Coordonné par Elie Hachem, Directeur du Centre de Mise en Forme des Matériaux (CEMEF), et Franck Pigeonneau Enseignant-Chercheur au CEMEF, ce projet est  cofinancé par l’Agence nationale de la recherche (ANR) à hauteur de 500 k € pour relever les défis scientifiques et écologiques de la transformation des procédés industriels du verre.

Quatre partenaires industriels nationaux

La Chaire Industrielle TwinHeat s’est associée à quatre grands groupes industriels nationaux confrontés aux défis technologiques posés par la réduction de leur empreinte carbone: Saint-Gobain, Verallia, Fives et Pochet, afin de créer le jumeau numérique de leurs propres fours.

En complément de ces quatre  industriels, SC&C, éditeur de logiciels métiers et spécialiste de la simulation de fours industriels, apportera son expertise pour la dissémination de la solution jumeau numérique issue de la chaire.

Le projet vise à optimiser les conditions de fonctionnement des fours, étudier les combinaisons optimales de paramètres de chauffage, minimiser la consommation d’énergie et s’adapter à la transition énergétique. Il permettra de développer des solutions innovantes et spécifiques aux besoins industriels tout en garantissant la qualité des produits finis.

Dans ce contexte, un cadre numérique précis couplé à l’IA pour concevoir de nouveaux fours et optimiser le contrôle des fours existants apporte des outils pour soutenir leur engagement de zéro carbone en 2050.

« Mines Paris – PSL est reconnu, comme expert mondial en solution numérique pour la mise en forme. La stratégie est de poursuivre et de coupler cette expertise avec l’intelligence artificielle. La chaire TwinHeat contribue à une vision à long terme comme base pour des simulations fiables de processus de fours permettant d’aider plus rapidement à la prise de décision, de minimiser la consommation d’énergie et donc d’optimiser les processus thermiques. » résume Elie Hachem, Directeur du CEMEF, titulaire de la Chaire TwinHeat.

Apporter des solutions de ruptures à une filière industrielle

L’industrie du verre dans son ensemble a besoin de solutions pour réduire sa consommation énergétique et pour envisager de nouvelles sources énergétiques (électrique, H2, bio-gaz…). La Chaire est une opportunité d’explorer de nouvelles modalités. La transformation numérique est l’autre atout du projet. Comment l’intelligence artificielle peut-elle apporter des solutions inédites ?

Deux actions simultanées sont nécessaires pour réaliser cette percée : premièrement, le développement d’une stratégie numérique révolutionnaire assistée par l’apprentissage automatique pour la prédiction précise de la dynamique des fluides du four dans des conditions bien définies et contrôlées. Deuxièmement, le développement d’une stratégie intégrée d’apprentissage par renforcement profond pour le système de contrôle du four à utiliser comme base pour un système de contrôle et d’optimisation automatique, notamment par le biais de modèles prédictifs intelligents.  

« Le programme Chaire Industrielle de l’ANR poursuit un triple objectif : construire et structurer des projets de recherche collaborative dans des domaines prioritaires et stratégiques pour les acteurs publics et privés via un partenariat fort et durable ; permettre à des enseignants-chercheurs ou des chercheurs de notoriété internationale, de travailler sur un programme de recherche ambitieux, innovant et de portée industrielle ; enfin, d’accueillir et de former des jeunes scientifiques en master et doctorat ainsi que des post-doctorants. La Chaire Industrielle TwinHeat, cofinancée par l’ANR à hauteur de 500 k€, illustre parfaitement l’ambition de ce dispositif spécifique de soutien à la recherche partenariale public-privé. Nous nous réjouissons de cette collaboration qui se saisit des défis auxquels est confrontée l’industrie du verre. Elle vise, à la fois, à optimiser les conditions de fonctionnement des fours industriels existants, à étudier les combinaisons optimales de paramètres de chauffage, à minimiser la consommation d’énergie, enfin, à s’adapter à la transition énergétique vers des sources d’énergie décarbonées », déclare Dominique Dunon-Bluteau, Conseiller scientifique à la Direction générale déléguée à la science de l’ANR.

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