Sur lvaluation de la flexibilit de latelier montage
Sur l’évaluation de la flexibilité de l’atelier montage dans une usine terminale automobile Soutenance de thèse du 18 Décembre 2006 Aymeric Lesert Directeurs de thèse Yannick Frein et Gülgün Alpan Encadrement PSA Stéphane Noiré et Vincent Bernier
Contexte général Pour gagner des parts de marché Une grande variété de véhicules et d’options 1913 -1916 3095 véhicules 2006 Plus de 3. 000 véhicules Pour produire ces véhicules Besoin d’un outil de production flexible à moindre coût Flexibilité d’une usine terminale automobile Capacité des moyens de production à répondre à la variation commerciale et aux aléas 18/12/2006 Contexte – Existant – Contraintes – Interactions – Mesure - Conclusion 2/37
Contexte général - Une usine terminale automobile Par mois et par type de véhicules, nous produisons en moyenne de 2 et 4 véhicules q Identifier les besoins de flexibilité q Dimensionner l’atelier montage avec flexibilité juste nécessaire pour garantir la production des commandes au moindre coût 18/12/2006 Contexte – Existant – Contraintes – Interactions – Mesure - Conclusion 3/37
Besoin de flexibilité Dimensionnement de l’atelier montage 1 fois/mois Séquencement Production J-5 Données prévisionnelles J Commandes clients Erreurs de prévisions Variations quotidiennes de mix Aléas de production 18/12/2006 Contexte – Existant – Contraintes – Interactions – Mesure - Conclusion 4/37
Besoin de flexibilité - Analyse statistique Capacité journalière de production de la ligne 600 véhicules 96% Production 85% Commerce Marge de Sécurisation accordée au commerce Marge de Sécurisation demandée à la production 30 véhicules 20 véhicules 55% Prévision 120 véhicules 307 Break La définition des marges de sécurisation est cohérente Comment cette flexibilité est-elle mise en place ? 18/12/2006 Contexte – Existant – Contraintes – Interactions – Mesure - Conclusion 5/37
Contexte scientifique [Joly, 2004] [Baratou, 1998] Approche classique en deux temps : q L’équilibrage de la ligne d’assemblage q Le séquencement des produits [Boutevin, 2003] [Thomopoulos, 1969] Nos travaux portent sur l’interface entre ces deux étapes 18/12/2006 Contexte – Existant – Contraintes – Interactions – Mesure - Conclusion 6/37
Démarche de la thèse 18/12/2006 I. L’analyse de l’existant II. Les contraintes d’espacement III. Les interactions de contraintes IV. La mesure de la flexibilité 7/37
L’analyse de l’existant – Déplacement d’un opérateur Espace de travail de l’opérateur Temps de travail Opérateur Pas de travail 307 5 Portes 307 Break 307 3 Portes Temps cycle Ce L’opérateur véhicule a provoqué pris du retard un pic et ne de le récupère pas charge immédiatement Ce pic de charge est volontaire car il permet de minimiser les coûts Temps cycle 18/12/2006 Contexte – Existant – Contraintes – Interactions – Mesure - Conclusion 8/37
L’analyse de l’existant – Objectif du séquencement L’opérateur ne connaît pas de difficulté 307 – 5 Portes 307 - Break 307 – 3 Portes L’opérateur connaît une difficulté 307 – 5 Portes 307 - Break 307 – 3 Portes L’opérateur ne Un opérateur Ce véhicule peut pas traiter ce polyvalent déclenche une véhicule car il sort intervient pour « alerte » traiter ce véhicule de son espace de travail 307 – 3 Portes Minimiser le nombre d’alertes 18/12/2006 Contexte – Existant – Contraintes – Interactions – Mesure - Conclusion 9/37
L’analyse de l’existant – L’approche classique q Définir une contrainte d’espacement Ä Critère : caractérisation d’un ensemble de véhicules Ä Ratio N/P : espacement des véhicules répondant au critére q Minimiser le nombre de non respects 18/12/2006 Contexte – Existant – Contraintes – Interactions – Mesure - Conclusion 10/37
L’analyse de l’existant – Calcul du ratio N/P Capacité journalière de production de la ligne Production Commerce 600 véhicules Marge de Sécurisation demandée à la production Calcul du ratio N/P 30 véhicules 1/4 Prévision 120 véhicules 307 Break Ce calcul représente ce qu’il faut produire 18/12/2006 Contexte – Existant – Contraintes – Interactions – Mesure - Conclusion 11/37
L’analyse de l’existant - Observations terrains q Les critères sont définis en fonction de l’expérience q Incohérences entre : Ä La minimisation du nombre de non respects Ä La minimisation du nombre d’alertes 18/12/2006 Contexte – Existant – Contraintes – Interactions – Mesure - Conclusion 12/37
