Performance énergétique et opérationnelle des briqueteries traditionnelles par l’intégration des principes l'Industrie 4.0 : Approches ontologiques et jumeaux numériques pour une transition durable

Cette thèse de doctorat vise à améliorer le processus de production de l'usine de fabrication de briques Briqueteries Du Nord (BdN) en termes de productivité, consommation d'énergie et émissions de gaz à effet de serre (GES), tout en proposant des innovations pour l'avenir. Afin de réaliser ces objectifs, l'approche adoptée dans ce travail de recherche a été basée sur la cartographie de la chaîne de valeur et l'intégration de l'industrie 4.0. Au cours du chapitre 1, une étude détaillée du processus de fabrication a été réalisée en utilisant des outils Lean permettant d’identifier les goulots d'étranglement et un système IoT pour analyser les flux de travail. Le séchage et la cuisson ont été identifiés comme les principaux obstacles en termes de temps, en plus de la chute des briques à la sortie du four.Le Chapitre 2 a mis en avant les solutions basées sur les principes de l'industrie 4.0 à la briqueterie traditionnelle de BdN, y compris les jumeaux numériques pour la maintenance prédictive et les simulations numériques pour optimiser la cadence du four, minimiser les déchets, réduire l'impact environnemental et la consommation d'énergie.Le troisième chapitre est une synthèse bibliographique sur les géopolymères, qui sont des matériaux écologiques présentés comme une alternative pour réduire la consommation d'énergie du processus traditionnel. Ils ont été étudiés afin de développer des briques plus durables.Les géopolymères seront utilisés dans les expérimentations décrites au chapitre 4. Trois formulations de briques géopolymères ont été ainsi développées en utilisant différents pourcentages de déchets de briques. Les briques géopolymères sont fabriquées à partir de fines de briques, de métakaolin,de laitier de haut fourneau, de sable et d'une solution d'hydroxyde (NaOH) et de silicate de sodium(Na2SiO3). Les résultats ont montré que les briques géopolymères sont techniquement viables et répondent aux critères de durabilité.Dans le dernier chapitre, un bilan énergétique et un bilan carbone ont été effectués pour le processus de fabrication des briques traditionnelles et des briques géopolymères. Les résultats ont confirmé que la production des briques géopolymères est considérablement moins énergivore grâce à l’élimination de l’étape de cuisson.En conclusion, cette thèse présente un travail innovant qui combine l'optimisation des processus de fabrication grâce à l'industrie 4.0 et le développement de briques géopolymères écologiques. Les résultats obtenus sont prometteurs et indiquent que les briques géopolymères pourraient être une alternative viable pour la production de briques plus durables, moins gourmandes en énergie et plus respectueuses de l'environnement