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ULg Séminaire de Gestion

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Présentation au sujet: "ULg Séminaire de Gestion"— Transcription de la présentation:

1 ULg Séminaire de Gestion
Deux cas d’application de la R.O. en gestion de production: Planification de production à court terme (GSK), Optimisation des recettes de fabrication (Arcelor) Yves Pochet, UCL et n-Side Liège, 30 mars 2004

2 Plan n-Side: spin-off UCL
Planification de la production à court terme chez GSK Optimisation des recettes de fabrication chez Arcelor

3 n-Side, Spin-Off UCL Solutions sur mesure / rapides
Excellence scientifique Professeurs Partenaires KNOW HOW APPLICATION Université UCL CORE enterprise Applications pratiques Programmes de recherche Challenges intellectuels

4 n-Side, spin-off UCL Consultance en « Modélisation et Optimisation »
Applications en « Supply Chain Management » Rôle de conseil: alignement entre solutions d’aide à la gestion et politiques et stratégies logistiques dans le contexte Supply Chain Planning Matrix Développement de solutions sur mesure. Intégration des solutions dans les sytèmes d’information (SAP/R3, SAP/APO, système local)

5 Supply Chain Planning Matrix
procurement production distribution sales long-term materials program supplier selection cooperations plant location production system physical distribution structure product program strategic sales planning mid-term personnel planning material requirements planning contracts master production scheduling capacity planning mid-term sales planning distribution planning short-term lotsizing machine scheduling shop floor control warehouse replenishment transport planning personnel planning ordering materials short-term sales planning flow of goods information flows Source: Fleischmann & Meyr

6 Approche sur mesure PREPARATION Compréhension du contexte
Définition des objectifs et de la mission MODELISATION – OPTIMISATION – IMPLEMENTATION POST Coaching/Formation Indicateurs clefs (KPI) - Maintenance PARTENARIAT - COMMUNICATION

7 n-Side Business solutions
Systèmes d’aide à la décision Planification et Gestion des Flux de production Modèles technico-économiques: Intégration «Achats – Exploitation» Gestion de projets R&D : Allocation de ressources HR : Horaires

8 n-Side Business solutions (2)
Conseil et Etudes Stratégiques

9 Un modèle d’optimisation pour la planification des lyophilisations
GSK : GlaxoSmithKline

10 Le menu Le processus de production Le problème posé Notre solution
Les entités du modèle Les points forts de la solution L’application

11 Processus de production
Matching Lyo Formulation Packaging Sem-Fin Stock Bulk Stock Bulk Filling Raw Mat Raw Mat Raw Mat Raw Mat

12 Processus de production
Lignes de Remplissage (continu) Flacons 3 ml Flacons 9 ml Lyophilisation (batch) Lyo 1 Lyo 2 Lyo ...

13 Le problème posé t Produit A Produit B Produit C Produit D Maintenance

14 Le problème posé t Produit A : demande doit être satisfaite.
Produit B : demande doit être satisfaite. Produit C : prioritaire. Produit D : demande ne doit pas nécessairement être satisfaite. Matière première arrive en semaine 2. + Capacité de production, nombre d’équipes, nombre de démarrages,… L1 L2 L3 t

15 Le problème posé Développer un Système d’Ordonnancement
à l’interface entre les Planificateurs (demande) et les Producteurs capable de Maximiser la productivité jointe du Remplissage (continu) et de la Lyo (batch) tout en satisfaisant les contraintes de production. L1 L2 L3 t

16 Le problème posé t Produit A Produit B Produit C Produit D
demande non satisfaite t L1 L2 L3

17 Le problème posé Cela prend (1/1024 secs) 2720 solutions possibles
Dans notre exemple: 3 machines 20 jours 3 démarrages possible par jour par machine 4 produits Il y a plus au moins 2720 solutions possibles Cela prend (1/1024 secs) 8 x années

18 Notre Approche Un modèle construit en partenariat (nS / Planificateurs / Producteurs) et une solution « taylor made » MIP (mixed-integer programming) pour optimiser la production jointe MAX nombre de flacons produits t.q. demande satisf. L1 t L2 L3 week 1 week 2 week 3 week 4

