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Saint Etienne Janvier 2003 Automatisation du Scale Up PLAN Présentation générale Le problème Lalgorithme génétique Les réseaux de neurones Résultats Conclusion.

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1 Saint Etienne Janvier 2003 Automatisation du Scale Up PLAN Présentation générale Le problème Lalgorithme génétique Les réseaux de neurones Résultats Conclusion

2 Saint Etienne Janvier 2003 Automatisation du Scale Up Présentation générale Lextrusion Les outils Les logiciels Le Scale up Le problème Le but Les paramètres Les contraintes Les hypothèses Lalgorithme génétique Pourquoi lAG Rappel Initialisation Evaluation Sélection Reproduction Les options Conclusion Les réseaux de neurones Pourquoi Schéma conceptuel Outil Résultats Conclusion Lextrusion est une technique de transformation de la Matière dans le domaine de la plasturgie, de lagroalimentaire,… Lextrusion permet dobtenir un produit semi-fini avec des propriétés physiques déterminés et une pression permettant sa mise en forme.

3 Saint Etienne Janvier 2003 Automatisation du Scale Up Présentation générale Lextrusion Les outils Les logiciels Le Scale up Le problème Le but Les paramètres Les contraintes Les hypothèses Lalgorithme génétique Pourquoi lAG Rappel Initialisation Evaluation Sélection Reproduction Les options Conclusion Les réseaux de neurones Pourquoi Schéma conceptuel Outil Résultats Conclusion Les extrudeuses Monovis (Pour linjection) Bivis contrarotative Bivis corotative (Production de produit semi-fini)

4 Saint Etienne Janvier 2003 Automatisation du Scale Up Présentation générale Lextrusion Les outils Les logiciels Le Scale up Le problème Le but Les paramètres Les contraintes Les hypothèses Lalgorithme génétique Pourquoi lAG Rappel Initialisation Evaluation Sélection Reproduction Les options Conclusion Les réseaux de neurones Pourquoi Schéma conceptuel Outil Résultats Conclusion Les logiciels de simulation de lécoulement de la matière dans une extrudeuse bivis corotative Ludovic (CEMEF+INRA+S&CC (FRA)) Sigma (Université de Paderborn (ALL)) TXS (Polytech (USA)) Akro-co-Twin-Screw (Université dAkron (USA))

5 Saint Etienne Janvier 2003 Automatisation du Scale Up Présentation générale Lextrusion Les outils Les logiciels Le Scale up Le problème Le but Les paramètres Les contraintes Les hypothèses Lalgorithme génétique Pourquoi lAG Rappel Initialisation Evaluation Sélection Reproduction Les options Conclusion Les réseaux de neurones Pourquoi Schéma conceptuel Outil Résultats Conclusion Le Scale Up Passage dune petite extrudeuse bivis de laboratoire (1 a 10 Kg/h) à une extrudeuse bivis industrielle (1 a 100 tonnes/h) En conservant les propriétés physiques du produit final.

6 Saint Etienne Janvier 2003 Automatisation du Scale Up Présentation générale Lextrusion Les outils Les logiciels Le Scale up Le problème Le but Les paramètres Les contraintes Les hypothèses Lalgorithme génétique Pourquoi lAG Rappel Initialisation Evaluation Sélection Reproduction Les options Conclusion Les réseaux de neurones Pourquoi Schéma conceptuel Outil Résultats Conclusion Rechercher la ou les vis industrielles conservant au mieux les propriétés du produit à travers les résultats de Ludovic (Température,énergie, déformation, temps de séjour,…)

7 Saint Etienne Janvier 2003 Automatisation du Scale Up Présentation générale Lextrusion Les outils Les logiciels Le Scale up Le problème Le but Les paramètres Les contraintes Les hypothèses Lalgorithme génétique Pourquoi lAG Rappel Initialisation Evaluation Sélection Reproduction Les options Conclusion Les réseaux de neurones Pourquoi Schéma conceptuel Outil Résultats Conclusion Les paramètres à optimiser sont : 1. Le profil de vis (suite ordonnée délt de vis) 2. Les températures des fourreaux 3. La température de la filière 4. La vitesse de rotation de la vis 5. Le débit

