Bibliographie & annexes
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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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Simulation du fonctionnement de l’atelier
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3. Développement du modèle de simulation de l’atelier
Le simulateur utilisé est un prototype de recherche développé au Laboratoire de Génie Chimique qui intègre des modèles d’opérations unitaires suffisamment représentatifs des phénomènes au sein du fonctionnement global de l’atelier. À notre connaissance, la plupart des simulateurs existants et mentionnés dans la littérature, considèrent que les performances des équipements sont figées. Cette approche conduit dans la majeure partie des cas à un surdimensionnement. Or, dans le contexte économique actuel et en raison des normes environnementales de plus en plus strictes, il est fondamental de prendre en compte, dès le stade de la conception d’un atelier, l’influence des conditions opératoires. A contrario, d’autres approches visent à modéliser finement certaines opérations unitaires afin d’analyser les phénomènes physico- chimiques impliqués. Mais, la complexité des modèles nécessite généralement des résolutions numériques sophistiquées et des temps de calcul trop importants pour envisager, à un niveau supérieur, l’optimisation des conditions opératoires.
Un des points clés du simulateur concerne donc l’inclusion des modèles simplifiés pour la modélisation des opérations unitaires. Cette approche permet, d’une part, de mettre en évidence la dépendance du temps de procédé des conditions opératoires et, d’autre part, d’avoir une description détaillée des flux (concentration, composition, etc.) dans le procédé.
La forme générale des modèles est présentée par la relation [1]. L’objectif est de calculer les taille
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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).
-
(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).
-
(4) - COLLETTE (Y.), SIARRY (P.) - Optimisation multiobjectif. - Eyrolles, ISBN : 2-212-11168-1.
-
(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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