité de la convergence et de l’approche de la solution optimale
For flexible job-shop and pharmaceutical flow-shop scheduling problems resolution, two optimization methods are considered: a genetic algorithm one using a new proposed coding and a particle swarm optimization one modified in order to be used in discrete cases.The criteria retained for the considered packaging lines in pharmaceutical industries multi-objective problems are production cost minimization and total stopping cost minimization. For the flexible job-shop scheduling problems treated, the criterion taken into account is Makespan minimization.These two methods have been applied to various work-shops with distinct complexities to show their efficiency.After comparison of these methods, the obtained results allowed us to notice the efficiency of the based particle swarm optimization method in terms of convergence and reaching optimal solution

Les bus électriques à batterie (BEB) représentent une solution prometteuse pour remplacer les flottes de bus diesel actuelles consommant des énergies fossiles grâce à leur efficacité énergétique élevée et à leur potentiel de réduction des émissions de gaz à effet de serre et à l’absence d’émissions de polluants atmosphériques locaux. Cependant, cette technologie doit faire face à plusieurs défis, en particulier le coût total de possession (TCO) élevé et des contraintes opérationnelles comme l’autonomie des bus, le temps et le lieu de recharge. Cette thèse présente une méthodologie systématique qui vise à développer des solutions pour surmonter ces défis en fournissant un dimensionnement des batteries et une stratégie de recharge optimales pour les BEB. D'abord, un modèle énergétique multi-physique de bus est développé pour évaluer ses besoins énergétiques en prenant en considération ses différents systèmes énergétiques. Ensuite, la consommation d'énergie du bus est évaluée dans plusieurs conditions de fonctionnement afin de quantifier sa consommation d'énergie réelle. Un modèle techno-économique d'une ligne de bus est développé afin d'évaluer l'impact des différentes stratégies de dimensionnement et de recharge des batteries sur les coûts et le fonctionnement du BEB. Ensuite, un modèle TCO est introduit en tenant compte les coûts unitaires BEB, les coûts d'achat et de remplacement des batteries, les coûts d'électricité, les coûts d'infrastructure et de maintenance. L'analyse des résultats d’un cas d’étude à Paris souligne les compromis entre le TCO et les perturbations et les retards des horaires du BEB en fonction des différentes tailles de batterie et stratégies de recharge. Enfin, une méthodologie minimisant le TCO est proposée en déterminant un dimensionnement des batteries et une stratégie de recharge optimales pour la flotte de BEB tout en garantissant l'absence de perturbation des horaires ou des interruptions du service. Elle repose sur une optimisation en deux étapes qui utilise à la fois la programmation dynamique et un algorithme génétique. Les résultats montrent que la méthodologie proposée pourrait réduire le TCO du BEB entre 15-25% par rapport aux approches actuellement adoptées
Initiatives to decrease emissions from the transport sector are increasing worldwide by seeking alternative technologies to replace oil-based mobility. Battery Electric Buses (BEB) present a promising solution thanks to their high energy efficiency, low greenhouse gas emissions and the absence of local pollutant emissions. However, this technology still faces many challenges, especially its high total cost of ownership (TCO) and other operational factors such as the limited bus driving range, the high energy refueling time, and the required charging technologies and strategies. In this context, this thesis presents a systematic methodology that aims at developing solutions to help overcoming these challenges by providing optimal battery sizing and charging strategy for BEB. First, a comprehensive multi-physical bus energy model is developed to evaluate its energy needs considering all the energy systems encountered within. The energy consumption of the bus is then evaluated at a variety of operating conditions. Then, a techno-economic model of an entire bus line is developed in order to assess the impact of different battery sizing and charging strategies on the costs and operation of BEB. A TCO model is introduced considering the BEB unit costs, battery purchase and replacement costs, energy and power costs, infrastructure, and maintenance costs. A case study in Paris city is presented and the analysis reveals the resulting tradeoff between the TCO and BEB schedule disruptions and delays as function of different battery sizes and charging strategies. A methodology to minimize the TCO of BEB deployment is presented providing the optimal battery sizing and charging strategy for BEB, while respecting the BEB operation constraints. The methodology is a 2-step optimization algorithm that utilizes both Dynamic programming and Genetic Algorithm optimization routines. The results show that the proposed methodology could reduce the BEB TCO between 15-25% compared to the currently adopted approaches to deploy BEB