Optimisation intégrée et interactive pour l'agencement d'espace

Having a significant impact on the design of many products and industrial systems, layout design optimization is at the heart of scientific issues. The design of an optimal layout solution is a critical and complex task due to the increasing demands of designers working on varied projects. This PhD work proposes an integrated approach to solving layout optimization problems, from the needs expressed by the designer to the creation of an ideal solution. This generic and interactive method is based on a design process divided into four steps: the description, formulation, and solving of the problem, and the final decision. The first two steps consist in writing the optimization problem, taking into account the different requirements of the designer. Then, the problem solving step is based on a multiobjective modular optimization strategy that combines a genetic algorithm with local optimization modules. The final step allows the designer to make a final decision on the optimal solutions proposed by the algorithm. In order to materialize and validate the method, two industrial layout problems are solved. The first one is proposed by Thales Company and deals with the search for an optimal layout of facilities in a shelter. Treated in two and three dimensions, the problem is a global test for the method. The second application, which is more basic, studies the storage of components in a container. The work performed during this PhD has enabled the development of a tool for the designer. Handling components with a parallelepiped shape, the software includes the different steps of the optimization method and integrates the multiobjective solving of layout optimization problems.Influençant fortement la conception de nombreux produits et systèmes industriels, l'optimisation d'agencement est au cœur des problématiques de recherche scientifique. L'élaboration d'une solution d'agencement optimale est rendue d'autant plus complexe qu'il s'agit de répondre aux exigences croissantes des concepteurs travaillant sur des projets divers. Ce travail de doctorat propose une méthode intégrée visant à résoudre un problème d'optimisation d'agencement d'espace, depuis le besoin formulé par le concepteur jusqu'à l'obtention d'une solution idéale. Cette méthode, générique et interactive, s'appuie sur un processus en quatre étapes : la description, la formulation, la résolution du problème et la prise de décision finale. Les deux premières étapes consistent à écrire le problème d'optimisation d'agencement en prenant en compte les différentes exigences du concepteur. Ensuite, l'étape de résolution s'appuie sur l'utilisation d'une stratégie d'optimisation multiobjectif et modulaire. Enfin, la dernière étape consiste, pour le concepteur, à faire un choix de conception sur les solutions proposées par l'algorithme. Afin de matérialiser et valider la méthode, deux problèmes industriels d'agencement d'espace sont résolus. Le premier cas d'étude, proposé par l'entreprise Thales Communications & Security, porte sur le placement optimal d'équipements dans un shelter (abri technique mobile). Le deuxième problème, plus sommaire, étudie le stockage de composants dans un container. Enfin, le travail réalisé au cours de ce doctorat a permis le développement d'un logiciel qui reprend les différentes étapes de la démarche d'optimisation

A new approach for specifying and solving layout problems

International audienceComponent and facility layout plays an important role in the design and usability of many engineering products and systems as mechanical design, process plan, management and architecture including ship compartment layout. Generally, layout problems are formulated and solved on a case by case basis and, as far as we know, there is no general method to specify the similarities and characteristics of each problem. Then, this paper proposes an innovative generic approach in order to describe, formulate and solve layout problems. This approach suggests in particular a new classification of layout components, introducing the concept of "virtual" component. Moreover, in order to propose to the designer an optimal spatial arrangement in a reasonable time, this paper presents an interactive optimization strategy for solving layout problems

Optimisation intégrée et interactive pour l'agencement d'espace

Having a significant impact on the design of many products and industrial systems, layout design optimization is at the heart of scientific issues. The design of an optimal layout solution is a critical and complex task due to the increasing demands of designers working on varied projects. This PhD work proposes an integrated approach to solving layout optimization problems, from the needs expressed by the designer to the creation of an ideal solution. This generic and interactive method is based on a design process divided into four steps: the description, formulation, and solving of the problem, and the final decision. The first two steps consist in writing the optimization problem, taking into account the different requirements of the designer. Then, the problem solving step is based on a multiobjective modular optimization strategy that combines a genetic algorithm with local optimization modules. The final step allows the designer to make a final decision on the optimal solutions proposed by the algorithm. In order to materialize and validate the method, two industrial layout problems are solved. The first one is proposed by Thales Company and deals with the search for an optimal layout of facilities in a shelter. Treated in two and three dimensions, the problem is a global test for the method. The second application, which is more basic, studies the storage of components in a container. The work performed during this PhD has enabled the development of a tool for the designer. Handling components with a parallelepiped shape, the software includes the different steps of the optimization method and integrates the multiobjective solving of layout optimization problems.Influençant fortement la conception de nombreux produits et systèmes industriels, l'optimisation d'agencement est au cœur des problématiques de recherche scientifique. L'élaboration d'une solution d'agencement optimale est rendue d'autant plus complexe qu'il s'agit de répondre aux exigences croissantes des concepteurs travaillant sur des projets divers. Ce travail de doctorat propose une méthode intégrée visant à résoudre un problème d'optimisation d'agencement d'espace, depuis le besoin formulé par le concepteur jusqu'à l'obtention d'une solution idéale. Cette méthode, générique et interactive, s'appuie sur un processus en quatre étapes : la description, la formulation, la résolution du problème et la prise de décision finale. Les deux premières étapes consistent à écrire le problème d'optimisation d'agencement en prenant en compte les différentes exigences du concepteur. Ensuite, l'étape de résolution s'appuie sur l'utilisation d'une stratégie d'optimisation multiobjectif et modulaire. Enfin, la dernière étape consiste, pour le concepteur, à faire un choix de conception sur les solutions proposées par l'algorithme. Afin de matérialiser et valider la méthode, deux problèmes industriels d'agencement d'espace sont résolus. Le premier cas d'étude, proposé par l'entreprise Thales Communications & Security, porte sur le placement optimal d'équipements dans un shelter (abri technique mobile). Le deuxième problème, plus sommaire, étudie le stockage de composants dans un container. Enfin, le travail réalisé au cours de ce doctorat a permis le développement d'un logiciel qui reprend les différentes étapes de la démarche d'optimisation

Interactive modular optimization strategy for layout problems

Layout design optimization has a significant impact in the design and use of many engineering products and systems. Realworld layout problems are usually considered as complex problems because of the geometry of components, the problem density and the great number of designer’s requirements. Solving these optimization problems is a hard and time consuming task. This paper proposes an interactive modular optimization strategy which allows the designer to find optimal solutions in a short period of calculation time. This generic strategy is based on a genetic algorithm, combined with specific optimization modules. These modules improve the global performances of the algorithm. This approach is adapted to multi-objective optimization problems and interactivity between the designer and the optimization process is used to make a final choice among design alternatives. This optimization strategy is tested on a real-world application which deals with the search of an optimal spatial arrangement of a shelter

Perceptive exploration of layout designs using an interactive genetic algorithm

International audienc