19 Notre Approche Modèle en temps discret (par jour)
Modèle de type Unit Flow par machine (formulation des états des machines et des transitions entre états) Méthode de résolution de type « branch-and-cut » Logiciels standards d’optimisation MIP L1 t L2 L3 week 1 week 2 week 3 week 4

20 Notre solution R.O. Excel Modèle Paramètres Optimisation Données
Résultats

21 Les entités du modèle Fonction critère Lyos Equipes Produits Demande
Calendrier Capacité Modalités autorisées Recette Quantité Arrêts Durée lyophilisation Maximum Congés Charge Minimale démarrages par jour Type Formations Taille Entretiens Week-ends Priorité Maintenance Ligne de remplissage Pénalité Production forcée Recette par jour Nettoyage Par semaine Fonction critère

22 Les points forts de la solution
Confrontation des objectifs de planification et production Optimal par rapport au critère défini Modélisation détaillée de la durée et démarrage du processus

23 Produits

24 Demande

25 Calendrier

26 Exécution

27 La solution « stand alone »
 Un outil flexible d’ordonnancement adapté au système d’information actuel

28 Avec interface graphique

29 Un modèle d’optimisation des recettes de fabrication de coke – fonte – acier
Arcelor

30 Le menu Arcelor Le processus de production Le problème posé
Notre solution Les entités du modèle Les points forts de la solution L’application

31 1999 : Alliance Usinor - Groupe Cockerill Sambre
2002 : constitution d'Arcelor 2002 Groupe Usinor 1999 Groupe Usinor 1997 Sollac Usinor CS + EKO Stahl Arbed Aceralia Source: R. Keutgen (Arcelor)

32 Le secteur "Aciers Plats Carbone"
Les Unités Opérationnelles européennes UO Sud: Fos, Gijon, Avilès UO Wallonie: Cockerill Sambre UO Centre: Dunkerke, Florange UO Nord: Sidmar, Brême, EKO Stahl Source: R. Keutgen (Arcelor)

33 Implantations géographiques à Liège
UO Wallonie Implantations géographiques à Liège Chertal Ramet Flémalle Kessales Seraing Ougrée Tilleur 2 km 4 km 20 km Meuse Canal Liège 29 km Marchin Ligne à Chaud Ligne à Froid Source: R. Keutgen (Arcelor)

34 Le processus : la ligne à chaud
L ’amont : Approvisionnements Charbons et Minerais Ligne à chaud de Liège : outils et flux matières - Ougrée et Seraing - Vers Chertal - Chertal Source: R. Keutgen (Arcelor)

35 Approvisionnements Charbons (Arcelor (C-S, S-L), Carsid, ATIC)
Origines Australie 68% USA 24% (Autres) 8% Capacité Max Embarquement : KT Navires Max 160kT (Arcelor (C-S, S-L), Carsid, ATIC) Capacité Max Réception Navire : KT « Illimitée » Ports d ’entrée Anvers 69% Rotterdam 25% (Autres) 6% SOMEF Barges 2.5kT Fer 20% 80% Capacité Manutention débarquement : KT/jour - Pas de Stock Liège Seraing 0.5 MT Injections HFX 1.5 MT/an 1 MT Cokerie Source: R. Keutgen (Arcelor)

36 Approvisionnements Minerais
Origines Brésil 82% Mauritanie 17% (Autres) 1% Capacité Max Embarquement : KT KT Navires Max 260kT (Arcelor : C-S, S-L, EKO) Capacité Max Réception Navire : KT « Illimitée » Ports d ’entrée Anvers 24% Rotterdam 75% (Autres) 1% SOMEF Barges 3kT Fer 6% 94% Capacité Manutention débarquement : KT/jour - Stock 70kT (7 loges) Liège Ougrée 0.3 MT HFX 4.5 MT/an 4.2 MT Agglomération Source: R. Keutgen (Arcelor)

37 Ligne à chaud de Liège : Ougrée - Seraing
Coke Aggloméré HFB Minerais AGGLO MEUSE Ougrée 0.8 MT Cokerie Hauts-fourneaux Coke Charbon Seraing 2.7 MT B 6 Minerais Fonte Agglomération Castine Aggloméré Ougrée - Seraing Ougrée 4.7 MT Source: R. Keutgen (Arcelor)

