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Soutenance de thèse de Quentin TONNEAU (équipe SLP)

Quentin Tonneau soutiendra sa thèse intitulée « Optimisation de la logistique des déchets non dangereux »,

mardi 18 décembre 2017 à 14h, dans l’amphi Besse de l’IMT-Atlantique.

Jury : Nathalie Bostel (directrice thèse), Pierre Dejax (co encadrant), Christian Prins (rapporteur, Université de Technologie de Troyes), Philippe Lacomme (Rapporteur, Université Clermont Auvergne), Fabien Tricoire (Johannes Kepler University Linz), Olivier Péton (LS2N), Thomas Yeung (inivité, LS2N), Valérie Mülhaupt (invitée, Brangeon Services).

Résumé :
Avec plus de 345 millions de tonnes de déchets produits en France en 2012, la performance de la chaîne logistique de collecte, transport et traitement de ces produits et matériaux est devenue un enjeu économique et écologique majeur dans notre société. Dans cette thèse, nous nous intéressons à l’optimisation de la chaîne de collecte et transport des déchets sur le plan tactique et opérationnel. Nous modélisons dans un premier temps un nouveau problème tactique d’optimisation de flux de déchets avec sites de transfert et de traitement sur un horizon mono-périodique puis multi-périodique, afin d’exploiter un réseau logistique existant de manière optimale. Nous résolvons différentes variantes de ce problème linéaire mixte à l’aide d’un solveur. Nous étudions dans un second temps la planification opérationnelle de la collecte de conteneurs d’apport volontaire et des tournées de véhicules associées en résolvant un problème riche de tournées avec gestion d’inventaires et plateformes de vidage intermédiaires. Nous proposons un modèle d’optimisation de ce nouveau problème et le résolvons par un algorithme à voisinages larges (ALNS) dans un cadre déterministe puis stochastique, dans lequel le remplissage des conteneurs est aléatoire et plus conforme à la réalité. Nous obtenons des résultats compétitifs en évaluant notre approche sur des instances de la littérature proches de notre problème riche. En réalisant un logiciel d’optimisation à destination d’une entreprise de collecte et transport de déchets, nous améliorons également de manière significative les tournées de véhicules en application réelle.

Mots clés : recherche opérationnelle, logistique des déchets, problème de tournées avec inventaire, métaheuristique, stochastique, ALNS.

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Abstract:
With more than 345 million tons produced in France in 2012, waste supply chain management is an important economical and ecological issue for our society. In this thesis, we focus on optimizing waste supply chain on both the tactical and operational decision levels. In order to optimize an existing waste logistic network in medium term, we first solve a multimodal flow problem where products are transferred and transformed in sites of various sizes, in a mono-periodic then multi-periodic horizon. At an operational level, we study the planning and routing of vehicles used for voluntary drop-off waste container collection by solving a complex inventory routing problem with intermediate facilities. We use a large neighborhoods search metaheuristic to solve both the deterministic and stochastic approaches, where waste supply quantity is also subject to uncertainty. We obtain competitive results on instances coming from the literature on classical routing problems close to our rich case. We also develop an optimization software used by a French waste management company and significantly improve routes in a real application.

Keywords: Operation research, Waste Logistic Optimization, IRP, metaheuristics, stochastic optimization, ALNS.

Soutenance de thèse de Yuan BIAN (équipe SLP)

Yuan Bian soutiendra sa thèse intitulée « Tactical production planning of both physical and financial flows in a multi-site context »

mercredi 19 décembre 2017 à 14h, dans l’amphi Besse de l’IMT-Atlantique.

Jury : Nathalie Bostel (directrice thèse), Safia Kedad Sidhoum (rapporteur, UMPC), Stephan Helber (rapporteur, Leibniz Universitat Hannover), Pierre Fenies (Université Paris Nanterre), Alexandre Dogui, Jean-Laurent Vivianni (Université Rennes 1), Thomas Yeung (inivité, LS2N), David Lemoine (invité, LS2N).

