Modélisation du processus d aide à la. Etude de cas: Choix d une source froide pour une centrale à turbine gaz-vapeur.

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1 Modélisation du processus d aide à la décision Etude de cas: Choix d une source froide pour une centrale à turbine gaz-vapeur Vincent Mousseau et Marc Pirlot Ecole Centrale, Paris et Faculté Polytechnique de Mons 4th Decision Deck Workshop Mons, March Le cas en bref Objet de l application : Choix d un système de refroidissement pour la centrale électrique TGV (turbine gaz-vapeur) de Saint-Ghislain (Belgique) Commanditaire : Laborelec, Laboratoire d études associé à Electrabel, représenté par M. L. Duvivier, Sustainable Process Technologies Productline Manager. Cadre : contrat entre Laborelec et la FPMs, service MathRO Caractéristiques : Etude ex-post. Le choix a déjà été fait. Problématique plus vaste : Les méthodes multicritères peuvent-elles aider à prendre en compte les aspects environnementaux et sociétaux dans les choix technologiques des producteurs d électricité (ELECTRABEL en Belgique)? 2 Phase d élaboration Elaboration (suite) Réunions d un groupe de travail Composition: membres de Laborelec et de Tractebel + membres de MathRO. Composition variable autour d un noyau dur Durée: 3 ou 4 demi-journées à une semaine d intervalle (environ) Déroulement: 1e séance position du problème par Laborelec; présentation des méthodes multicritères par MathRO discussion à bâtons rompus, apparentée au brain storming, visant à définir quelles sont les alternatives, les points de vue importants et les aspects constitutifs de ces points de vue Déroulement: 2e séance en interaction avec MathRO, le commanditaire en vient à spécifier une liste de 7 alternatives les aspects à prendre en compte peuvent se regrouper sous trois points de vue: coût, point de vue sociétal, point de vue environnemental chacun des trois points de vue est reflété par un certain nombre d aspects hiérarchie à deux étages de points de vue et d aspects 3 4

2 on s oriente vers une problématique de rangement des alternatives bien que le problème soit posé en terme de choix. En fait, une problématique d évaluation des méthodes multicritères est sous-jacente à l exercice: est-on capable de ranger de façon raisonnable (du point de vue des spécialistes de Laborelec) l ensemble des alternatives? A 1 A 2 A 3 A 4 A 5 Les alternatives Once through. After cooling à tirage naturel. Semi-fermé avec facteur de concentration fixe et à tirage forcé. Semi-fermé avec facteur de concentration fixe et à tirage hybride. Semi-fermé avec facteur de concentration fixe et à tirage naturel. A 6 Semi-fermé avec facteur de concentration glissant et à tirage naturel. A 7 Aérocondenseur à tirage forcé. 5 6 Les critères A. Economique Ce critère comprend les coûts d investissement, de maintenance, d exploitation et de démantèlement; les taxes ainsi que l impact sur le rendement. 7 B. Sociétaux 7 sous-critères reflètent les aspects pertinents relatifs au point de vue sociétal br bruit: celui causé par le fonctionnement du circuit de refroidissement vu vue : intégration harmonieuse du système de refroidissement dans un environnement im image de marque : perception du site par le public sp santé du personnel : risque de maladies encouru par le personnel sr santé des riverains : risques sanitaires encourus par le voisinage du site ps sécurité du personnel : risque d accidents du travail du personnel rs sécurité des riverains : risques pesant sur la sécurité des riverains 8

3 C. Environnementaux 4 sous-critères reflètent les aspects pertinents du point de vue environnemental pm prélèvement de matières : matières prélevées dans le milieu naturel, mais non intégralement restituées dans les conditions initiales dp déversement de produits chimiques : impact des produits d entretien déchargés dans la nature ac apport de chaleur : impacts de la chaleur dégagée localement ib impacts biologiques : impacts sur l écosystème local 9 Déroulement: 3e séance Elaboration (fin) élaboration en groupe de travail Laborelec-MathRO d une grille d évaluation à soumettre à des experts l évaluation du coût est bien maîtrisée; un spécialiste de Tractebel se charge de fournir les évaluations (en unités monétaires) les différents aspects de chaque point de vue seront évalués sur une échelle numérique de 0 à 10 avec trois points de repère définis (2, 5 et 8); visualisation graphique de l échelle sur les questionnaires l importance relative des différents aspects constitutifs d un point de vue est évaluée sur le même type d échelle de même pour l importance relative des trois points de vue 10 Remarque : dès le départ on considère que les évaluations des alternatives sur les points de vue pourront être interprétées quantitativement ou qualitativement Echelle d évaluation Pour tous les critères : échelle numérique de 0 à 10 avec points de repère (2 ; 5 ; 8) 2 = niveau très insatisfaisant 8 = niveau très satisfaisant 5 = marque la frontière entre le satisfaisant et l insatisfaisant. Interprétation quantitative ou qualitative des échelles : quantitatif: les écarts entre 5 et 8 ou entre et 2 et 5 sont égaux il est demandé aux experts d essayer que les notes reflètent les écarts tels qu ils les perçoivent qualitatif: seul l ordre des notes a du sens 11 12