8 Saint Etienne Janvier 2003 Automatisation du Scale Up Présentation générale Lextrusion Les outils Les logiciels Le Scale up Le problème Le but Les paramètres Les contraintes Les hypothèses Lalgorithme génétique Pourquoi lAG Rappel Initialisation Evaluation Sélection Reproduction Les options Conclusion Les réseaux de neurones Pourquoi Schéma conceptuel Outil Résultats Conclusion Un profil de vis industrielle est recevable sil ne dépasse pas le couple maximal de la machine Sil ne dépasse pas la puissance maximale de la machine

9 Saint Etienne Janvier 2003 Automatisation du Scale Up Présentation générale Lextrusion Les outils Les logiciels Le Scale up Le problème Le but Les paramètres Les contraintes Les hypothèses Lalgorithme génétique Pourquoi lAG Rappel Initialisation Evaluation Sélection Reproduction Les options Conclusion Les réseaux de neurones Pourquoi Schéma conceptuel Outil Résultats Conclusion On suppose que les squelettes de la vis de laboratoire et de la vis industrielle sont identiques 1. Zone de convoyage 2. Zone de malaxage 3. Zone de convoyage 4. Zone restrictive 4321

10 Saint Etienne Janvier 2003 Automatisation du Scale Up Présentation générale Lextrusion Les outils Les logiciels Le Scale up Le problème Le but Les paramètres Les contraintes Les hypothèses Lalgorithme génétique Pourquoi lAG Rappel Initialisation Evaluation Sélection Reproduction Les options Conclusion Les réseaux de neurones Pourquoi Schéma conceptuel Outil Résultats Conclusion Le principe de lalgorithme génétique est de résoudre ce type de problème. Prise en compte des valeurs discrètes du profil de vis Prise en compte de linter dépendance des éléments du profil de vis

11 Saint Etienne Janvier 2003 Automatisation du Scale Up Présentation générale Lextrusion Les outils Les logiciels Le Scale up Le problème Le but Les paramètres Les contraintes Les hypothèses Lalgorithme génétique Pourquoi lAG Rappel Initialisation Evaluation Sélection Reproduction Les options Conclusion Les réseaux de neurones Pourquoi Schéma conceptuel Outil Résultats Conclusion Schéma classique dun algorithme génétique ReproductionSélection Evaluation Initialisation Solution Ok ?

12 Saint Etienne Janvier 2003 Automatisation du Scale Up Présentation générale Lextrusion Les outils Les logiciels Le Scale up Le problème Le but Les paramètres Les contraintes Les hypothèses Lalgorithme génétique Pourquoi lAG Rappel Initialisation Evaluation Sélection Reproduction Les options Conclusion Les réseaux de neurones Pourquoi Schéma conceptuel Outil Résultats Conclusion Initialisation Génération aléatoire de la population initiale Codage du chromosome Variables continues attachées des domaines défini par lutilisateur Variable discrète attachée à une bibliothèque délément de vis fournie par lutilisateur ReproductionSélection Evaluation Initialisation

13 Saint Etienne Janvier 2003 Automatisation du Scale Up Présentation générale Lextrusion Les outils Les logiciels Le Scale up Le problème Le but Les paramètres Les contraintes Les hypothèses Lalgorithme génétique Pourquoi lAG Rappel Initialisation Evaluation Sélection Reproduction Les options Conclusion Les réseaux de neurones Pourquoi Schéma conceptuel Outil Résultats Conclusion Lancer les calculs avec Ludovic Quantifier la différence pondéré entre : Les courbes Les parties de courbes Les points sélectionnés par lutilisateur Adimensionnaliser les résultats Résultat=f(L) => Résultat=f(L/L0) Quantification au sens des moindres carrés ReproductionSélection Evaluation Initialisation

14 Saint Etienne Janvier 2003 Automatisation du Scale Up Présentation générale Lextrusion Les outils Les logiciels Le Scale up Le problème Le but Les paramètres Les contraintes Les hypothèses Lalgorithme génétique Pourquoi lAG Rappel Initialisation Evaluation Sélection Reproduction Les options Conclusion Les réseaux de neurones Pourquoi Schéma conceptuel Outil Résultats Conclusion On utilise le principe de la roulette ReproductionSélection Evaluation Initialisation