Résumé :
En période de crise financière, les entreprises ont besoin de trésorerie pour réagir efficacement aux aléas et assurer leur solvabilité. Cette thèse se situe à l’interface entre l’opérationnel et la finance pour développer des modèles de planification tactique gérant simultanément les flux physiques et financiers dans la supply chain. Le coût de financement des opérations basé sur le besoin en fond de roulement (BFR) est intégré comme un nouvel aspect financier jamais considéré dans la littérature de lot-sizing. Nous débutons par une extension du modèle EOQ considérant les coûts de financement du BFR. L’objectif est la maximisation du profit. Une quantité de production optimale est obtenue analytiquement ainsi que l’analyse de la sensibilité du modèle. De plus, les comparaisons avec le modèle EOQ et un modèle qui considère le coût du capital sont étudiées. Ensuite, un modèle basé sur un lot-sizing dynamique est établi. La propriété ZIO est démontrée et permet l’utilisation d’un algorithme en temps polynomial. Enfin un scénario multi-niveau à capacité infini est étudié avec une approche séquentielle puis centralisée. La propriété ZIO est prouvée dans ces deux cas. Des algorithmes de programmation dynamique sont utilisés pour obtenir une solution optimale. Cette thèse peut être considérée comme un premier, mais significatif, travail combinant la planification de production et la gestion du besoin en fond de roulement dans des modèles de planification tactique. Nous montrons que les aspects financiers ont un impact significatif sur les plans de production. Les cas étudiés dans cette thèse peuvent être considérés comme des sous-problèmes dans l’étude de scénario plus réalistes.

Mots-clés : Lot-sizing, Besoin en Fond de Roulement, Flux de trésorerie actualisés, Maximisation du profit.

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Abstract:
In financial crisis, companies always need free cash flow to efficiently react to any uncertainties to ensure solvency. Thus, this thesis serves as an interface between operations and finance to develop tactical production planning models for joint management of physical and financial flows in the supply chain. In these models, the financing cost of operation-based working capital requirement (WCR) is integrated as a new financial aspect never before considered in the lot-sizing literature. We first focus on extending the classic EOQ model by considering the financing cost of WCR with a profit maximization objective. The optimal analytic production quantity formula is derived as well as sensitivity analysis of this model. Moreover, a comparison with the EOQ model and with the formula which considers the cost of capital are discussed. Secondly, a dynamic lot-sizing-based, discounted cash flow model is established based on Uncapacitated lot-sizing model. The zero-inventory ordering property is proven valid for this case and a polynomial-time algorithm can thus be established. Thirdly, multi-level and infinite capacity scenario is investigated with both sequential and centralized approaches. The ZIO property is demonstrated valid in both cases. Dynamic-programming based algorithms are constructed in order to obtain an optimal solution. This thesis should be considered as a first, but significant setup of combining production planning and working capital management. It is shown the significant financial consequences of lot-sizing decision on production planning. The cases investigated in this thesis may be tackled as subproblems in the study of more realistic scenarios.

Keywords: Lot-sizing, Working Capital Requirement, Discounted cash flow, Profit maximization

Soutenance de thèse de Vaiyee HUYNH (équipe ReV)

Mme Vaiyee Huynh soutiendra sa thèse intitulée « Stabilité posturale d’un exosquelette actif de jambes »
jeudi 23 novembre 2017 à 14h00, au CEA-LIST à Gif-sur-Yvette.

Jury : Christine Chevallerreau (directrice de thèse), Catherine Bidard (co encadrante, CEA Saclay), Philippe Soueres (rapporteur LAAS), Mohammed SAMER (rapporteur, LISSI), Philippe Fraisse (LIRMM), Alain Micaelli (CEA Saclay).

Résumé :
Quel que soit le type d’exosquelettes de jambes (médical, militaire ou civil), la question de stabilité posturale (ou équilibre) du système est très importante, puisqu’il s’agit de robots physiquement attachés à l’utilisateur. Dans le but de respecter au maximum la volonté de l’utilisateur ainsi que ses mouvements, on se doit d’étudier cet aspect. Cette thèse a donc pour objectif de développer des stratégies de commande de gestion d’équilibre pour un exosquelette de jambes pour des applications civiles et industrielles (ex : le travail statique). Il s’agit alors d’assister l’équilibre du système couplé (utilisateur valide + exosquelette) , en gérant l’équilibre de !’exosquelette soumis à l’action de l’utilisateur.
La commande de gestion d’équilibre proposée s’inspire des commandes développées par le CEA LIST sur les exosquelettes Hercule et des stratégies de récupération d’équilibre observées chez l’humain. Elle est essentiellement basée sur le concept du point de capture instantané. En effet, le point de capture instantané est un bon outil qui englobe aussi bien le cas statique que le cas dynamique et surtout, qui contient une information sur la direction de mouvement, ce qui nous permet d’anticiper certaines actions comme l’action de faire un pas. Un aspect de la commande , la répartition des efforts sur les deux jambes a été testé sur !’exosquelette EMY-Balance du CEA LIST qui est un exosquelette partiellement actionné. Ceci a permis de partiellement valider expérimentalement l’approche proposée dans cette thèse.
Les contributions de cette thèse sont alors :
• L’application d’une commande basée sur le point de capture instantanée à un exosquelette d’assistance.
• La proposition d’une nouvelle répartition des efforts sur les deux jambes de !’exosquelette permettant d’anticiper les perturbations et le pas : !’exosquelette anticipe le transfert de charge d’une jambe à l’autre pour faciliter la levée de la jambe de l’utilisateur lorsqu’il veut faire un pas.
• La gestion du sous-actionnement (toutes les articulations ne sont pas motorisées) en phase de double appui via un calcul d’optimisation qui a pour objectif de suivre la répartition des efforts désirée et de maîtriser les forces d’interaction entre l’utilisateur et !’exosquelette.

