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 leur efficience énergétique. Il existe majoritairement trois critères d’efficience énergétique : la consommation totale de l’énergie, le pic de puissance et le coût de l’énergie. Les critères d’efficience énergétique peuvent être optimisés à différentes échelles selon les activités manufacturières (machine, ligne de la production, infrastructure, usine, chaîne logistique), que ce soit au niveau matériel ou au niveau organisationnel. Au cours des dernières années, les problématiques d’optimisation organisationnelle, notamment l’ordonnancement des systèmes de production sous contraintes énergétiques ont connu un intérêt croissant. D’autre part, l’évolution des systèmes de production (e.g. flexible, reconfigurable) dans le cadre de l’industrie 4.0 a permis de développer et de s’intéresser à des structures adaptées (i.e. multiligne, machines en parallèle).Peu de travaux intègre des considérations énergétiques pour résoudre les problématiques d’ordonnancement concernant les systèmes hybrides multiligne, qui comportent une flexibilité de lignes et de machines. Par ailleurs, il est possible de constater que l’ensemble des critères énergétiques ne sont jamais abordés simultanément comme objectifs ou contraintes dans la littérature scientifique. Dans ce contexte, le travail réalisé dans le cadre de la thèse porte sur l’étude et le développement d’approches et d’algorithmes en vue de proposer des ordonnancements énergétiquement efficients dans le cadre de systèmes de production multilignes.

La problématique considérée traite donc d’un nouveau problème d’ordonnancement : le flow shop hybride multi-ligne dont l’objectif est de réduire le coût d’énergie avec une structure de tarification par période (time-of-use TOU) sous contraintes de date limite, de consommation totale d’énergie et de pic de puissance. Différentes approches de résolution sont proposées (i.e. méthode exacte et approchée) : un programme linéaire en nombres entiers, ainsi qu’une métaheuristique multi-départs basée sur une recherche locale itérative permettant un équilibre entre l’intensification et la diversification. Une heuristique déterministe est également intégrée à la métaheuristique ; elle vise à décaler la date de début de certaines opérations, pour permettre davantage de réduire le coût de l’énergie. Un schéma matheuristique est également étudié, axé sur une méthode exacte embarquée dans la méta-heuristique, permettant ainsi d’en améliorer les solutions. Ces approches sont testées sur des instances générées aléatoirement, et sur un cas industriel. L’étude d’un 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 meilleurs résultats en termes d’optimisation du coût de l’énergie, en comparaison avec des approches décomposées (i.e. séquentielle, indépendante).

Mots clés : Flow-shop hybride, efficience énergétique, multiligne, méthode exacte, 0-1ILP, méthode approchée, métaheuristique, matheuristique, multi-start ILS.

Jury :

-        Jean Charles Billaut, Professeur, Université de Tours (EPU), Rapporteur

-        Alexandre Dolgui, Professeur, IMT Atlantique, Rapporteur

-        Céline Gicquel, Maître de conférence HDR, Université Paris Saclay, Examinatrice

-        Nathalie Grangeon, Maître de conférence HDR, Université Clermont Auvergne, Examinatrice

-        Xavier Delorme, Professeur, Mines Saint-Etienne, Directeur

-        Damien Lamy, Maître-assistant, Mines Saint-Etienne, Co-encadrant.