Centre Génie Industriel IMT Mines Albi, 30 ans d'innovation au service des organisations et entreprises

Au carrefour du génie industriel et de l’intelligence artificielle

Le Centre Génie Industriel (CGI) d'IMT Mines Albi développe des outils d'aide à la décision innovants pour les organisations qui évoluent dans un contexte d’incertitude (variabilités, perturbations, crises…) et qui sont confrontées à la gestion de risques ou de crises. Son expertise internationalement reconnue s’appuie sur l’application et la conjugaison de méthodes issues de l'intelligence artificielle et du génie industriel.

Les travaux du CGI d’IMT Mines Albi s’emploient à lever les freins à l’expression du plein potentiel de l’IA.

Une convergence unique d’expertises scientifiques 

Pour mener son projet de recherche, le CGI se distingue par une approche multidisciplinaire qui conjugue 4 expertises rarement réunies par une seul et même centre de recherche :

    •    La science des données qui permet de faire émerger des modèles de situations complexes ou de révéler des tendances, permettant d’alimenter une prise de décision.
    •    L’ingénierie des modèles, qui permet de représenter et simuler les dynamiques des systèmes organisationnels, et d’en optimiser les performances.
    •    L’ingénierie des connaissances, qui permet de structurer et exploiter les connaissances spécifiques pour préparer à la prise de décision.
    •    La recherche opérationnelle, à la frontière entre les mathématiques et l’informatique, permet de mettre en œuvre des stratégies algorithmiques qui améliorent et optimisent les systèmes.
 
La combinaison de ces disciplines permet au CGI de proposer des solutions qui tirent le meilleur parti de l’intelligence artificielle dans chacun des axes de recherche qu’il explore.
 

Quatre axes de recherche appliquée

• Gestion et organisation de la chaîne logistique : anticiper et maîtriser l’incertitude

L’objectif principal des travaux des chercheurs du CGI consiste à développer des outils d’aide à la décision capables de prendre en considération les risques et opportunités (incertitudes) auxquels les acteurs des chaînes logistiques doivent faire face. Dans cette démarche, ils s’appuient sur l’exploitation des nombreuses données disponibles et issues des différents systèmes d’information présents dans les chaînes logistiques. Les travaux se concentrent principalement sur les activités de production, distribution, transport et planification. 

Les travaux menés se distinguent par la prise en compte systématique des risques et opportunités dans les décisions, l’utilisation massive et pertinente des données disponibles et la maîtrise de nouveaux paradigmes métiers tels que le Demand-Driven Material Requirement Planning ou le Physical Internet.

• Sécurité et gestion de crise : améliorer la préparation et in fine la sécurité

L’objectif principal des travaux des chercheurs du CGI est d’apporter des solutions interdisciplinaires pour gérer des situations à haut risque ou à forts dommages, qu'elles affectent la société civile, des organisations, des sites industriels ou relèvent de crises humanitaires.

Le CGI exploite intelligemment des données hétérogènes issues de sources émergentes (réseaux sociaux, capteurs…). Il propose aussi des outils innovants de gestion et de visualisation de la crise, ce qui accroît les capacités de réponses et qui constitue un atout face aux crises complexes contemporaines. 

• Ingénierie Organisationnelle pour la Santé : optimiser les parcours patients et les ressources

Proposer des solutions portées par des technologies d’intelligence artificielle pour améliorer la performance du système de santé, telle est la vocation des travaux menés par le CGI. Ces derniers permettent de proposer des modes d'organisation du système de santé plus robustes et performants, de fluidifier les collaborations entre les différents acteurs et in fine de maîtriser les parcours patients. Les chercheurs modélisent de façon détaillée les parcours patients en incluant les aspects médicaux, administratifs et logistiques, puis ils développent des méthodes d'ingénierie organisationnelle et de management qui permettent d’analyser la performance globale de l'expérience patient.

Ces travaux contribuent à concevoir des applications innovantes et concrètes qui intègrent des expertises scientifiques de pointe afin d’accompagner la transformation digitale des systèmes de santé.

• Résilience territoriale, agilité et économie circulaire

Cet axe cherche à définir une vision holistique d’un territoire à partir de données hétérogènes et parcellaires, construire une approche multi-échelles et multi-modèles pour la caractérisation et l’évaluation d’une méta-performance (durable et multipoints de vue), accompagner la décision de façon éclairée vers des solutions structurelles et organisationnelles résilientes et soutenables pour l’écosystème territorial afin de rendre cette décision équitable et acceptée par tous. 