15 Saint Etienne Janvier 2003 Automatisation du Scale Up Présentation générale Lextrusion Les outils Les logiciels Le Scale up Le problème Le but Les paramètres Les contraintes Les hypothèses Lalgorithme génétique Pourquoi lAG Rappel Initialisation Evaluation Sélection Reproduction Les options Conclusion Les réseaux de neurones Pourquoi Schéma conceptuel Outil Résultats Conclusion On applique les 2 critères de reproduction que sont le croisement et le mutation ReproductionSélection Evaluation Initialisation

16 Saint Etienne Janvier 2003 Automatisation du Scale Up Présentation générale Lextrusion Les outils Les logiciels Le Scale up Le problème Le but Les paramètres Les contraintes Les hypothèses Lalgorithme génétique Pourquoi lAG Rappel Initialisation Evaluation Sélection Reproduction Les options Conclusion Les réseaux de neurones Pourquoi Schéma conceptuel Outil Résultats Conclusion Elitisme « On ne peut envisager de perdre une bonne solution »

17 Saint Etienne Janvier 2003 Automatisation du Scale Up Présentation générale Lextrusion Les outils Les logiciels Le Scale up Le problème Le but Les paramètres Les contraintes Les hypothèses Lalgorithme génétique Pourquoi lAG Rappel Initialisation Evaluation Sélection Reproduction Les options Conclusion Les réseaux de neurones Pourquoi Schéma conceptuel Outil Résultats Conclusion Suppression des doublons Lélistisme diminue fortement le brassage Augmentation du brassage Evite les calculs inutiles

18 Saint Etienne Janvier 2003 Automatisation du Scale Up Présentation générale Lextrusion Les outils Les logiciels Le Scale up Le problème Le but Les paramètres Les contraintes Les hypothèses Lalgorithme génétique Pourquoi lAG Rappel Initialisation Evaluation Sélection Reproduction Les options Conclusion Les réseaux de neurones Pourquoi Schéma conceptuel Outil Résultats Conclusion Scaling « Faire évolué la sélection suivant les phases du calcul » Consiste à moduler les écarts de fitness en fonction de la génération. fitness=fitness^k(n) où k(n)=tan(n/(N+1)*p/2)

19 Saint Etienne Janvier 2003 Automatisation du Scale Up Présentation générale Lextrusion Les outils Les logiciels Le Scale up Le problème Le but Les paramètres Les contraintes Les hypothèses Lalgorithme génétique Pourquoi lAG Rappel Initialisation Evaluation Sélection Reproduction Les options Conclusion Les réseaux de neurones Pourquoi Schéma conceptuel Outil Résultats Conclusion Scaling « Faire évolué la sélection suivant les phases du calcul »

20 Saint Etienne Janvier 2003 Automatisation du Scale Up Présentation générale Lextrusion Les outils Les logiciels Le Scale up Le problème Le but Les paramètres Les contraintes Les hypothèses Lalgorithme génétique Pourquoi lAG Rappel Initialisation Evaluation Sélection Reproduction Les options Conclusion Les réseaux de neurones Pourquoi Schéma conceptuel Outil Résultats Conclusion Pour notre application la combinaison AG+Elistisme+Suppression des doublons+ Scaling donne de bon critères de brassage sans perte dinformations. Amélioration Rendre la sélection indépendante du calcul du fitness Méthode du tournoi Sélection par le rang … Elistime un peu fort Information brute

21 Saint Etienne Janvier 2003 Automatisation du Scale Up Présentation générale Lextrusion Les outils Les logiciels Le Scale up Le problème Le but Les paramètres Les contraintes Les hypothèses Lalgorithme génétique Pourquoi lAG Rappel Initialisation Evaluation Sélection Reproduction Les options Conclusion Les réseaux de neurones Pourquoi Schéma conceptuel Outil Résultats Conclusion Constat dexploitation en milieu industriel : Les températures ne sont pas fixes Le débit et la vitesse de rotation peuvent variés légèrement Nécessité davoir des informations sur la stabilité du cas.

