DS03 - Stimuler le renouveau industriel

Agilité pouR les BioRaffineriEs – ARBRE

Agilité pouR les BioRaffineries - ARBRE

Le projet de recherche ARBRE propose une démarche innovante de conception de bioraffinerie agile, à même de répondre aux aléas d’approvisionnement, de qualité et de demande. <br /> <br />Interdisciplinaire par essence (procédés, génie industriel, système d’informations), ce projet s’appuie sur la théorie de la collaboration des organisations et la gestion de la connaissance.

Un vrai besoin d'agilité

Le rapport n°380 présenté en 2016 au Sénat concernant la stratégie française vis-à-vis de la bioéconomie souligne la difficulté d’implémentation des industries de traitement de la biomasse, ainsi que la faiblesse de ce secteur de production qui est soumis à d’amples aléas. Par conséquent, produire plus efficacement et écologiquement, du champ aux produits finis en passant par le procédé est un défi d’avenir. Si le développement des bioraffineries s’est accéléré, il reste freiné par de nombreux obstacles liés aux irrégularités de production en qualité et quantité, à la difficulté de l’ancrage territorial, à la dispersion et à la variété de l’approvisionnement, et à la nervosité de la demande. De plus, la bioraffinerie est un système extrêmement spécialisé, de par le procédé mis en œuvre, les matières premières valorisées, et les produits résultant de la transformation. Cela constitue un obstacle à l’adaptation de la bioraffinerie face aux aléas et à la difficulté d’implantation des usines. Le passage du pilote à l’échelle industrielle est également un frein à la mise en œuvre de procédés innovants, du point de vue économique, financier et des opérations physico-chimiques. Enfin, les bioraffineries nécessitent de lourds investissements financiers initiaux et engendrent des coûts opératoires importants, alors que la difficulté d’approvisionnement en menace le bon fonctionnement. <br />La problématique sous-jacente à ces constats relève d’un besoin d’apport d’agilité aux bioraffineries, au niveau des systèmes physique et d’information. En effet le mode de production doit être repensé en y intégrant certains concepts de l’usine du futur de façon à stimuler le développement industriel des bioraffineries en échangeant avec le monde socio-économique. <br />Sur le plan scientifique, le projet ARBRE s’intéresse à la caractérisation et à la conception d’une bioraffinerie agile, en rupture avec la structure figée héritée de la chimie du pétrole.

Il s’agit de proposer une vision innovante de la structure de la bioraffinerie où le procédé de transformation est réparti sur différentes usines. Chacune des opérations du procédé est servicisée, les unités et le matériel existants sont réutilisés, et l’adaptation du procédé en fonction des aléas de l’écosystème est facilitée. Cette bioraffinerie virtuelle résulte de la collaboration des acteurs (récoltants, sites de production, consommateur) en fonction du procédé retenu et du bioproduit ciblé. Le rôle et l’implication des acteurs peuvent changer pour s’adapter aux objectifs et aux contraintes du moment.
Cette vision innovante facilite aussi la recherche de nouvelles solutions adaptées aux variabilités. Il devient envisageable de créer différents procédés alternatifs en fonction de la biomasse utilisée, des produits biosourcés visés ou du coût, du délai de traitement, etc. L’implémentation du procédé se fait ensuite en sélectionnant les acteurs respectant ces contraintes.
Cette vision s’inscrit donc à l’échelle du procédé et de l’ensemble du réseau, et en deux phases : (i) la conception d’un procédé innovant et de la bioraffinerie virtuelle, en adéquation avec leur écosystème à l’instant t0, (ii) l’exploitation avec l’adaptation du réseau et/ou du procédé en fonction des variabilités (modélisées et détectées).

Les principales méthodes et approches retenues pour réaliser ce projet sont :
• L'Ingénierie Dirigée par les Modèles
• La Gestion des Connaissances
• La Modélisation des Processus Métier
• La Gestion des Événements Complexes

A date de mai 2019, les principaux résultats obtenus sont :
• Une vision structurelle et organisationnelle de la bioraffinerie formalisée à travers le Méta-Modèle de la Bioraffinerie Agile (Houngbé et al., 2019)
• La présentation des travaux et résultats :
•• à l’échelle nationale : Journées de l’Interopérabilité des Applications d’Entreprise 2018 et 2019 du Pôle Grand Sud-Ouest de l’InterOp-VLab,
•• à l'échelle internationale : conférences MOSIM 2018, PRO-VE 2018, ESCAPE 2019 (accepté), PRO-VE 2019 (accepté). Les actes des conférences ESCAPE et PRO-VE sont référencés dans le Web Of Science.

