Bibliographie & annexes
Présentation
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RÉSUMÉ
Cet article cherche à démonter l’intérêt des techniques de simulation et d’optimisation en ordonnancement et conception, à travers deux applications, un atelier de production de protéines et un atelier industriel multiproduit de chimie fine. Dans le contexte actuel, la mise sur le marché d’un nouveau produit ne se fait qu’au prix de phases de recherche et développement coûteuses. Les outils de simulation et d’optimisation représentent un soutien efficace et précieux tout au long du cycle de vie de développement d’un produit.
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Catherine AZZARO-PANTEL : Professeur à l’ENSIACET-INPTLaboratoire de Génie Chimique UMR CNRS 5503
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Adrian DIETZ : Maître de Conférences à l’ENSIC-INPLLaboratoire des Sciences du Génie Chimique
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Serge DOMENECH : Professeur à l’ENSIACET-INPTLaboratoire de Génie Chimique UMR CNRS 5503
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Luc PIBOULEAU : Professeur à l’ENSIACET-INPTLaboratoire de Génie Chimique UMR CNRS 5503
INTRODUCTION
L’objectif de ce dossier est de montrer à travers deux exemples d’application tout l’intérêt des techniques de simulation et d’optimisation en ordonnancement et conception d’ateliers, dans un contexte où le développement et la commercialisation d’un nouveau produit impliquent des activités de recherche et développement complexes et coûteuses : ainsi, dans le domaine pharmaceutique, on peut mentionner des contraintes strictes liées à la nécessité d’établir les dossiers d’autorisation de mise sur le marché et l’abandon de très nombreux produits au cours du développement, après avoir subi des essais cliniques. Les outils de simulation et d’optimisation de procédés discontinus constituent donc une aide efficace tout au long du cycle de vie du développement du procédé, de la production et de la commercialisation du produit. Les cas d’études retenus concernent un atelier de production de protéines, qui sert de fil rouge pour les études en ordonnancement et conception ainsi qu’un atelier industriel multiproduit de chimie fine pour une application en remodelage.
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Avant-propos
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7. Conclusion
Dans cet article, nous avons montré quelques applications potentielles d’outils de simulation et d’optimisation d’ateliers discontinus. Ces techniques permettent de répondre aux exigences complexes, nombreuses et souvent contradictoires (coût, respect de l’environnement, limitation de la consommation énergétique, sécurité…) auxquelles le praticien est confronté.
Pratiquement, leur utilisation permet d’apporter une solution rapide à l’étude de scenarii « que se passe-t-il si ? ». En ce sens, on peut mener des analyses précises sur des études de capacité, de respect de l’horizon de temps, proposer des solutions pour réduire l’apport en solvant….
Les illustrations qui ont servi de support à cette présentation confirment que de tels outils peuvent être utilisés à différents stades du cycle de vie du produit, notamment lors de la conception du procédé, de la définition des recettes de production, de la configuration de l’atelier, ou encore lors des phases d’exploitation ou d’un remodelage éventuel.
L’analyse des résultats obtenus permet ainsi d’assister le responsable de production ou le concepteur d’ateliers : les expérimentations numériques réalisées en vue de l’étude de divers scénarios de production sont quasiment toujours impossibles à tester empiriquement et renforcent l’intérêt de l’approche. L’utilisation de la simulation facilite donc l’appréhension du système productif dans toute sa complexité.
Ces approches sont par ailleurs suffisamment génériques pour sélectionner des voies de synthèse, introduire des procédés de substitution qui pourraient s’avérer intéressants des points de vue économique et écologique. Cela pourrait facilement être mis en œuvre en définissant d’autres recettes de production (pour obtenir un produit donné) comme variables décisionnelles. Les options à envisager pour minimiser les rejets peuvent être, notamment le choix d’autres matières premières, la gestion d’autres schémas de synthèse, de séparation, de recyclage ou des risques… Elles doivent donc contribuer à terme à une conception intégrée de procédés.
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - MONTAGNA (J. M.), VECCHIETTI (A. R.), IRIBARREN (O. A.), PINTO (J. M.), ASENJO (J. A.) - Optimal design of protein production plants with time and size factor process models. - Biotechnol. Prog., 16, 228-237 (2000).
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(2) - DIETZ (A.), AZZARO-PANTEL (C.), PIBOULEAU (L.), DOMENECH (S.) - A Framework for Multiproduct Batch Plant Design with Environmental Consideration : Application To Protein Production. - Industrial Engineering and Chemistry Research, 44, p. 2191-2206 (2005).
-
(3) - BÉRARD (F.), AZZARO-PANTEL (C.), PIBOULEAU (L.), DOMENECH (S.), NAVARRE (D.), PANTEL (M.) - Towards an incremental development of discrete-event simulators for batch plants : use of object-oriented concepts. - Comm. Escape 9, Budapest, (Hongrie) 31 Mai – 2 Juin, 1999, Comp. And Chem. Eng. Supplements, p. S565-S568 (1999).
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(4) - COLLETTE (Y.), SIARRY (P.) - Optimisation multiobjectif. - Eyrolles, ISBN : 2-212-11168-1.
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(5) - BURGESS (A.), BRENNAN (D.) - Application of life cycle assessment to chemical processes. - Chemical Engineering Science, Volume 56/8, p. 2589-2604 (2001).
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