Cadre décisionnel basé sur la simulation et l'optimisation pour résoudre le problème générique de la recherche de la meilleure combinaison de scénarios : applications pour la prise de décisions complexes

Lorsque le temps est manquant, la simulation-optimisation est une méthode très utilisée pour déterminer le « meilleur » scénario possible. En contexte manufacturier, on peut vouloir déterminer les paramètres de production qui vont maximiser la productivité d'une ligne de production. Le nombre de scénarios possibles (représentant différentes configurations possibles de la ligne) étant souvent très grand, tous les scénarios ne peuvent être simulés. La simulation-optimisation permet de trouver un « bon » scénario, i.e. le scénario donnant les meilleurs résultats par rapport à des critères définis (ici, la productivité) dans un contexte où le temps ne permet pas de simuler toutes les possibilités. Dans le cas où l'on cherche à déterminer la productivité combinée de plusieurs lignes de production, on cherche alors plusieurs scénarios qui, conjointement, vont maximiser ce critère, i.e. la « meilleure combinaison » de scénarios. Or, lorsqu'on recherche le meilleur ensemble de scénarios et non le meilleur scénario, les méthodes classiques s'appliquent difficilement. À notre connaissance, le problème de la recherche de la meilleure combinaison de scénarios n'a pas été introduit formellement dans la littérature. Cette thèse propose une définition formelle de ce problème et un cadre pour le résoudre. Le cadre proposé utilise la simulation dans le but d'évaluer des scénarios. L'optimisation est ensuite utilisée pour déterminer la meilleure combinaison de scénarios. Le nombre de scénarios à simuler est tel qu'il n'est pas possible de tous les évaluer. Nous proposons aussi d'utiliser certaines méthodes de recherche dans les arbres, issues de la programmation par contraintes pour déterminer quels scénarios devraient être évalués en premier. La pertinence du cadre est démontrée par son application à travers plusieurs problèmes industriels. La première application s'attarde à résoudre des problèmes de planification tactique liés à l'industrie du bois d'œuvre nord-américaine. Cette dernière fabrique presque exclusivement des produits de commodité (c'est-à-dire des produits aux dimensions et propriétés standards destinés à la construction). Il arrive que certains clients veuillent aussi des produits avec des caractéristiques spécifiques. Le contexte manufacturier actuel ne permet pas au scieur de connaître le panier de produits global qui découlera de l'introduction d'un nouveau produit. En effet, du fait de la divergence des flux et de la co-production associées à la transformation de la matière première en scierie, l'ajout d'un autre produit à fabriquer entraîne des répercussions sur l'ensemble du panier de produits. Nous proposons donc d'utiliser le cadre pour intégrer à la planification tactique la demande pour des produits spécifiques jamais fabriqués auparavant. Le cadre utilise un simulateur de débitage de billes couplé à un modèle de planification pour réaliser un plan. Ce dernier permet au décideur d'évaluer quelles demandes pour des produits sur mesure devraient être acceptées, quoi produire et quand, ainsi que les paramètres de l'équipement à utiliser et la matière première à acheter/consommer à chaque période. La seconde application du cadre présentée dans cette thèse a pour but d'améliorer les décisions prises par un système de découpe de bois de plancher soumis à de fortes contraintes de production. La découpe d'un ensemble d'images de planches provenant de productions passées est simulée pour différentes configurations du système. Une base de données caractérisant la production attendue pour chaque configuration est ainsi générée. Le simulateur est le système réel utilisé « hors-ligne ». À partir des informations obtenues, nous établissons ensuite un horaire de production en utilisant un modèle d'optimisation linéaire maximisant la valeur attendue de la production. L'horaire permet de définir comment configurer le système de découpe tout au long de la production. Le cadre peut aussi être appliqué pour résoudre d'autres problèmes du même type comme, par exemple, pour la conception d'usines en réseau dans une chaîne logistique. Enfin, pour illustrer et vérifier la pertinence de l'utilisation de certaines méthodes de recherche dans les arbres pour déterminer l'ordre d'évaluation des scénarios, la démarche est appliquée au problème de découpe de bois de plancher mentionné préalablement. L'étude réalisée montre que les méthodes issues de la programmation par contraintes pourraient se révéler efficaces pour résoudre ce type de problèmes. En effet, la méthode Limited Discrepancy Search (LDS) obtient des résultats très semblables à une heuristique spécialement élaborée pour le cas étudié. Or LDS est une méthode générique et pourrait s'appliquer à d'autres cas

Application of Wood Composites

This Special Issue "Application of Wood Composites" addresses various aspects of these important wood materials’ use. Topics include the mechanical processing of wood composites, including their cutting, milling, or sanding, incorporating current analysis of wood dust or grain size measurements and the composition of particles; scientific views on the influence of various adhesives in the creation process of wood composites and the analysis of their behavior in contact with various wood elements under different conditions; the analysis of input raw materials forming wood composites, including various wood species, but also non-wood lignocellulosic raw materials; and, last but not least, the analysis of bark, which in recent years has become an important and promising raw material involved in the construction of wood composites. The study of the development of the sliding table saw also suitably complements this Special Issue

Wood Modification in Europe

This report is a result of a questionnaire and subsequent collation of data, which outlines the current status of wood modification across Europe in terms of national inventories and groups that have reported current activity in the respective research areas covered in this report

Development of guidelines for the selection of structural profiles to achieve optimized flooring structure

The objective of this thesis is to develop finite element modelling approach for the bonded flooring structure. It shall act as a base for developing design models to study the effects of different structural profiles, materials, and to perform design optimisation. Improvements in the structural design of semi-trailers are needed to cope-up with strict emission regulations, reducing fuel cost and improving payload capacity. In this study, a finite element modelling approach was developed for bonded flooring structures. Scaled-down models representing different zones of semi-trailer were modelled and simulated for ISO 1496-1 (1990) floor strength and stiffness test. The simulations were validated through experiments performed at the facility of UPM Plywood Oy in Lahti, Finland. Based on the comparative study of finite element simulations and experiment results, critical parameters in the finite element models were investigated. The data acquired from the scaled-down models was used to comprehend the effect of different ply lay-up on the model displacement. Scaled-down models including common structural profiles used in semi-trailers were used to develop a comparative study to comprehend the effect of geometrical profiles on lightweight construction. The scaled-down models were generated with three different spans i.e. 300 mm, 400 mm, and 500 mm. As a result, it was concluded that the I-Profile was a suitable choice for small and medium span whereas Z-Profile was an optimum choice at long span i.e. 500 mm. Scaled-down models with I-profile as a cross member was simulated to understand the application of lightweight materials in design process. FE modelling approach developed for scaled-down models was applied to the partial (full-width) and full-scale models. These models were then simulated for ISO 1496-1 (1990) floor strength/stiffness and freight load case respectively. Weight reduction of about 5.28% was achieved in the cross members using partial models. Longitudinal beams contributed to more weight reduction. In the ISO 1496-1 (1990) forklift wheel-load case, it was concluded that the preliminary redesign of the flooring structure provides weight reduction of 3.82%. And, it increase in the model stiffness by 2.88% in partial models. Full-scale semi-trailer model with plywood yielded 9.47% less deformations in comparison to chassis-only model for freight load case. Therefore, it was concluded to use plywood panels in the finite element simulations for improved optimisation. The outcome of this thesis would be beneficial for semi-trailer designers in early design process. And, it shall also improve overall design process of the bonded floor semi-trailers