Les travaux menés par le CGI dans le cadre de cet axe se démarquent par l’utilisation des « jumeaux numériques » pour représenter des systèmes complexes, la simulation de scénarios pour anticiper/mesurer les impacts de décisions, mais aussi d’approches multicritères afin d’analyser le cycle de vie territorial.
 

Des projets de recherche concrets pour construire l’avenir

• Call SAMU pour une meilleure prise en charge des urgences médicales

Répondre en moins de 30 secondes à 99 % des appels qui arrivent au SAMU, c’est la meilleure perspective démontrée lors des simulations organisationnelles menées sur un double numérique des flux d’appel du SAMU. Parmi les hypothèses testées par le CGI, le bi-niveau et le décloisonnement élèvent la qualité de service et améliorent la prise en charge des patients.

Afin d’étudier les hypothèses organisationnelles les plus à même d’atteindre cet objectif, les chercheurs du CGI ont réalisé un jumeau numérique dont la vocation était de reproduire l’organisation du Centre 15. Il a permis d’évaluer l’impact sur le décroché des appels, des différentes configurations envisagées.
 

• Strategic Supply Chain Capacity Planning

En partenariat avec l'entreprise Pierre Fabre, puis l'entreprise Figeac Aero, les chercheurs du CGI ont développé un système d'aide à la décision qui automatise : la génération d'un modèle contenant toutes les potentielles configurations de la chaine d'approvisionnement, la génération d'un modèle permettant l'évaluation de tous les scénarios de futurs possibles (associés aux décisions et incertitudes) et l'évaluation d'un ensemble de scénarios.

La solution a démontré sa capacité à permettre aux entreprises d’évaluer plus facilement et plus rapidement, de nombreux scénarios et à étayer leur prise de décisions stratégiques. Cette solution automatisée offre une vision plus exhaustive des paramètres qui entre en ligne de compte dans les décisions, et de leurs combinaisons. Elle permet d’anticiper l’incertitude et de prendre des décisions plus robustes. 

• EGCERSIS : Entrainement à la Gestion de Crise en Environnement Représentatif de Sites Sensibles

Les équipes de l’axe « Sécurité et Gestion de Crise » du CGI ont imaginé s’appuyer sur la réalité virtuelle pour améliorer l’entrainement des services de sécurité des sites sensibles. Cette perspective imposait cependant de lever deux séries de verrous : technologiques (réalisme, répétition, interopérabilité des espaces…) d’une part, dont le traitement a été confié à la société partenaire Immersive Factory, fonctionnels, d’autre part, pour créer des scénarios d’entrainement qui reproduisent l’organisation opérationnelle et permettent d’évaluer la performance des participants. Le CGI a créé un espace immersif d’entrainement qui intègre 4 dimensions : la contextualisation, l’animation, la décision et l’analytics.

•  CRIBA : Une révolution pour la rénovation énergétique des bâtiments

Accélérer et optimiser la rénovation énergétique pour répondre au défi de l’urgence climatique, tout en réduisant les coûts et en améliorant la qualité de vie des occupants, tel est l’objectif du projet CRIBA (Construction et Rénovation Industrialisées Bois Acier). Accompagné par l’ADEME, il vise ainsi à apporter une solution d’industrialisation de la réhabilitation des logements collectifs sociaux. Elle s’appuie sur des modules préfabriqués et des outils numériques avancés comme des configurateurs de façade sur maquette numérique. 

Le Centre Génie Industriel a proposé une solution innovante qui permet une rénovation rapide, performante et économique grâce à la combinaison de deux approches :
    •    la digitalisation avancée des processus : maquette numérique du bâtiment permettant la configuration optimale de la rénovation, relevé 3D de l’existant,
    •    l’optimisation de la chaine de production grâce à la structuration d’une chaîne logistique de rénovation, basée sur la production de modules configurés en fonction des besoins du bâtiment. La société Syrthéa a été créé pour la mise en œuvre industrielle du processus.
 