L’analyse de l’existant – Deux approches possibles q Nouvel algorithme de séquencement [El Hadj, 2007] q Définition des contraintes d’espacement Ä Le critère Ä Le ratio N/P 18/12/2006 Contexte – Existant – Contraintes – Interactions – Mesure - Conclusion 13/37
Démarche de la thèse 18/12/2006 I. L’analyse de l’existant II. Les contraintes d’espacement III. Les interactions de contraintes IV. La mesure de la flexibilité 14/37
Les contraintes d’espacement - Un critère difficile à définir Temps Charge de travail de l’opérateur Poste de travail Temps cycle Véhicules sans pic de charge Véhicules avec pic de charge Véhicules responsables des alertes Véhicules à espacer Un critère par poste de travail Un critère pour plusieurs postes de travail 18/12/2006 Contexte – Existant – Contraintes – Interactions – Mesure - Conclusion 15/37
Les contraintes d’espacement – Pertinence d’un critère Temps cycle 520 480 Véhicules sans pic de charge 30 Véhicules avec pic de charge 500 470 Critère de la contrainte Utile pour évaluer la pertinence d’un critère 18/12/2006 Contexte – Existant – Contraintes – Interactions – Mesure - Conclusion 16/37
Les contraintes d’espacement – 5 caractérisations possibles Poste contraint Poste non impacté [Giard et al, 2006] Poste impacté Poste sous contraint Poste sur contraint Difficulté à hiérarchiser ces 3 types de relation 18/12/2006 Contexte – Existant – Contraintes – Interactions – Mesure - Conclusion 17/37
Les contraintes d’espacement - Un indicateur de pertinence Temps cycle 520 480 Véhicules sans pic de charge 30 Véhicules avec pic de charge 470 Critère de la contrainte 18/12/2006 Contexte – Existant – Contraintes – Interactions – Mesure - Conclusion 18/37
Les contraintes d’espacement - Un indicateur de pertinence Poste non impacté Poste contraint Poste impacté 18/12/2006 Poste sous contraint Poste sur contraint Contexte – Existant – Contraintes – Interactions – Mesure - Conclusion 19/37
Les contraintes d’espacement - Matrice des relations Outil évaluant la pertinence du critère des contraintes d’espacement par rapport aux véhicules à espacer 18/12/2006 Contexte – Existant – Contraintes – Interactions – Mesure - Conclusion 20/37
Les contraintes d’espacement - Calcul du ratio N/P Temps Charge de travail de l’opérateur Poste de travail Temps cycle Véhicules [Giard et al, 2006] Véhicules sans pic de charge Véhicules avec pic de charge q Inspiration des travaux de [Giard et al, 2006] q Proposition d’une extension de ce calcul à plusieurs postes de travail Ce calcul représente ce qu’il est possible de produire 18/12/2006 Contexte – Existant – Contraintes – Interactions – Mesure - Conclusion 21/37
Les contraintes d’espacement – Les apports de la méthode Comparaison entre deux jeux de 11 contraintes d’espacement Nombre de non respects : 0 Nombre de non respects : 184 Nombre d’alertes : 150 Nombre d’alertes : 61 Nombre d’alertes + non respects : 0 Nombre d’alertes + non respects : 55 Meilleure cohérence entre les alertes et les non respects 18/12/2006 Contexte – Existant – Contraintes – Interactions – Mesure - Conclusion 22/37
Démarche de la thèse 18/12/2006 I. L’analyse de l’existant II. Les contraintes d’espacement III. Les interactions de contraintes IV. La mesure de la flexibilité 23/37
Les interactions de contraintes - Caractérisation Options exclusives A B Quantité Options Croisées Type Ø Sans q 9 3 Type B Sans Avec 3 9 Type A Avec Sans 0 6 Type A+B Avec 6 0 6 9 q. B q. AB 18 Ø 1 non respect 2 non respects Ratios 1/3 1/2 NAV 3 P XX X X XX O XO O CD X 5 P X XX XX X X X La difficulté varie en fonction du nombre de véhicules avec A et B 18/12/2006 Contexte – Existant – Contraintes – Interactions – Mesure - Conclusion 24/37
Les interactions de contraintes – L’indicateur PPLI q Indicateur évaluant la difficulté à respecter deux contraintes d’espacement simultanément Ä Approximation du nombre de non respects Ä Évaluation par construction utilisant un algorithme simple et rapide [Lesert et al, 2005] [Lesert et al, 2006] Une borne supérieure pour le problème de séquencement limité à deux contraintes d’espacement 18/12/2006 Contexte – Existant – Contraintes – Interactions – Mesure - Conclusion 25/37
