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ULg Séminaire de Gestion Deux cas dapplication de la R.O. en gestion de production: Planification de production à court terme (GSK), Optimisation des recettes.

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1 ULg Séminaire de Gestion Deux cas dapplication 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 KNOW HOWAPPLICATION Université UCL CORE enterprise Challenges intellectuels Professeurs Partenaires Applications pratiques Programmes de recherche Solutions sur mesure / rapides Excellence scientifique

4 n-Side, spin-off UCL Consultance en « Modélisation et Optimisation » Applications en « Supply Chain Management » –Rôle de conseil: alignement entre solutions daide 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 dinformation (SAP/R3, SAP/APO, système local)

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

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

7 n-Side Business solutions Systèmes daide 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 doptimisation 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 Lapplication

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

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

13 Le problème posé t Produit C Maintenance Produit B Produit A Produit D L1 L2 L3

14 Le problème posé t L1 L2 L3 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 déquipes, nombre de démarrages,…

15 Le problème posé t L1 L2 L3 Développer un Système dOrdonnancement à linterface 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.

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

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

18 t 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 L2 L3 week 1week 2week 3week 4 Notre Approche

19 t 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 doptimisation MIP L1 L2 L3 week 1week 2week 3week 4 Notre Approche

20 OptimisationRésultats Notre solution DonnéesParamètresModèleExcelR.O.

21 Recette par jour Entretiens Charge Minimale Capacité Week-ends démarrages par jour Lyos Equipes Les entités du modèle Produits Demande Calendrier Modalités autorisées Nettoyage Ligne de remplissage Taille Durée lyophilisation RecettePar semainePénalitéPrioritéTypeMaximumQuantité Production forcée Maintenance FormationsCongésArrêts Fonction critère

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

23 Produits

24 Demande

25 Calendrier

26 Exécution

27 La solution « stand alone » Un outil flexible dordonnancement adapté au système dinformation actuel

28 Avec interface graphique

29 Un modèle doptimisation 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 Lapplication

31 1999 : Alliance Usinor - Groupe Cockerill Sambre 2002 : constitution d'Arcelor Groupe Usinor SollacUsinorCS + EKO StahlArbedAceralia Source: R. Keutgen (Arcelor)

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

33 UO Wallonie Implantations géographiques à Liège Source: R. Keutgen (Arcelor)

34 Le processus : la ligne à chaud 3L amont : Approvisionnements Charbons et Minerais 3Ligne à chaud de Liège : outils et flux matières - Ougrée et Seraing - Vers Chertal - Chertal Source: R. Keutgen (Arcelor)

35 Approvisionnements Charbons Origines Ports d entrée Australie 68% USA 24% (Autres) 8% Liège Navires Max 160kT Anvers 69% Rotterdam 25% Capacité Max Réception Navire : 130KT « Illimitée » Capacité Max Embarquement : 160KT (Autres) 6% Seraing 1.5 MT/an 1 MT Cokerie 0.5 MT Injections HFX Capacité Manutention débarquement : 3.6KT/jour - Pas de Stock SOMEF Barges 2.5kT 80% Fer 20% (Arcelor (C-S, S-L), Carsid, ATIC) Source: R. Keutgen (Arcelor)

36 Approvisionnements Minerais Origines Ports d entrée Brésil 82% Mauritanie 17% (Autres) 1% Liège Navires Max 260kT Anvers 24% Rotterdam 75% Capacité Max Réception Navire : 130KT « Illimitée » Capacité Max Embarquement : 260KT 130KT (Autres) 1% Ougrée 4.5 MT/an 4.2 MT Agglomération 0.3 MT HFX Capacité Manutention débarquement : 14KT/jour - Stock 70kT (7 loges) SOMEF Barges 3kT 94% Fer 6% (Arcelor : C-S, S-L, EKO) Source: R. Keutgen (Arcelor)

37 Ligne à chaud de Liège : Ougrée - Seraing 0.8 MT 4.7 MT 2.7 MT Ougrée - Seraing Hauts-fourneaux Charbon Minerais Castine Coke Aggloméré Fonte Cokerie Seraing Ougrée Agglomération B6 HFB MEUSE AGGLO Minerais Coke Aggloméré Ougrée Source: R. Keutgen (Arcelor)

38 Ligne à chaud de Liège : Chertal Ferrailles 2.6 MT 2.4 MT Chertal Coulées continues brames Acier liquide Brames Coils Chertal Aciérie Train à larges bandes Chertal 2.7 MT Fonte ACIERIE TLB MEUSE CANAL 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 lévolution du schéma industriel

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

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

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

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

44 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. … Entités: Modèles technico-économiques COKERIE Modèle technico-économique HAUTS FOURNEAUX Modèle technico-économique ACIERIE Modèle technico-économique Flexibilité : « calage » sur un point de fonctionnement paramétrable NONLINEAIRE

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

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

47 - 2 /T % /T /T Intégration – Gain supplémentaire (Simulation) Optimisation intégrée 0.8 MT 76 M 3.05 MT 307 M 3.35 MT 81 M 3.35 MT 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 3.35 MT 470 M 140 /T ACI ACIERS FRL FER ALG Coke plus pur Fonte plus pure Plus de ferrailles Moins de fonte

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

49 Application

50 Merci pour votre invitation et pour votre attention


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