Rayonnement international du centre Génie industriel d'IMT Mines Albi

Les collaborations nouées par le Centre Génie Industriel autour de la thématique de la supply chain incluant l’intelligence industrielle se déploient aux États-Unis et en Chine. La collaboration nouée avec les États-Unis s’est tissée, en 2016, avec Georgia Institute of Technology, établissement de recherche parmi les leaders mondiaux dans le domaine du génie industriel.

En 2019, les deux partenaires ont décidé de mutualiser leurs travaux en créant un Laboratoire International Associé SIReN (Sentient Immersive Response Network). Les équipes de recherche travaillent d’une part sur l’interprétation des importants volumes de données générées par les systèmes industriels ou collaboratifs complexes et d’autre part sur l’exploitation des informations à des fins de pilotage des organisations. Le laboratoire mène des projets d’application des résultats en contexte industriel, notamment en gestion de crises et gestion des chaînes logistiques. La création du SIReN s’est traduite par la création d’une plateforme de réalité virtuelle IOMEGA VR à IMT Mines Albi et de son exacte réplique physique (salle d’expérimentation jumelle) à Atlanta. L’objectif de cette configuration est d’expérimenter des solutions innovantes d’aide à la prise de décision, en environnement collaboratif, multi-sites et multi-acteurs.

En matière de recherche, les deux institutions entretiennent une collaboration active notamment à travers des séjours académiques et visitings professors. Une douzaine de thèses de doctorat en co-direction internationale sont en cours et les travaux du Laboratoire SIReN ont fait l’objet de plus d’une cinquantaine de communications scientifiques internationales (conférences et publications scientifiques).

Une proposition de formation à la pointe de l’innovation

Deux options du cursus ingénieur

Dans le cadre du cursus ingénieur, IMT Mines Albi propose deux options en lien direct avec les domaines d’expertises du Centre Génie Industriel :

• Génie industriel pour la performance des organisations : cette option vise à former des ingénieurs capables de relever les défis logistiques des organisations dans tous les secteurs, et d’optimiser les performances de leurs systèmes de pilotage de flux, qu’ils soient physiques ou informationnels.
• Ingénierie de la donnée pour les systèmes d’information et les systèmes énergétiques : cette option vise à former des ingénieurs capables de relever les défis complexes numériques et énergétiques liés au Big Data. Au programme, conception et gestion des systèmes d'information et de production et consommation des énergies renouvelables par le prisme de la donnée : acquisition, stockage, et analyse par l'Intelligence Artificielle. 
   

Le premier programme de formation immersif pour former à la supply chain de demain

En novembre 2024, le CGI a inauguré les premiers cours du programme de formation immersif en supply chain Engineering, qu’il a co-construit avec le Georgia Institute of Technology. Positionné sur la thématique de l’industrie du futur, ce programme est au cœur de la transition des chaines logistiques, il vise à former les apprenants à structurer et exploiter une nouvelle génération d’écosystèmes logistiques et d’approvisionnement hyperconnectés, durables et résilients. Il revisite les méthodes traditionnelles d’enseignement de la supply chain, à travers des concepts et technologies de rupture, tels l’internet physique, l’intelligence artificielle et les réseaux de communication par exemple. Une partie des enseignements délivrés en ligne se déroule sur une plateforme d’apprentissage immersive inédite. Baptisée HITeC (Hybrid Immersive Teaching Campus), elle s’appuie sur la réalité virtuelle et intègre une intelligence artificielle spécifique à la formation qui fournit une assistance puissante aux apprenants. Elle offre un enseignement immersif et hybride d’un niveau expérientiel inégalé et permet d’acquérir des compétences concrètes et opérationnelles. La plateforme HITeC affranchit également des frontières géographiques puisqu’elle s’intègre dans un campus hybride international commun à IMT et Georgia Tech.

Le programme bénéficie d’un écosystème de partenaires industriels – tels que Merck Life Science, Pierre Fabre et Siemens. Ils apportent des cas d’application concrets qui constituent la base des exercices immersifs proposés aux apprenants. Ce nouveau programme en supply chain Engineering est proposé sous forme de modules spécifiques de formation professionnelle, ajustables et personnalisables. Il permet l’obtention de certificats professionnels et d’un double diplôme de niveau Master of Science dans le cadre de la formation continue ou initiale. 12 apprenants, répartis en France et aux États-Unis, suivent actuellement le programme.