Sujet de Thèse
Titre :
Etude des performances d'un système de stockage basé sur le principe d'un Q-Puzzle
Dates :
2022/10/01 - 2025/09/30
Description :
L'Internet Physique a été introduit pour transformer globalement la manière dont les objets physiques sont manipulés, déplacés, entreposés, réalisés, fournis et utilisés. L'introduction de ce nouveau paradigme est liée au constat sans ambiguïté réalisé sur la non durabilité de la logistique actuelle [Ballot et al., 2014], mais également des nouvelles tendances de consommation accentuées par la crise sanitaire actuelle. L'Internet Physique cherche à concilier les objectifs économiques, environnementaux et sociétaux des chaines logistiques, en s'inspirant du modèle d'infrastructure distribué et ouvert de l'Internet digital. Les initiateurs de ce paradigme proposent ainsi un écosystème logistique différent, à savoir : « Un système logistique mondial ouvert exploitant des réseaux d'approvisionnement interconnectés qui utilisent un ensemble de protocoles collaboratifs, de conteneurs modulaires et d'interfaces intelligentes standards pour accroître l'efficience et la durabilité » [Ballot, 2014].
L'une des caractéristiques importantes de l'Internet Physique est liée à l'encapsulation des marchandises dans des conteneurs modulaires standardisés (à l'image des paquets de données sur l'Internet). Ces conteneurs, dénommés PI-Conteneurs, sont ensuite manipulés, entreposés, routés, expédiés... par des infrastructures logistiques (PI-Hubs) organisées à la manière de l'Internet avec ses routeurs. Nos travaux précédents dans ce domaine ont contribué à la localisation des PI-conteneurs permettant ainsi la définition de jumeaux numériques de conteneurs de transport [Tran Dang, 2017].
En complément à ces premiers travaux, nous proposons d'étudier dans cette thèse des structures logistiques de type PI-Hubs dont le fonctionnement est basé sur le principe de type Q-Puzzle (ou puzzle coulissant). Le principal avantage de ce type de structure est lié à sa capacité à stocker des produits avec une très forte densité, en maximisant ainsi l'usage de l'espace utilisé et les ressources nécessaires à son exploitation.
L'objectif, dans le cadre de ce travail de thèse, est bien sûr différent du jeu du Q-Puzzle où l'on recherche à déplacer les pièces du puzzle pour reconstituer une figure particulière. Il consiste ici en une optimisation globale [Addis, 2008] des mouvements des pièces du puzzle pour chacune des entrées et sorties des pièces. La variété des agencements et des principes de fonctionnement de tels systèmes génère une diversité des situations rendant complexe leur l'étude. Ainsi, l'objectif affiché de ces travaux est de caractériser les performances de tels systèmes de façon globale.

Pour ce faire, le projet de thèse devra pouvoir aboutir au final à :
• Une proposition de classification générale des systèmes de stockage compacts basés sur le principe des Q-Puzzle (nombre et localisation des points d'E/S, autonomie des PI-Conteneurs versus infrastructure, dimensions (2D, 2.5D, 3D), niveau d'automatisation, etc.
• La proposition d'indicateurs pertinents aptes à caractériser (quantitativement et/ou qualitativement) les performances des systèmes de stockage compacts relativement à des systèmes de stockage classiques (latence, densité, consommation énergétique, etc.)
• La modélisation et l'optimisation dynamique du (des) fonctionnement(s) du « puzzle-based storage system » générique pour différentes configurations et variantes (taille, taux de remplissage, nombre de points d'Entrées/Sorties, etc.)
• La simulation, l'analyse des résultats et leur comparaison avec ceux des systèmes de stockage classiques sur la base des indicateurs retenus
... pour au final connaitre le potentiel réel de tels systèmes et de leurs différentes variantes.
Pour mener à bien ce projet de thèse, le candidat retenu devra nécessairement posséder des compétences Génie Industriel, mais également en optimisation dynamique et simulation de systèmes.
Bibliographie
[Tran Dang, 2017] Hoa Tran-Dang, Nicolas Krommenacker, Patrick Charpentier. 2017. Containers monitoring through the Physical Internet: a spatial 3D model based on wireless sensor networks. International Journal of Production Research, Taylor & Francis, vol 55 (9), pp.2650-2663. ⟨10.1080/00207543.2016.1206220⟩. ⟨hal-01366282⟩

[Ballot, 2014] Eric Ballot, Benoit Montreuil. L'Internet Physique : Le réseau des réseaux des prestations logistiques. Predit. La Documentation Française, 2014, 978-2-11-009513-8. ⟨hal-01113644⟩
[Addis, 2008] B Addis, M Locatelli, F Schoen, Disk packing in a square: a new global optimization approach, INFORMS Journal on Computing 20 (4), 516-524, 2008
Mots clés :
Internet Physique, PI-Hub, Automated Storage and Retrieval Systems (AS/RSs), "Puzzle-Based" System
Conditions :
Bonnes connaissances en RO et en optimisation nécessaire
Département(s) : 
Ingénierie des Systèmes Eco-Techniques
Financement :
en attente