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Article

1 - AVANT-PROPOS

2 - EXEMPLE SUPPORT EN ORDONNANCEMENT ET CONCEPTION

3 - DÉVELOPPEMENT DU MODÈLE DE SIMULATION DE L’ATELIER

4 - SIMULATION DU FONCTIONNEMENT DE L’ATELIER

5 - CONCEPTION D’ATELIERS

6 - REMODELAGE D’ATELIERS

7 - CONCLUSION

Article de référence | Réf : AG3011 v1

Exemple support en ordonnancement et conception
Ordonnancement et conception d’ateliers. Applications

Auteur(s) : Catherine AZZARO-PANTEL, Adrian DIETZ, Serge DOMENECH, Luc PIBOULEAU

Date de publication : 10 janv. 2006

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RÉSUMÉ

Cet article cherche à démonter l’intérêt des techniques de simulation et d’optimisation en ordonnancement et conception, à travers deux applications, un atelier de production de protéines et un atelier industriel multiproduit de chimie fine. Dans le contexte actuel, la mise sur le marché d’un nouveau produit ne se fait qu’au prix de phases de recherche et développement coûteuses. Les outils de simulation et d’optimisation représentent un soutien efficace et précieux tout au long du cycle de vie de développement d’un produit.

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ABSTRACT

 

Auteur(s)

  • Catherine AZZARO-PANTEL : Professeur à l’ENSIACET-INPTLaboratoire de Génie Chimique UMR CNRS 5503

  • Adrian DIETZ : Maître de Conférences à l’ENSIC-INPLLaboratoire des Sciences du Génie Chimique

  • Serge DOMENECH : Professeur à l’ENSIACET-INPTLaboratoire de Génie Chimique UMR CNRS 5503

  • Luc PIBOULEAU : Professeur à l’ENSIACET-INPTLaboratoire de Génie Chimique UMR CNRS 5503

INTRODUCTION

L’objectif de ce dossier est de montrer à travers deux exemples d’application tout l’intérêt des techniques de simulation et d’optimisation en ordonnancement et conception d’ateliers, dans un contexte où le développement et la commercialisation d’un nouveau produit impliquent des activités de recherche et développement complexes et coûteuses : ainsi, dans le domaine pharmaceutique, on peut mentionner des contraintes strictes liées à la nécessité d’établir les dossiers d’autorisation de mise sur le marché et l’abandon de très nombreux produits au cours du développement, après avoir subi des essais cliniques. Les outils de simulation et d’optimisation de procédés discontinus constituent donc une aide efficace tout au long du cycle de vie du développement du procédé, de la production et de la commercialisation du produit. Les cas d’études retenus concernent un atelier de production de protéines, qui sert de fil rouge pour les études en ordonnancement et conception ainsi qu’un atelier industriel multiproduit de chimie fine pour une application en remodelage.

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De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-ag3011


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2. Exemple support en ordonnancement et conception

La figure 1 montre le diagramme de flux de l’atelier discontinu pour la production de protéines recombinantes.

Cet atelier comporte huit étapes : la première étape est une fermentation suivie de sept étapes de séparation. Parmi les produits, deux sont des protéines thérapeutiques, l’insuline humaine et la vaccine pour l’hépatite B. Les deux autres concernent une protéine de qualité alimentaire, la chymosine, et une enzyme utilisée comme détergent, la protéase cryophylique.

Cet exemple est issu des travaux de Montagna et al.  qui ont « standardisé » le procédé dans le but d’obtenir un atelier générique.

Les quatre protéines sont produites par culture cellulaire.

La vaccine et la protéase sont des protéines intracellulaires, la première étape de microfiltration est utilisée pour concentrer la solution, qui est ensuite dirigée vers l’homogénéisateur pour la destruction des parois des cellules et la libération des protéines d’intérêt. La seconde microfiltration a pour rôle d’enlever les débris de cellules de la suspension. La première étape d’ultrafiltration permet de concentrer la solution et ainsi minimiser la taille de l’extracteur liquide-liquide. La seconde étape d’ultrafiltration concentre la solution avant la séparation par chromatographie.

L’insuline et la chymosine sont considérées comme des produits extracellulaires qui se retrouvent dans le perméat lors de la microfiltration où les cellules sont séparées. Pour réduire les pertes dans le rétentat, on ajoute de l’eau. Ces produits n’ont besoin ni de l’homogénéisateur pour être libérés, ni du second microfiltre et vont directement à l’étape du premier ultrafiltre. Les étapes d’extraction liquide-liquide par polyéthylène glycol (PEG), ultrafiltration...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - MONTAGNA (J. M.), VECCHIETTI (A. R.), IRIBARREN (O. A.), PINTO (J. M.), ASENJO (J. A.) -   Optimal design of protein production plants with time and size factor process models.  -  Biotechnol. Prog., 16, 228-237 (2000).

  • (2) - DIETZ (A.), AZZARO-PANTEL (C.), PIBOULEAU (L.), DOMENECH (S.) -   A Framework for Multiproduct Batch Plant Design with Environmental Consideration : Application To Protein Production.  -  Industrial Engineering and Chemistry Research, 44, p. 2191-2206 (2005).

  • (3) - BÉRARD (F.), AZZARO-PANTEL (C.), PIBOULEAU (L.), DOMENECH (S.), NAVARRE (D.), PANTEL (M.) -   Towards an incremental development of discrete-event simulators for batch plants : use of object-oriented concepts.  -  Comm. Escape 9, Budapest, (Hongrie) 31 Mai – 2 Juin, 1999, Comp. And Chem. Eng. Supplements, p. S565-S568 (1999).

  • (4) - COLLETTE (Y.), SIARRY (P.) -   Optimisation multiobjectif.  -  Eyrolles, ISBN : 2-212-11168-1.

  • (5) - BURGESS (A.), BRENNAN (D.) -   Application of life cycle assessment to chemical processes.  -  Chemical Engineering Science, Volume 56/8, p. 2589-2604 (2001).

  • ...

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