A Tentative Framework for Risk and Opportunity Detection in A Collaborative Environment Based on Data Interpretation

This article deals with the question of risk and opportunity identification based on data management as one main step of the convergence of artificial intelligence and industrial engineering. Two main subjects are addressed in this article: (i) the data management framework that could be the backbone for the whole approach, and (ii) the modeling theoretical background that could be used as a basement for the definition of a formal system for risk and opportunity modeling. The general principles presented in the article are used to define outlooks and to organize them as milestone of a roadmap

A Conceptual Framework and a Suite of Tools to Support Crisis Management

This article aims at describing an approach to support crisis management. The main idea is to use an original vision of Big-Data to manage the question of collaboration issues in crisis response. On the one hand, this article introduces a general framework that structures the methodology applied in our approach. This framework includes several technical and business dimensions and embeds scientific results that are presented in this article or have been described in previous articles. On the other hand, the resulting implemented suite of tools is also presented with regards to the conceptual framework. Finally, in order to emphasize all the main features described in this article, both the framework and the suite of tools are illustrated and put into action through a scenario extracted from a real exercise

Collaborative Knowledge Framework for Mediation Information System Engineering

With the worldwide interenterprise collaboration and interoperability background, automatic collaborative business process deduction is crucial and imperative researching subject. A methodology of deducing collaborative process is designed by collecting collaborative knowledge. Due to the complexity of deduction methodology, a collaborative knowledge framework is defined to organize abstract and concrete collaborative information. The collaborative knowledge framework contains three dimensions: elements, levels, and life cycle. To better define the framework, the relations in each dimension are explained in detail. They are (i) relations among elements, which organize the gathering orders and methods of different collaborative elements, (ii) relations among life cycle, which present modeling processes and agility management, and (iii) relations among levels, which define relationships among different levels of collaborative processes: strategy, operation, and support. This paper aims to explain the collaborative knowledge framework and the relations inside

A nonequilibrium thermodynamics perspective on nature-inspired chemical engineering processes

Nature-inspired chemical engineering (NICE) is promising many benefits in terms of energy consumption, resilience and efficiencyetc.but it struggles to emerge as a leading discipline, chiefly because of the misconception that mimicking Nature is sufficient. It is not, since goals and constrained context are different. Hence, revealing context and understanding the mechanisms of nature-inspiration should be encouraged. In this contribution we revisit the classification of three published mechanisms underlying nature-inspired engineering, namely hierarchical transport network, force balancing and dynamic self-organization, by setting them in a broader framework supported by nonequilibrium thermodynamics, the constructal law and nonlinear control concepts. While the three mechanisms mapping is not complete, the NET and CL joint framework opens also new perspectives. This novel perspective goes over classical chemical engineering where equilibrium based assumptions or linear transport phenomena and control are the ruling mechanisms in process unit design and operation. At small-scale level, NICE processes should sometimes consider advanced thermodynamic concepts to account for fluctuations and boundary effects on local properties. At the process unit level, one should exploit out-of-equilibrium situations with thermodynamic coupling under various dynamical states, be it a stationary state or a self-organized state. Then, nonlinear phenomena, possibly provoked by operating larger driving force to achieve greater dissipative flows, might occur, controllable by using nonlinear control theory. At the plant level, the virtual factory approach relying on servitization and modular equipment proposes a framework for knowledge and information management that could lead to resilient and agile chemical plants, especially biorefineries

Real-time data exploitation supported by model- and event-driven architecture to enhance situation awareness, application to crisis management

An effective crisis response requires up-to-date information. The crisis cell must reach for new, external, data sources. However, new data lead to new issues: their volume, veracity, variety or velocity cannot be managed by humans only, especially under high stress and time pressure. This paper proposes (i) a framework to enhance situation awareness while managing the 5Vs of Big Data, (ii) general principles to be followed and (iii) a new architecture implementing the proposed framework. The latter merges event-driven and model-driven architectures. It has been tested on a realistic flood scenario set up by official French services

Développement de méthodologies génériques pour la conception optimale et durable des parcs hybrides d'énergies renouvelables

