Production planning and scheduling problems under energy aspects
Problèmes de planification et d'ordonnancement de la production sous les aspects énergétiques
Résumé
In the last few years, economic and societal developments have led to a rapid increase in energy consumption. Moreover, in almost every industrial nation, electricity prices, one of the main energy sources used in the manufacturing factories, have been rising continuously. Therefore, improving electric power efficiency and saving electricity plays a very important role in modern industries. Recently, several studies are devoted to integrate energy efficiency into the scheduling problems. However, only few of them considered a multi-states machine-scheduling problem under time varied energy prices. Therefore, this thesis deals with the case of a single machine scheduling problem with different operating states characterized by different speeds and energy consumptions. It aims to provide a complete study to investigate the complexity and the optimization methods of different variant of this problem. For this purpose, a dynamic programming approach based on a finite graph is used to model several problems and establish their complexities. We also address different mathematical formulations and optimization methods to solve the NP-hard variants of this problem. A new heuristic algorithm and a genetic algorithm are proposed for the single machine scheduling problem with multi-states and the Time-Of-Use electricity (TOU) costs. A heuristic algorithm, a genetic algorithm as well as a memetic algorithm are proposed for the single machine scheduling problem with multi-states, multi-speeds, TOU costs and different energy consumptions for the jobs.
Ces dernières années, les évolutions économiques et sociétales ont entraîné une augmentation rapide de la consommation d'énergie. De plus, dans presque tous les pays industriels, le prix de l’électricité a augmenté continuellement. L'amélioration de l'efficacité énergétique et la réduction de la consommation d'électricité jouent donc un rôle très important dans les industries modernes. Récemment, plusieurs études ont été consacrées à l’intégration de l’efficacité énergétique dans les problèmes d’ordonnancement. Cependant, seuls certains travaux précédents considéraient un problème d'une seule machine multi-états avec différents prix d’énergie. Cette thèse aborde le cas d'un problème d'ordonnancement d'une seule machine avec différents états de fonctionnement caractérisés par différentes vitesses et consommations d'énergie. Cette thèse vise à fournir une étude complète pour étudier la complexité et les méthodes d'optimisation des différentes variantes de ce problème. Dans ce but, une nouvelle approche de programmation dynamique basée sur un graphe fini est utilisée pour modéliser plusieurs problèmes et établir leur complexité. Nous abordons également différentes formulations mathématiques et méthodes d'optimisation pour résoudre les variantes NP-difficile de ce problème. Des méthodes approchées sont proposées pour résoudre le problème d'ordonnancement d'une seule machine avec multi-états et les coûts d'électricité de temps d'utilisation dans le cas avec vitesse unique ainsi que dans le cas avec vitesse multiple et différentes consommations d’énergie pour les tâches.
Origine : Version validée par le jury (STAR)