Mots-clés : Exosquelette – Equilibre – Point de Capture – Répartition des efforts – Sous-actionnement – Assistance

Soutenance de thèse (à huis-clos) de Nicolas MAGDELAINE

Nicolas Magdelaine (équipes SIMS et Commande) soutiendra sa thèse intitulée « Diabète de type1, du modèle à la boucle fermée »

mardi 21 novembre 2017 à 14h à Centrale Nantes, dans l’amphi du bâtiment S. Cette soutenance se déroulera à huis-clos

Jury : M. DE GAETANO Andrea (Professeur, CNR – Istituto di Analisi dei Sistemi ed informatica, Italie), Mme DORON Maëva (Docteur, CEA – LETI, Grenoble), M. LE CARPENTIER Eric (Maître de conférences, École Centrale de Nantes), M. MOOG Claude (Directeur de recherche, École Centrale de Nantes), M. MOËS Nicolas (Professeur des universités, École Centrale de Nantes) Mme QUEINNEC Isabelle (Directeur de recherche, LAAS-CNRS, Toulouse), M. KREMPF Michel (Professeur des universités, Université de Nantes – membre invité).

Résumé :
Le diabète de type 1 a été décrit dès l’antiquité comme une maladie rapidement mortelle touchant l’enfant et le jeune adulte. A partir de 1921, annèe de la découverte de l’insuline, le diabète de type 1 devient une maladie traitée par de multiples injections quotidiennes. Le diabète n’est toujours pas curable et les complications à long terme résultent de la qualité de l’équilibre glycémique tout au long de la vie des patients. En attendant de découvrir le moyen d’en guérir, un enjeu e santé est de réussir à ce que les personnes atteintes de diabète arrivent à obtenir le meilleur équilibre glycémique possible.
L’insulinothérapie fonctionnelle est une approche éducative qui aide le patient à estimer ses doses nécessaires et à adapter son traitement à son mode de vie. Cependant chaque calcul d’injection peut rapidement devenir un casse-tête car les besoins varient avec la fatigue, le stress, l’activité physique et d’autres facteurs hormonaux entrant dans le fonctionnement du métabolisme. De plus l’estimation de la quantité de glucides dans l’assiette est un exercice difficile.
Le projet de régulation automatique de la glycémie naît dans les années 1960 des premiers travaux de modélisation et de l’apparition de l’électronique. Depuis quelques années la technologie est prête pour réaliser une régulation automatique de glycémie portable.
Il reste à trouver une loi de commande répondant aux deux fortes contraintes de ce problème :
– positivité de la commande car l’insuline injectée ne peut être retirée,
– dissymétrie où la glycémie ne doit absolument pas descendre en dessous du seuil d’hypoglycémie et limiter son séjour dans la zone d’hyperglycémie.
Cette thèse présente un nouveau modèle du métabolisme du patient diabétique de type 1. Il a été établi sur la base d’une analyse des points d’équilibre à jeun des modèles historiques , et la mise en lumière de leur inadéquation avec la réalité clinique. Les points d’équilibre du nouveau modèle ont les propriétés qui font défaut aux modèles classiquement utilisés. De plus, il est directement utilisable pour conseiller les patients sur leurs injections d’insuline car ses paramètres permettent de calculer les outils de l’insulinothérapie fonctionnelle . La Société Francophone du Diabète a financé des essais cliniques réalisés actuellement au CHU de Nantes afin de valider ce modèle. En outre , il s’ajuste aux données cliniques sur des durées bien plus longues que les modèles historiques .
Une loi de commande qui pour la première fois garantit simultanément la positivité de la commande et de l’absence d’hypoglycémie est présentée. Elle s’inspire du calcul du bolus, tel que le font les patients tous les jours et tel que l’insulinothérapie le recommande. Notre modèle permet d’exprimer cette loi de commande comme un retour d’état. La commande Hypo-Free Hyper-Minimizer est la version destinée à fonctionner dans une boucle hybride ; le Dynamic Bolus Calculator régulera la glycémie dans une boucle autonome. Ces deux lois de commande restent simples et en étant très proches de la pratique clinique sont donc immédiatement compréhensibles par les médecins et les patients. Notre travail balaye le spectre complet, de la démonstration rigoureuse de positivité de la commande et de l’état en termes d’ensemble positivement invariant, à l’application industrielle par un dépôt de Brevet.

