Sujet de Thèse
Titre :
Conception et modélisation système-de-systèmes d'une chaîne de valeur du recyclage multi-niveaux
Dates :
2025/10/15 - 2028/10/14
Encadrant(s) :
Autre(s) encadrant(s) :
Pr Trentesaux Damien (damien.trentesaux@uphf.fr)
, Dr Daquin Cecilia (cecilia.daquin@uphf.fr)
Description :
Les chaînes de valeur du recyclage en France et en Europe sont confrontées à des défis majeurs liés à la diversité des acteurs impliqués, à la fragmentation des systèmes de gestion, à l'hétérogénéité des flux de matières, ainsi qu'à l'intensification des contraintes économiques et réglementaires. Cette complexité structurelle est renforcée par l'interdépendance des processus, la variabilité des ressources disponibles et le besoin croissant de souveraineté industrielle et technologique. Bien que la littérature sur l'économie circulaire soit abondante, une grande partie des travaux existants demeure centrée sur l'optimisation locale des procédés (par exemple : efficacité énergétique, réduction des déchets, amélioration des rendements) ou sur l'étude d'acteurs individuels, sans aborder pleinement les dynamiques systémiques et les interactions multi-échelles nécessaires à la construction de réseaux de recyclage robustes et résilients.
Pour relever ces défis, des études récentes soulignent la nécessité de dépasser les approches en silos et de développer des modèles systémiques capables d'intégrer l'ensemble du cycle de vie des produits, les rétroactions différées des décisions, les contraintes sectorielles spécifiques et les mécanismes de gouvernance multi-niveaux. Ces approches doivent prendre en compte non seulement les caractéristiques physiques et économiques des matériaux, mais aussi les dynamiques de collaboration entre acteurs hétérogènes, l'incertitude des flux de matières, l'imprévisibilité des marchés, ainsi que l'évolution rapide des technologies et des réglementations.
L'objectif de cette thèse est de concevoir et de modéliser la chaîne de valeur du recyclage comme un véritable Système de Systèmes (SdS), en traitant explicitement la complexité issue de la multiplicité et de la diversité des parties prenantes, de leurs interactions à différents niveaux (local, régional, national) et de leurs objectifs potentiellement divergents. L'architecture développée visera à renforcer l'agilité, la flexibilité et la résilience globale du réseau, tout en garantissant sa robustesse et sa viabilité à long terme face aux évolutions réglementaires, économiques et technologiques.
Conformément à cet objectif, les contributions scientifiques attendues sont les suivantes :
La première contribution scientifique portera sur la conception d'une architecture multi-niveaux permettant l'intégration cohérente d'initiatives locales, telles que les symbioses industrielles (niveau micro), avec les stratégies régionales et nationales de recyclage (niveaux méso et macro). L'approche de modélisation s'appuiera sur les principes fondamentaux de l'ingénierie des Systèmes de Systèmes, incluant la définition explicite des capacités des acteurs afin de structurer clairement leurs rôles, responsabilités et interactions au sein de l'écosystème.
La deuxième contribution concernera la formalisation de patrons de modélisation génériques et adaptables, destinés à représenter les interactions dynamiques entre acteurs, flux de produits et processus de régénération. Ces patrons favoriseront la réutilisation, la généralisation et l'adaptation des modèles à divers contextes industriels, réduisant ainsi le temps nécessaire à la conception ou à la reconfiguration du réseau.
En outre, compte tenu de l'évolution rapide des technologies, des cadres réglementaires, des conditions de marché et de l'émergence potentielle de nouveaux acteurs du recyclage, il est nécessaire d'intégrer des mécanismes d'adaptabilité structurelle et de reconfiguration dynamique. Ces capacités sont essentielles pour garantir que l'architecture reste réactive et ne devienne pas rigide ou obsolète. Une approche de modélisation multi-agents apparaît particulièrement appropriée pour capturer ces dynamiques et pourra être adoptée pour l'implémentation et la validation.
Enfin, une attention particulière sera portée à l'articulation entre les différents niveaux décisionnels (stratégique, tactique, opérationnel) et à la modélisation des processus décisionnels multi-acteurs. Cette approche permettra de mieux appréhender la complexité des mécanismes de gouvernance et de gestion au sein des chaînes de valeur du recyclage, tout en soutenant la définition précise des données nécessaires, de leur fréquence de mise à jour et de leur niveau d'agrégation.