38 Ligne à chaud de Liège : Chertal
Ferrailles ACIERIE Aciérie CANAL 2.7 MT TLB Fonte Chertal Acier liquide MEUSE Chertal 2.6 MT 2.4 MT Train à larges bandes Coulées continues brames Coils Brames Chertal Chertal Source: R. Keutgen (Arcelor)

39 Le problème posé par Arcelor
1) Constat : Chaque usine optimise le coût de fabrication de son demi-produit : Coke, Aggloméré, Fonte, Brames 2) Objectif : Minimiser le prix de revient de la brame par un choix optimum des enfournements charbon et minerais 3) Contraintes : - Respecter les points de fonctionnement de chaque installation : Cokerie, Agglomération, Hauts-fourneaux, Aciérie - Intégrer le schéma des flux physiques 4) Utilisabilité : - Mise à jour des DB matières premières - Adaptable en fonction de l’évolution du schéma industriel

40 Notre Approche/Solution
MODELES TECHNICO-ECONOMIQUES D’OPTIMISATION DE PRIX DE REVIENT (modélisation formulation validation  implémentation) COKE FONTE ACIER d. INTEGRATION COK-FON-ACI GAINS (simulations) LOGICIELS STANDARDS D’OPTIMISATION NON-LINEAIRE (AMPL-CONOPT)

41 Entités: Optimisation COKE Modèle technico-économique
Contraintes de type « achat » CHARBONS COKERIE Modèle technico-économique COKE Contraintes techniques

42 Entités: Optimisation FONTE Modèle technico-économique
Contraintes de type « achat » COKES EXT. MINERAIS HAUTS FOURNEAUX Modèle technico-économique Contraintes techniques COKE FONTE

43 Entités: Optimisation ACIER Modèle technico-économique
Contraintes de type « achat » FERRAILLES FERRO- ALLIAGES ACIERIE Modèle technico-économique FONTE ACIERS Aspect logistique CARNET DE COMMANDE Contraintes techniques

44 Entités: Modèles technico-économiques
Bilans matières Bilans énergétiques Transformations chimiques Rendements, Pertes, … Coûts : enfournements (var.) transformations (fix.) Contraintes techniques : compositions indices mécaniques indices chimiques Contraintes achats : disponibilités préférences cons. min. NONLINEAIRE COKERIE Modèle technico-économique HAUTS FOURNEAUX Modèle technico-économique ACIERIE Modèle technico-économique Flexibilité : « calage » sur un point de fonctionnement paramétrable

45 Entités: Etablissement des modèles
Connaissances des hommes du terrain COKERIE Modèle technico-économique Données expérimentales HAUTS FOURNEAUX Modèle technico-économique ACIERIE Modèle technico-économique Travaux universitaires X Y Autres modèles spécifiques Z

46 Gains théoriques (Simulations)
Solutions initiales 0.8 MT 84 M€ Optimisations séparées 75 M€ = - 9M€ (10%) COK COKE CHB 3.14 MT 322 M€ 315 M€ = -7M€ (2%) HF FONTE COK EXT MIN 3.35 MT 81 M€ 80 M€ = -1M€ (1%) ACI ACIERS FRL FER ALG 3.35 MT 487 M€ 145 €/T 470 M€ 140 €/T - 5 €/T - 3.5 %

47 Intégration – Gain supplémentaire (Simulation)
Optimisation intégrée 0.8 MT 76 M€ 3.05 MT 307 M€ 3.35 MT 81 M€ 464 M€ 138 €/T Optimisations séparées 0.8 MT 75 M€ COK COKE CHB 3.14 MT 315 M€ HF FONTE COK EXT MIN 3.35 MT 80 M€ 470 M€ 140 €/T ACI ACIERS FRL FER ALG Coke plus pur Moins de fonte Plus de ferrailles Fonte plus pure 100.3 €/T 100.7 €/T - 2 €/T - 1.5 %

48 Les points forts de la solution
Optimisation du prix de revient de l’acier par intégration des aspects économiques et techniques Intégration de plusieurs entités (usines) d’une filière Simulation de scenarii Réajustement opérationnel Outil de négociation avec les fournisseurs Transmission de la connaissance Développement de la communication inter sites

49 Application

50 Merci pour votre invitation
et pour votre attention


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