Les enjeux planétaires du développement durable et du réchauffement climatique remettent en cause le fonctionnement de nos sociétés. La transition énergétique se traduit notamment par l’augmentation de l’utilisation des énergies renouvelables et constitue ainsi le contexte de nos travaux. Dans le cadre d’un contrat CIFRE avec l’entreprise VALOREM, nous proposons des méthodologies pour le développement et la conception d’installations renouvelables soutenables. L’approche d’Ingénierie Des Modèles mise en place nous permet de garder une démarche scientifique cohérente entre une vue très générale du contexte d’insertion des renouvelables et une vision plus technique et opérationnelle pour le développement d’installations renouvelables. Dans un premier temps, nous avons décrit de manière macroscopique le contexte d’insertion des énergies renouvelables en France, en proposant un cadre conceptuel pour le développement de projet d’aménagement du territoire. Il permet l’analyse des systèmes sociotechniques en transition grâce à une formalisation UML2 d’une part, et une méthode d’évaluation de la durabilité d’un processus d’autre part. Nous avons illustré ce cadre sur deux cas d’étude : le succès du développement de la centrale hydro-éolienne de l’île d’El Hierro dans les Canaries et l’échec du barrage de Sivens dans le Tarn en France. Par comparaison, nous montrons que l’implication des parties prenantes sur l’ensemble du processus de développement est cruciale pour le succès d’un projet. Nous avons ensuite proposé une implémentation logicielle permettant le suivi et le pilotage de projet d’aménagement du territoire en temps réel à l’aide d’outils d’intelligence artificielle. Conscient des limites opérationnelles de notre proposition, nous avons décidé de changer de point de vue pour adopter une vision plus technique sur les énergies renouvelables. La transition énergétique fait évoluer le système électrique français d’un modèle centralisé vers un modèle décentralisé, ce qui amène VALOREM à reconsidérer ses propositions techniques de production d’énergies renouvelables. Entre autre, l’entreprise tend vers l’hybridation de ses centrales et constate le besoin d’un outil de dimensionnement en phase d’avant-projet, afin d’identifier les opportunités d’activités. Nous faisons donc la proposition d’un prototype logiciel qui se veut flexible en termes de modélisation des centrales de production hybrides renouvelables et en termes de définition des objectifs et contraintes à satisfaire. Il est codé en C++ et basé sur des modèles d’optimisation linéaires. Nous illustrons son opérationnalité sur quatre cas d’étude : deux orientés marché électrique et deux en autoconsommation (l’un isolé, l’autre connecté au réseau). Les résultats des études montrent que les coûts de stockage batterie sont trop élevés pour pouvoir envisager l’installation de batteries dans les centrales hybrides renouvelables. Les systèmes en autoconsommation connectés au réseau semblent être plus prometteurs. Enfin, nous terminons par une analyse environnementale de différentes sources de production électrique afin de déterminer celles vers lesquelles la transition énergétique doit être axée. Les résultats montrent que la biomasse, l’éolien et le PV au sol sont les moyens de production les plus propres. La conclusion de la thèse propose une réflexion ascendante en complexité vers l’implication des acteurs dans les modèles de processus de développement territoriaux

Agilité des procédés de transformation de la matière dans un contexte d'approvisionnement et de demande instables : application au traitement de la biomasse

Dans un contexte industriel instable où l’offre et la demande sont incertaines, les industries de procédés sont poussées à transformer leurs systèmes de production. Ce défi s’inscrit dans une transition globale intégrant les exigences liées au développement durable et portée par des tendances fortes. En effet, cette transformation doit tenir compte de la notion de services qui s’installe durablement dans l’industrie. Par ailleurs, l’intensification de la digitalisation impulsée par les technologies de l’Industrie 4.0 créé de nouvelles perspectives d’organisation des moyens de production. À cet effet, les communautés scientifiques du Génie des Procédés, telle que la Société Française du Génie des Procédés, s’accordent pour le développement d’une Usine du Futur. Les enjeux auxquels elle devra répondre sont multiples. Non contente de développer une approche incluant l’économie circulaire, l’industrie de procédés de demain sera numérique et virtuelle. De plus, elle devra adapter l’ensemble du système de production aux fluctuations de son environnement, tout en considérant l’acceptabilité sociale. Dans cette perspective, les initiatives actuelles proposent des solutions reposant majoritairement sur la flexibilité des opérations unitaires ainsi que la modularité du procédé pour une matière première et/ou un produit final fixé. Cela induit des investissements conséquents que ce soit dans les pilotes de laboratoire ou encore la conception d’unité de fabrication. Pour remédier à ces difficultés, l’agilité des systèmes de production apparaît comme une solution, dépassant les concepts de modularité et de flexibilité déjà mis en oeuvre dans ce domaine. Toutefois, il est constaté une absence de conceptualisation et de méthodes de mise en oeuvre de l’agilité dans la discipline du Génie des Procédés. Ces travaux de thèse visent à combler ce manque en proposant un cadre méthodologique outillé pour l’apport d’agilité à l’ensemble de la chaîne de transformation de la matière. Ainsi l’agilité, telle que proposée, permet de comprendre non seulement la dynamique du procédé dans son environnement mais aussi de mobiliser des moyens de production adaptés, en cas de fluctuations. L’objectif de ces travaux de thèse est de construire une chaîne de transformation de la matière supportée par une usine virtuelle résultant de la collaboration de services offerts par des acteurs à l’échelle d’un territoire. Un service de transformation permet de réaliser tout ou partie des étapes du procédé retenu, et est sélectionné selon les besoins. Le procédé est décentralisé en s’appuyant sur des installations existantes afin de s'adapter à la variabilité et à la dispersion de l'offre (mise en oeuvre, exploitation). Dans cette perspective, la première étape de ces travaux de thèse consiste à concevoir un méta-modèle de l’environnement du procédé (acteurs, services, contexte, objectifs et performance). Un second méta-modèle est ensuite proposé pour représenter la connaissance sur les procédés décrits dans la littérature. Sur la base des résultats précédents, la troisième étape s’intéresse à la création d'un algorithme de déduction de la chaîne de transformation de la matière, intégrant les services logistiques nécessaires à sa bonne réalisation. Cet algorithme a donné lieu à la réalisation d’une preuve de concept logicielle. L’usage de ce cadre méthodologique et outillé sera illustré dans le cas de la transformation de la biomasse, à l’aide de données réalistes. En effet, le bioraffinage est l’une des principales voies proposées pour mener la transition énergétique. Cependant, le système actuel de traitement de la biomasse, figé et hautement spécialisé, doit faire face à une grande variabilité en raison de plusieurs contraintes internes et externes (qualité, quantité, pureté, etc.). Pour faire face à cette instabilité, il est nécessaire de faire preuve d'agilité tant en termes de procédé de transformation que d’acteurs et de réseaux logistiques