4 Phase d évaluation Evaluation des coûts Les questionnaires sont remis à 12 experts choisis par le client, au sein de Laborelec, dans différents départements, de façon à refléter une diversité de sensibilités. En deux phases: première phase, 6 experts; puis, après révision de la formulation de certaines questions, deuxième phase avec 6 autres experts Le coût est évalué par un calcul économique Lors du dépouillement des réponses, on constate qu un questionnaire n est pas exploitable Dans un autre questionnaire, l expert n a pas assigné de poids aux critères Coûts relatifs A A A A A A A Exemple de réponse: expert 1 Phase d analyse eco soc env br vu im sp sr ps rs pm dp ac ib br vu im sp sr ps rs pm dp ac ib A A A A A A A Deux approches Interprétation quantitative des données somme pondérée Interprétation qualitative des données méthode de surclassement Dans chaque interprétation, analyse pour chaque expert; agrégation des avis des experts 15 16

5 Approche somme pondérée Difficulté: normalisation de l échelle du critère économique Trois hypothèses : α : on travaille en coûts relatifs β : alternative la plus chère = 0 la moins chère = 10 γ : alternative la plus chère = 2 la moins chère = 8 Variations du coût sous les différentes hypothèses : coût maximal (A 7 ) ; coût minimum (A 1 ) Hypothèses α γ β A A Etendue Rapport Scores Approche surclassement 7 Sommes pondérées globales; hypo Alpha, Gamma, Beta utilisation d Electre II 6.5 Difficulté: le poids du critère coût s élève en moyenne 34% a7 a1 a5 a4 a6 Conséquence: si le seuil de concordance est 66%, A7 ne surclasse personne 4.5 a a Alpha Gamma Beta Scores globaux sous les hypothèses α, γ et β 19 20

6 Rangements globaux Voie B Options : Voie A moyenne des évaluations et moyenne des poids Voie B agrégation des rangements des répondants par la règle majoritaire Remarque: seule la voie B est cohérente avec l interprétation qualitative des évaluations En utilisant trois jeux de poids pour les rangements individuels des experts, on obtient les classements suivants: desc asc med jeu A 356(14)72 (17) (57)642 jeu B (17)35642 (13)(57)642 jeu C (17)35(46)2 (17)(35)(46)2 (17)35462 L ordre des indices donne le classement des actions correspondantes; les ex aequo sont entre parenthèses Phase de recommandation le choix de A 7 à Saint Ghislain répond implicitement à ces questions Dans le rapport d analyse, 9 conclusions étaient formulées. Les principales sont: quelle que soit l approche, A 1 et A 7 occupent toujours les deux premières places les départager revient à se prononcer sur l importance à donner au critère coût quelle que soit l approche, on peut formuler clairement la question à trancher pour arbitrer entre A 1 et A 7 ; les formulations sont différentes: choisir entre α, β ou γ (mise à l échelle du coût) une alternative peut-elle être déclarée meilleure qu une autre si elle est plus chère? 23 24

7 Réaction du client Eléments de description du processus Le client admet les conclusions Est-il réellement satisfait? Il confie une autre étude (sélection d une politique d achat de charbons) qui n aboutit pas faute de données disponibles 25 Phases élaboration évaluation analyse recommandation retour du décideur (= évaluation du processus d aide) Acteurs client (groupe représenté par un leader); joue ici le rôle du décideur analyste (ou groupe d analystes); anime les réunions experts ou évaluateurs; ici, expriment aussi des préférences (importance relative des critères) 26 Objets produits au cours du processus problématique = formulation du but du processus ici, étude ex post; reformulation d un problème de choix en rangement; validation de l utilisation des méthodes multicritères dans un contexte alternatives: A 1 à A 7 points de vue et aspects: trois points de vue et 11 aspects structurés en une hiérarchie à deux niveaux échelle d évaluation pour chaque aspect (sauf coût: échelle naturelle ) évaluation des alternatives sur les aspects évaluation de l importance relative des points de vue et aspects (utilise implicitement la structure hiérarchique) recommandation : ici, sous forme de questions 27 Relations entre objets Plus compliqué: séquencement de la production des objets diagrammes de type workflow pour l analyse autres? Exemples: alternatives: passage d alternatives composites (système de refroidissement avec ou sans mur anti-bruit,... ) aspects: abandon d indicateurs comme nombre de poissons tués aux grilles des prises d eau au profit d une évaluation subjective des impacts biologiques mode d évaluation des poids: compromis tenant compte du temps disponible pour élaborer les questions, de la complexité des questions à poser, de la disponibilité des évaluateurs évolution de la problématique: de choix à rangement... et validation des méthodes multicritères 28

8 Remarque. Dans le cas étudié, le processus est relativement linéaire. Il se décrit assez bien en phases. Il y a cependant des rétroactions, mais peu et de peu d importance. Il y aurait dû y en avoir de fondamentales si ce n était pas une évaluation ex post: il manquait des éléments d information essentiels (liés à l importance du coût)