22 Saint Etienne Janvier 2003 Automatisation du Scale Up Présentation générale Lextrusion Les outils Les logiciels Le Scale up Le problème Le but Les paramètres Les contraintes Les hypothèses Lalgorithme génétique Pourquoi lAG Rappel Initialisation Evaluation Sélection Reproduction Les options Conclusion Les réseaux de neurones Pourquoi Schéma conceptuel Outil Résultats Conclusion AG Bivis de Labo Produit de référence Domaines de variation Critère de calcul X meilleurs bivis industrielles ? Stabilité

23 Saint Etienne Janvier 2003 Automatisation du Scale Up Présentation générale Lextrusion Les outils Les logiciels Le Scale up Le problème Le but Les paramètres Les contraintes Les hypothèses Lalgorithme génétique Pourquoi lAG Rappel Initialisation Evaluation Sélection Reproduction Les options Conclusion Les réseaux de neurones Pourquoi Schéma conceptuel Outil Résultats Conclusion Plan dexp. Bivis industrielle Domaines de variation (10%) Base de cas de la vis industrielle Réseau de neurones Comportement de la vis dans le domaine

24 Saint Etienne Janvier 2003 Automatisation du Scale Up Présentation générale Lextrusion Les outils Les logiciels Le Scale up Le problème Le but Les paramètres Les contraintes Les hypothèses Lalgorithme génétique Pourquoi lAG Rappel Initialisation Evaluation Sélection Reproduction Les options Conclusion Les réseaux de neurones Pourquoi Schéma conceptuel Outil Résultats Conclusion Plan dexpérience Analyse de la stabilité dans un domaine de 10% autour de la configuration donné par lAG Plan dexpérience factoriel Avec 5 valeurs par paramètres (4) => 625 calculs Réseau de neurones Utilisation dun outil du commerce Moteur neuronal de la société Netral Outil danalyse

25 Saint Etienne Janvier 2003 Automatisation du Scale Up Présentation générale Lextrusion Les outils Les logiciels Le Scale up Le problème Le but Les paramètres Les contraintes Les hypothèses Lalgorithme génétique Pourquoi lAG Rappel Initialisation Evaluation Sélection Reproduction Les options Conclusion Les réseaux de neurones Pourquoi Schéma conceptuel Outil Résultats Conclusion Cas de validation BC21 -> BC105 BC21 BC mm de long 700 Kg/h 600 mm

26 Saint Etienne Janvier 2003 Automatisation du Scale Up Présentation générale Lextrusion Les outils Les logiciels Le Scale up Le problème Le but Les paramètres Les contraintes Les hypothèses Lalgorithme génétique Pourquoi lAG Rappel Initialisation Evaluation Sélection Reproduction Les options Conclusion Les réseaux de neurones Pourquoi Schéma conceptuel Outil Résultats Conclusion Cas de validation BC21 -> BC105 Grandeurs de références La température finale Lénergie spécifique La déformation Domaine de variation Débit Kg/h Vitesse de rotation Tr/mn Température de la filière °C Températures du fourreau °C

27 Saint Etienne Janvier 2003 Automatisation du Scale Up Présentation générale Lextrusion Les outils Les logiciels Le Scale up Le problème Le but Les paramètres Les contraintes Les hypothèses Lalgorithme génétique Pourquoi lAG Rappel Initialisation Evaluation Sélection Reproduction Les options Conclusion Les réseaux de neurones Pourquoi Schéma conceptuel Outil Résultats Conclusion Cas de validation BC21 -> BC105 Bibliothèque déléments de vis Bibliothèque définie en interne Bibliothèque constructeur Contraintes Aucunes

28 Saint Etienne Janvier 2003 Automatisation du Scale Up Présentation générale Lextrusion Les outils Les logiciels Le Scale up Le problème Le but Les paramètres Les contraintes Les hypothèses Lalgorithme génétique Pourquoi lAG Rappel Initialisation Evaluation Sélection Reproduction Les options Conclusion Les réseaux de neurones Pourquoi Schéma conceptuel Outil Résultats Conclusion Cas de validation BC21 -> BC105 Résultat de lA.G. Température BC21108°C ScaleUp 0115°C ScaleUp 1115°C ScaleUp 2115°C ScaleUp 3115°C ScaleUp °C Expert145°C

29 Saint Etienne Janvier 2003 Automatisation du Scale Up Présentation générale Lextrusion Les outils Les logiciels Le Scale up Le problème Le but Les paramètres Les contraintes Les hypothèses Lalgorithme génétique Pourquoi lAG Rappel Initialisation Evaluation Sélection Reproduction Les options Conclusion Les réseaux de neurones Pourquoi Schéma conceptuel Outil Résultats Conclusion Cas de validation BC21 -> BC105 Résultat de lA.G.