Ce projet vise à dépasser la vision en silo et disciplinaire de l’écosystème des procédés de transformation de la matière et de l’énergie. L’objectif est de développer une vision plus globale permettant d’identifier les synergies possibles en s’appuyant sur l’usage du numérique pour améliorer l’efficacité de la dynamique et de l’ensemble des fonctions du réseau collaboratif et de ses interactions avec son écosystème.
Le projet ambitionne de développer un cadre méthodologique et son prototype logiciel qui seront validés sur des cas d’études réels concernant des territoires variés fournis par SOLAGRO (industriel expert dans le domaine du traitement de la biomasse, et membre du comité de pilotage).

Houngbé, M., Barthe-Delanoë, A. M., & Négny, S. (2018, September). Towards Virtual Biorefineries. In Working Conference on Virtual Enterprises (pp. 571-580). Springer, Cham.

Houngbé, M., Barthe-Delanoë, A. M., & Négny, S. (2018, June). Apport

Le rapport n°380 présenté en 2016 au Sénat concernant la stratégie française vis-à-vis de la bioéconomie souligne la difficulté d’implémentation des industries de traitement de la biomasse, ainsi que la faiblesse de ce secteur de production qui est soumis à d’amples aléas. Par conséquent, produire plus efficacement et écologiquement, du champ aux produits finis en passant par le procédé est un défi d’avenir. Si le développement des bioraffineries s’est accéléré, il reste freiné par de nombreux obstacles liés aux irrégularités de production en qualité et quantité, à la difficulté de l’ancrage territorial, à la dispersion et à la variété de l’approvisionnement, et à la nervosité de la demande. De plus, la bioraffinerie est un système extrêmement spécialisé, de par le procédé mis en œuvre, les matières premières valorisées, et les produits résultant de la transformation. Cela constitue un obstacle à l’adaptation de la bioraffinerie face aux aléas et à la difficulté d’implantation des usines. Le passage du pilote à l’échelle industrielle est également un frein à la mise en œuvre de procédés innovants, du point de vue économique, financier et des opérations physico-chimiques. Enfin, les bioraffineries nécessitent de lourds investissements financiers initiaux et engendrent des coûts opératoires importants, alors que la difficulté d’approvisionnement en menace le bon fonctionnement.
La problématique sous-jacente à ces constats relève d’un besoin d’apport d’agilité aux bioraffineries, au niveau des systèmes physique et d’information. En effet le mode de production doit être repensé en y intégrant certains concepts de l’usine du futur de façon à stimuler le développement industriel des bioraffineries en échangeant avec le monde socio-économique.
Sur le plan scientifique, le projet ARBRE s’intéresse à la caractérisation et à la conception d’une bioraffinerie agile, en rupture avec la structure figée héritée de la chimie du pétrole. Il s’agit de proposer une vision innovante de la structure de la bioraffinerie où le procédé de transformation est réparti sur différentes usines. Chacune des opérations du procédé est servicisée, les unités et le matériel existants sont réutilisés, et l’adaptation du procédé en fonction des aléas de l’écosystème est facilitée. Cette bioraffinerie virtuelle résulte de la collaboration des acteurs (récoltants, sites de production, consommateur) en fonction du procédé retenu et du bioproduit ciblé. Le rôle et l’implication des acteurs peuvent changer pour s’adapter aux objectifs et aux contraintes du moment.
Cette vision innovante facilite aussi la recherche de nouvelles solutions adaptées aux variabilités. Il devient envisageable de créer différents procédés alternatifs en fonction de la biomasse utilisée, des produits biosourcés visés ou du coût, du délai de traitement, etc. L’implémentation du procédé se fait ensuite en sélectionnant les acteurs respectant ces contraintes.
Cette vision s’inscrit donc à l’échelle du procédé et de l’ensemble du réseau, et en deux phases : (i) la conception d’un procédé innovant et de la bioraffinerie virtuelle, en adéquation avec leur écosystème à l’instant t0, (ii) l’exploitation avec l’adaptation du réseau et/ou du procédé en fonction des variabilités (modélisées et détectées).
Ce projet vise à dépasser la vision en silo et disciplinaire de l’écosystème des procédés de transformation de la matière et de l’énergie. L’objectif est de développer une vision plus globale permettant d’identifier les synergies possibles en s’appuyant sur l’usage du numérique pour améliorer l’efficacité de la dynamique et de l’ensemble des fonctions du réseau collaboratif et de ses interactions avec son écosystème.
Le projet ambitionne de développer un cadre méthodologique et son prototype logiciel qui seront validés sur des cas d’études réels concernant des territoires variés fournis par SOLAGRO (industriel expert dans le domaine du traitement de la biomasse, et membre du comité de pilotage).

Coordinateur du projet

Madame Anne-Marie BARTHE-DELANOË (Laboratoire de génie chimique)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

LGC Laboratoire de génie chimique
SOLAGRO SOLAGRO

Aide de l'ANR 219 672 euros
Début et durée du projet scientifique : novembre 2017 - 48 Mois

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