Les interactions de contraintes – Résultats numériques Nombre de non respects Les options exclusives Les options croisées Qa=120, Qb=128, Qtot=300 Na/Pa=2/5 et Nb/Pb=3/7 Nombre de véhicules ayant les deux options simultanément Outil de séquencement PSA 18/12/2006 Indicateur PPLI Contexte – Existant – Contraintes – Interactions – Mesure - Conclusion 26/37
Les interactions de contraintes – - 41 formes conjecture caractéristiques et 3 propriétés Qa=120, Qb=128, Qtot=300 Na/Pa=2/5 et Nb/Pb=3/7 Qa=150, Qb=75, Qtot=300 Na/Pa=1/2 et Nb/Pb=1/4 Conjecture : Il existe une séquence respectant les deux contraintes dans le cas où Qa=50, Qb=233, Qtot=300 Na/Pa=1/6 et Nb/Pb=7/9 Qa=50, Qb=33, Qtot=300 Na/Pa=1/6 et Nb/Pb=1/9 Cette conjecture a été démontrée pour 18/12/2006 Contexte – Existant – Contraintes – Interactions – Mesure - Conclusion 27/37
Les interactions de contraintes - Outil d’aide à l’analyse Soit le programme de production d’une journée à séquencer Valeur de l’indicateur PPLI pour le couple (CJ 27 O 003, CJ 23 O 015) Outil identifiant les couples de contraintes difficiles à respecter 18/12/2006 Contexte – Existant – Contraintes – Interactions – Mesure - Conclusion 28/37
Démarche de la thèse 18/12/2006 I. L’analyse de l’existant II. Les contraintes d’espacement III. Les interactions de contraintes IV. La mesure de la flexibilité 29/37
La mesure de la flexibilité – La capacité maximale Q’max=N/P*600 Capacité journalière de production de la ligne 600 véhicules Production Commerce Marge de Sécurisation demandée Marge de à la production Sécurisation accordée au 30 véhicules commerce 20 véhicules Prévision 120 véhicules 307 Break La capacité maximale dépend de la charge de travail des opérateurs concernés 18/12/2006 Contexte – Existant – Contraintes – Interactions – Mesure - Conclusion 30/37
La mesure de la flexibilité – Catégorisation d’un poste Q’max Surdimensionné Production Q’max Risque de non absorption des aléas Commerce Q’max Insuffisamment dimensionné pour le commerce Q’max Sous dimensionné Prévision Poste de travail / Contrainte d’espacement [Parker et al, 1999] Identifier les postes de travail nécessitant un ajustement 18/12/2006 Contexte – Existant – Contraintes – Interactions – Mesure - Conclusion 31/37
La mesure de la flexibilité - Application à un cas réel Sevel Nord – Mai 2006 Surdimensionné Risque de non absorption des aléas Insuffisamment dimensionné pour le commerce Sous dimensionné Postes de travail Alertes 194 1057 51, 6% 2, 5% 4, 6% 0, 2% 8, 8% 5, 0% 35, 0% 92, 3% La méthode proposée établit une interface entre l’équilibrage et le séquencement 18/12/2006 Contexte – Existant – Contraintes – Interactions – Mesure - Conclusion 32/37
Conclusion et perspectives 18/12/2006 33/37
Conclusion - Contributions scientifiques q Nouvelle approche du problème de séquencement des véhicules q Formalisation de la définition des contraintes d’espacement Ä Caractérisation de la relation entre les pics de charge et le critère des contraintes Ä Proposition d’un indicateur de pertinence Ä Méthodologie pour calculer un ratio q Modélisation des interactions de contraintes q Nouvelle méthode de classification des postes de travail q Interface entre l’équilibrage et le séquencement 18/12/2006 Contexte – Existant – Contraintes – Interactions – Mesure - Conclusion 34/37
Conclusion - Contributions industrielles q Amélioration du respect des contraintes industrielles Ä Matrice des relations (disponible en Janvier 2007) Ä Proposition d’une méthodologie pour définir les contraintes d’espacement (En cours de diffusion) Ä Outil d’aide à l’analyse des interactions (prototype opérationnel en cours de déploiement depuis Décembre 2006) q Préconisation pour l’équilibrage des postes de travail 18/12/2006 Contexte – Existant – Contraintes – Interactions – Mesure - Conclusion 35/37
Perspectives q Définition automatique des contraintes d’espacement q Nouvelle approche de l’équilibrage q Nouvelle méthode d’évaluation des marges de sécurisation 18/12/2006 Contexte – Existant – Contraintes – Interactions – Mesure - Conclusion 36/37
Merci de votre attention 18/12/2006 Sur l’évaluation de la flexibilité au montage dans une usine terminale automobile 37/37
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