Mots-clés : Diabète de type 1, Modélisation, Essais cliniques, Régulation automatique de glycémie, Systèmes positifs, Brevet, Pancréas artificiel.

Abstract:
For people living with type 1 diabetes, today’s treatment consists of a number of daily insulin injections in order to have a limited glycemic excursion. Poorly controlled glycemia leads to long term complications. In patient’s everyday life, functional insulin therapy helps patients to adjust insulin doses. The artiﬁcial pancreas could signiﬁcantly improve glycemia equilibrium by means of anautomated insulin infusion using continuous glucose monitoring. The ﬁrst contribution of this thesis is a new model of the metabolism
for type 1 diabetic. The interpretation of this model allows to compute the tools for the functional insulin therapy. Thus it becomes possible to advise the patient on how much insulin to inject. The ongoing clinical study will evaluate the impact of the model. The second contribution is a control-law that guaranties both hypoglycemia avoidance and positivity of the injection for the ﬁrst time. It is inspired from the clinical practice. The theoretical proof makes use of the theory of positively invariant sets. The Hypo-Free
Hyper-Minimizer is designed to regulate glycemia in a hybrid closed-loop whereas the Dynamic Bolus Calculator is designed for the fully-automated artiﬁcial pancreas. This control-law gathers clinical practice, artiﬁcial pancreas hard constraints, and theoretical proof and is being protected through a patent.

Soutenance de thèse de Meriam KOUKI

Meriam Kouki (équipe PSI) soutiendra sa thèse intitulée « Maîtrise énergétique des systèmes de production : Proposition d’un outil d’aide à la conception de modèles de Simulation à Evènements Discrets intégrant l’énergie »

vendredi 17 novembre à 10h dans l’amphi A1.10 de l’IUT de Carquefou.

Résumé :
Les industries sont aujourd’hui contraintes d’innover et d’améliorer leur durabilité sous une pression économique, politique et sociale accrue dans un marché très concurrentiel, avec une société de plus en plus sensible aux enjeux environnementaux. Dans ce contexte, de nombreuses initiatives ont été menées aussi bien au niveau académique qu’industriel pour améliorer la gestion de l’énergie dans la phase de production. En parallèle des avancées technologiques, les économies d’énergie liées à l’organisation de la production ne sont pas toujours exploitées du fait d’un manque de données liées au comportement énergétique des systèmes. Pour répondre à cette problématique, la simulation à évènements discrets est une solution fiable, mais plusieurs verrous empêchent encore son utilisation industrielle : les approches de la littérature manquent de généricité et de procédures fiables pour intégrer les données réelles de consommation énergétique dans les cas les plus complexes.
L’objectif de notre travail est de proposer un outil de simulation permettant de prédire la consommation énergétique des systèmes de production et servir d’outil d’aide à la décision couplant des objectifs énergétiques et productivistes généralement peu conciliables. Cet outil est basé sur une approche générique et flexible permettant de modéliser et simuler les flux de production et les flux énergétiques dans une plateforme unique. De plus, une méthodologie d’intégration des données de consommation complexes, basée sur une approche stochastique, est proposée.
La validation de notre approche et de l’outil a été réalisée sur des unités industrielles du domaine de la transformation des polymères et élastomères.

Mots-clés : Simulation à évènements discrets, modélisation, prédiction, consommation énergétique, efficacité énergétique, durabilité, systèmes de production.

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