Automatisation du Scale Up

1
Automatisation du Scale Up

• PLAN
• Présentation générale
• Le problème
• Lalgorithme génétique
• Les réseaux de neurones
• Résultats
• Conclusion

2
Automatisation du Scale Up
Lextrusion est une technique de transformation
de la Matière dans le domaine de la plasturgie,
de lagroalimentaire,

• 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

Lextrusion permet dobtenir un produit semi-fini
avec des propriétés physiques déterminés et une
pression permettant sa mise en forme.
3
Automatisation du Scale Up

• Les extrudeuses
• Monovis (Pour linjection)
• Bivis contrarotative
• Bivis corotative (Production de produit
  semi-fini)

• 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

4
Automatisation du Scale Up

• Les logiciels de simulation de lécoulement de la
  matière dans une extrudeuse bivis corotative
• Ludovic (CEMEFINRASCC (FRA))
• Sigma (Université de Paderborn (ALL))
• TXS (Polytech (USA))
• Akro-co-Twin-Screw (Université dAkron (USA))

• 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

5
Automatisation du Scale Up

• 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.

• 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

6
Automatisation du Scale Up

• 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,)

• 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

7
Automatisation du Scale Up

• Les paramètres à optimiser sont
• Le profil de vis (suite ordonnée délt de vis)
• Les températures des fourreaux
• La température de la filière
• La vitesse de rotation de la vis
• Le débit

• 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

8
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

• 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
Automatisation du Scale Up

• 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

• 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

4
3
2
1
10
Automatisation du Scale Up

• 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

• 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

11
Automatisation du Scale Up

• Schéma classique dun algorithme génétique

• 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

12
Automatisation du Scale Up

• 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

• 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

13
Automatisation du Scale Up

• Lancer les calculs avec Ludovic
• Quantifier la différence pondéré entre
• Les courbes
• Les parties de courbes
• Les points
• sélectionnés par lutilisateur
• Adimensionnaliser les résultats
• Résultatf(L) gt Résultatf(L/L0)
• Quantification au sens des moindres carrés

• 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

14
Automatisation du Scale Up

• On utilise le principe de la roulette

• 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

15
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

• On applique les 2 critères de reproduction que
  sont le croisement et le mutation

16
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

• Elitisme
•  On ne peut envisager de perdre une bonne
  solution 

17
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

• Suppression des doublons
• Lélistisme diminue fortement le brassage
• Augmentation du brassage
• Evite les calculs inutiles

18
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

• Scaling
•  Faire évolué la sélection suivant les phases du
  calcul 
• Consiste à moduler les écarts de fitness en
  fonction de la génération.
• fitnessfitnessk(n)

19
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

• Scaling
•  Faire évolué la sélection suivant les phases du
  calcul 

20
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

• Conclusion
• Pour notre application la combinaison
  AGElistismeSuppression 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
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

• 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
Automatisation du Scale Up
Domaines de variation

• 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

AG
Bivis de Labo Produit de référence
X meilleurs bivis industrielles
Critère de calcul
?
Stabilité
23
Automatisation du Scale Up
Domaines de variation (10)

• 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

Plan dexp.
Base de cas de la vis industrielle
Bivis industrielle
Réseau de neurones
Comportement de la vis dans le domaine
24
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

• 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) gt 625 calculs
• Réseau de neurones
• Utilisation dun outil du commerce
• Moteur neuronal de la société Netral
• Outil danalyse

25
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

• Cas de validation BC21 -gt BC105
• BC21
• BC105
• 3600 mm de long
• ? 700 Kg/h

600 mm
26
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

• Cas de validation BC21 -gt BC105
• Grandeurs de références
• La température finale
• Lénergie spécifique
• La déformation
• Domaine de variation
• Débit 500-1000 Kg/h
• Vitesse de rotation 200-400 Tr/mn
• Température de la filière 50-150 C
• Températures du fourreau 50-150 C

27
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

• Cas de validation BC21 -gt BC105
• Bibliothèque déléments de vis
• Bibliothèque définie en interne
• Bibliothèque constructeur
• Contraintes
• Aucunes

28
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

• Cas de validation BC21 -gt BC105
• Résultat de lA.G.
• Température
• BC21 108C
• ScaleUp 0 115C
• ScaleUp 1 115C
• ScaleUp 2 115C
• ScaleUp 3 115C
• ScaleUp 4 115.5C
• Expert 145C

29
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

• Cas de validation BC21 -gt BC105
• Résultat de lA.G.

30
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

• Cas de validation BC21 -gt BC105
• Résultat de lA.G.

31
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

• Cas de validation BC21 -gt BC105
• Résultat de lA.G.

32
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

33
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

• Cas de validation BC21 -gt BC105
• Etude de la stabilité (Débit et vitesse)

Erreur e-2
Erreur
34
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

• Cas de validation BC21 -gt BC105
• Etude de la stabilité (Débit et vitesse)

35
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

• Cas de validation BC21 -gt BC105
• Etude de la stabilité (Régulation thermique)

36
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

• Cas de validation BC21 -gt BC105
• Etude de la stabilité (Débit et vitesse)

37
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

• 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