Pour relever ces défis, des études récentes soulignent la nécessité de dépasser les approches en silos et de développer des modèles systémiques capables d'intégrer l'ensemble du cycle de vie des produits, les rétroactions différées des décisions, les contraintes sectorielles spécifiques et les mécanismes de gouvernance multi-niveaux. Ces approches doivent prendre en compte non seulement les caractéristiques physiques et économiques des matériaux, mais aussi les dynamiques de collaboration entre acteurs hétérogènes, l'incertitude des flux de matières, l'imprévisibilité des marchés, ainsi que l'évolution rapide des technologies et des réglementations.
L'objectif de cette thèse est de concevoir et de modéliser la chaîne de valeur du recyclage comme un véritable Système de Systèmes (SdS), en traitant explicitement la complexité issue de la multiplicité et de la diversité des parties prenantes, de leurs interactions à différents niveaux (local, régional, national) et de leurs objectifs potentiellement divergents. L'architecture développée visera à renforcer l'agilité, la flexibilité et la résilience globale du réseau, tout en garantissant sa robustesse et sa viabilité à long terme face aux évolutions réglementaires, économiques et technologiques.
Conformément à cet objectif, les contributions scientifiques attendues sont les suivantes :
La première contribution scientifique portera sur la conception d'une architecture multi-niveaux permettant l'intégration cohérente d'initiatives locales, telles que les symbioses industrielles (niveau micro), avec les stratégies régionales et nationales de recyclage (niveaux méso et macro). L'approche de modélisation s'appuiera sur les principes fondamentaux de l'ingénierie des Systèmes de Systèmes, incluant la définition explicite des capacités des acteurs afin de structurer clairement leurs rôles, responsabilités et interactions au sein de l'écosystème.
La deuxième contribution concernera la formalisation de patrons de modélisation génériques et adaptables, destinés à représenter les interactions dynamiques entre acteurs, flux de produits et processus de régénération. Ces patrons favoriseront la réutilisation, la généralisation et l'adaptation des modèles à divers contextes industriels, réduisant ainsi le temps nécessaire à la conception ou à la reconfiguration du réseau.
En outre, compte tenu de l'évolution rapide des technologies, des cadres réglementaires, des conditions de marché et de l'émergence potentielle de nouveaux acteurs du recyclage, il est nécessaire d'intégrer des mécanismes d'adaptabilité structurelle et de reconfiguration dynamique. Ces capacités sont essentielles pour garantir que l'architecture reste réactive et ne devienne pas rigide ou obsolète. Une approche de modélisation multi-agents apparaît particulièrement appropriée pour capturer ces dynamiques et pourra être adoptée pour l'implémentation et la validation.
Enfin, une attention particulière sera portée à l'articulation entre les différents niveaux décisionnels (stratégique, tactique, opérationnel) et à la modélisation des processus décisionnels multi-acteurs. Cette approche permettra de mieux appréhender la complexité des mécanismes de gouvernance et de gestion au sein des chaînes de valeur du recyclage, tout en soutenant la définition précise des données nécessaires, de leur fréquence de mise à jour et de leur niveau d'agrégation.
Conditions :
Compétences techniques :
Formation en ingénierie système, modélisation et simulation (de préférence en systèmes multi-agents).
Connaissance des concepts de System of Systems (Système de Systèmes).
Intérêt marqué pour l'économie circulaire.
Une expérience avec des outils tels qu'AnyLogic ou SysML est recommandée.
Compétences professionnelles :
Capacité à travailler de manière autonome.
Excellente maîtrise de l'anglais.
Forte motivation pour la recherche dans le domaine du développement durable.
Aptitude à évoluer dans des environnements interdisciplinaires.
Dossier de candidature :
Curriculum Vitae.
Lettre de motivation.
Résumé des travaux de recherche de Master.
Relevés de notes.
Tout autre document attestant de votre motivation pour ce projet doctoral.
Formation en ingénierie système, modélisation et simulation (de préférence en systèmes multi-agents).
Connaissance des concepts de System of Systems (Système de Systèmes).
Intérêt marqué pour l'économie circulaire.
Une expérience avec des outils tels qu'AnyLogic ou SysML est recommandée.
Compétences professionnelles :
Capacité à travailler de manière autonome.
Excellente maîtrise de l'anglais.
Forte motivation pour la recherche dans le domaine du développement durable.
Aptitude à évoluer dans des environnements interdisciplinaires.
Dossier de candidature :
Curriculum Vitae.
Lettre de motivation.
Résumé des travaux de recherche de Master.
Relevés de notes.
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Département(s) :
| Modélisation Pilotage des Systèmes Industriels |
Financement :
ANR - Projet PEPR RegeNexus