30 Saint Etienne Janvier 2003 Automatisation du Scale Up Présentation générale Lextrusion Les outils Les logiciels Le Scale up Le problème Le but Les paramètres Les contraintes Les hypothèses Lalgorithme génétique Pourquoi lAG Rappel Initialisation Evaluation Sélection Reproduction Les options Conclusion Les réseaux de neurones Pourquoi Schéma conceptuel Outil Résultats Conclusion Cas de validation BC21 -> BC105 Résultat de lA.G.

31 Saint Etienne Janvier 2003 Automatisation du Scale Up Présentation générale Lextrusion Les outils Les logiciels Le Scale up Le problème Le but Les paramètres Les contraintes Les hypothèses Lalgorithme génétique Pourquoi lAG Rappel Initialisation Evaluation Sélection Reproduction Les options Conclusion Les réseaux de neurones Pourquoi Schéma conceptuel Outil Résultats Conclusion Cas de validation BC21 -> BC105 Résultat de lA.G.

32 Saint Etienne Janvier 2003 Automatisation du Scale Up Présentation générale Lextrusion Les outils Les logiciels Le Scale up Le problème Le but Les paramètres Les contraintes Les hypothèses Lalgorithme génétique Pourquoi lAG Rappel Initialisation Evaluation Sélection Reproduction Les options Conclusion Les réseaux de neurones Pourquoi Schéma conceptuel Outil Résultats Conclusion

33 Saint Etienne Janvier 2003 Automatisation du Scale Up Présentation générale Lextrusion Les outils Les logiciels Le Scale up Le problème Le but Les paramètres Les contraintes Les hypothèses Lalgorithme génétique Pourquoi lAG Rappel Initialisation Evaluation Sélection Reproduction Les options Conclusion Les réseaux de neurones Pourquoi Schéma conceptuel Outil Résultats Conclusion Cas de validation BC21 -> BC105 Etude de la stabilité (Débit et vitesse) Erreur [e -2 ] Erreur

34 Saint Etienne Janvier 2003 Automatisation du Scale Up Présentation générale Lextrusion Les outils Les logiciels Le Scale up Le problème Le but Les paramètres Les contraintes Les hypothèses Lalgorithme génétique Pourquoi lAG Rappel Initialisation Evaluation Sélection Reproduction Les options Conclusion Les réseaux de neurones Pourquoi Schéma conceptuel Outil Résultats Conclusion Cas de validation BC21 -> BC105 Etude de la stabilité (Débit et vitesse) 1

35 Saint Etienne Janvier 2003 Automatisation du Scale Up Présentation générale Lextrusion Les outils Les logiciels Le Scale up Le problème Le but Les paramètres Les contraintes Les hypothèses Lalgorithme génétique Pourquoi lAG Rappel Initialisation Evaluation Sélection Reproduction Les options Conclusion Les réseaux de neurones Pourquoi Schéma conceptuel Outil Résultats Conclusion Cas de validation BC21 -> BC105 Etude de la stabilité (Régulation thermique)

36 Saint Etienne Janvier 2003 Automatisation du Scale Up Présentation générale Lextrusion Les outils Les logiciels Le Scale up Le problème Le but Les paramètres Les contraintes Les hypothèses Lalgorithme génétique Pourquoi lAG Rappel Initialisation Evaluation Sélection Reproduction Les options Conclusion Les réseaux de neurones Pourquoi Schéma conceptuel Outil Résultats Conclusion Cas de validation BC21 -> BC105 Etude de la stabilité (Débit et vitesse) 1

37 Saint Etienne Janvier 2003 Automatisation du Scale Up Présentation générale Lextrusion Les outils Les logiciels Le Scale up Le problème Le but Les paramètres Les contraintes Les hypothèses Lalgorithme génétique Pourquoi lAG Rappel Initialisation Evaluation Sélection Reproduction Les options Conclusion Les réseaux de neurones Pourquoi Schéma conceptuel Outil Résultats Conclusion Prototype fonctionnel donnant de bons résultats validés par lexpérience Les utilisateurs nen utilisent quune faible partie Orientation vers un outil avec une second partie plus riche


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