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10 ème Congrès International de Génie Industriel CIGI13 EIGSI La Rochelle, 12-14 juin 2013 S. Kemmoe - CRCGM N. Tchernev, P.A. Pernot – LIMOS

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1 10 ème Congrès International de Génie Industriel CIGI13 EIGSI La Rochelle, juin 2013 S. Kemmoe - CRCGM N. Tchernev, P.A. Pernot – LIMOS 1

2 10 ème Congrès International de Génie Industriel CIGI13 EIGSI La Rochelle, juin ) Contexte: planification et incertitude 2) Problème considéré 3) Modélisation (MILP) 4) Incertitude sur la demande: processus de simulation de Monte Carlo 5) Application numérique 6) Conclusion - Perspectives S. Kemmoe; N. Tchernev; P.A. Pernot 2

3 10 ème Congrès International de Génie Industriel CIGI13 EIGSI La Rochelle, juin ) Contexte: planification et incertitude 2) Problème considéré 3) Modélisation (MILP) 4) Incertitude sur la demande: processus de simulation de Monte Carlo 5) Application numérique 6) Conclusion - Perspectives S. Kemmoe; N. Tchernev; P.A. Pernot 3

4 10 ème Congrès International de Génie Industriel CIGI13 EIGSI La Rochelle, juin 2013 Pilotage des activités industrielles: 3 types de planification 4 S. Kemmoe; N. Tchernev; P.A. Pernot opérationnelletactique stratégique M M+1 M+18 M+72

5 10 ème Congrès International de Génie Industriel CIGI13 EIGSI La Rochelle, juin 2013 Pilotage des activités industrielles: 3 types de planification 3 types de décisions 5 S. Kemmoe; N. Tchernev; P.A. Pernot opérationnelletactique stratégique M M+1 M+18 M+72 Décisions longs termes: horizon de 18 mois à 10 ans

6 10 ème Congrès International de Génie Industriel CIGI13 EIGSI La Rochelle, juin 2013 Pilotage des activités industrielles: 3 types de planification 3 types de décisions 6 S. Kemmoe; N. Tchernev; P.A. Pernot opérationnelletactique stratégique M M+1 M+18 M+72 Décisions longs termes: horizon de 18 mois à 10 ans Décisions moyens termes: horizon de 1 mois à 18 mois

7 10 ème Congrès International de Génie Industriel CIGI13 EIGSI La Rochelle, juin 2013 Pilotage des activités industrielles: 3 types de planification 3 types de décisions 7 S. Kemmoe; N. Tchernev; P.A. Pernot opérationnelletactique stratégique M M+1 M+18 M+72 Décisions longs termes: horizon de 18 mois à 10 ans Décisions moyens termes: horizon de 1 mois à 18 mois Décisions courts termes: quelques semaines

8 10 ème Congrès International de Génie Industriel CIGI13 EIGSI La Rochelle, juin S. Kemmoe; N. Tchernev; P.A. Pernot

9 10 ème Congrès International de Génie Industriel CIGI13 EIGSI La Rochelle, juin S. Kemmoe; N. Tchernev; P.A. Pernot Déclinaison

10 10 ème Congrès International de Génie Industriel CIGI13 EIGSI La Rochelle, juin 2013 Pilotage des activités industrielles: Déclinaison des décisions 10 S. Kemmoe; N. Tchernev; P.A. Pernot opérationnelletactique stratégique M M+1 M+18 M+72 Décisions longs termes Dimensionnement capacitaire; Affectation produits / usines (maille agrégée).

11 10 ème Congrès International de Génie Industriel CIGI13 EIGSI La Rochelle, juin 2013 Pilotage des activités industrielles: Déclinaison des décisions 11 S. Kemmoe; N. Tchernev; P.A. Pernot opérationnelletactique stratégique M M+1 M+18 Décisions longs termes Dimensionnement capacitaire; Affectation produits / usines (maille agrégée). Décisions moyens termes Affectation produits finis / lignes de production (maille finale). + enrichissement des nouvelles données « marché ».

12 10 ème Congrès International de Génie Industriel CIGI13 EIGSI La Rochelle, juin 2013 Pilotage des activités industrielles: Déclinaison des décisions 12 S. Kemmoe; N. Tchernev; P.A. Pernot opérationnelletactique M M+1 + enrichissement des nouvelles données « marché ». Décisions courts termes: Affectation produits / machine.

13 10 ème Congrès International de Génie Industriel CIGI13 EIGSI La Rochelle, juin 2013 Pilotage des activités industrielles: Déclinaison des décisions 13 S. Kemmoe; N. Tchernev; P.A. Pernot opérationnelletactique stratégique M M+1 M+18 M+72 Décisions longs termes Dimensionnement capacitaire; Affectation produits / usines (maille agrégée). Décisions moyens termes Affectation produits finis / lignes de production (maille finale). !!! Importance de la planification stratégique!!! Décisions courts termes: Affectation produits / machine.

14 10 ème Congrès International de Génie Industriel CIGI13 EIGSI La Rochelle, juin S. Kemmoe; N. Tchernev; P.A. Pernot Mise en œuvre de la planification stratégique: Décisions Localisation des usines; Dimensionnement capacitaire; Allocation des productions. Données Coûts de production; Contexte politique; Législations; Demande; …

15 10 ème Congrès International de Génie Industriel CIGI13 EIGSI La Rochelle, juin S. Kemmoe; N. Tchernev; P.A. Pernot Mise en œuvre de la planification stratégique: Décisions Localisation des usines; Dimensionnement capacitaire; Allocation des productions. Données Coûts de production; Contexte politique; Législations; Demande; … Incertitude

16 10 ème Congrès International de Génie Industriel CIGI13 EIGSI La Rochelle, juin S. Kemmoe; N. Tchernev; P.A. Pernot Mise en œuvre de la planification stratégique: Décisions Localisation des usines; Dimensionnement capacitaire; Allocation des productions. Données Coûts de production; Contexte politique; Législations; Demande; … Incertitude Flexibilité: ajuster les activités du système considéré en fonction de la réalisation des paramètres incertains. Ex de leviers: flexibilité volume, mix flexibilité, stocks de sécurité,…

17 10 ème Congrès International de Génie Industriel CIGI13 EIGSI La Rochelle, juin S. Kemmoe; N. Tchernev; P.A. Pernot Objectif des travaux présentés Proposer un modèle de dimensionnement long terme des capacités et de la flexibilité dun système de production tenant compte de lincertitude relative à la demande.

18 10 ème Congrès International de Génie Industriel CIGI13 EIGSI La Rochelle, juin ) Contexte: planification et incertitude 2) Problème considéré 3) Modélisation (MILP) 4) Incertitude sur la demande: processus de simulation de Monte Carlo 5) Application numérique 6) Conclusion - Perspectives S. Kemmoe; N. Tchernev; P.A. Pernot 18

19 10 ème Congrès International de Génie Industriel CIGI13 EIGSI La Rochelle, juin S. Kemmoe; N. Tchernev; P.A. Pernot Un système de production, fabriquant un portefeuille de plusieurs produits,…; …constitué dun ensemble d usines existantes…; …composées elles-mêmes de lignes de production …; …auxquelles sont associées des capacités maximales théoriques …;..correspondantes à des données structurelles (débit maximal des machines,…). Usine 1 Ligne de production 1 Ligne de production 2 Usine 2 Ligne de production 3 Ligne de production 4

20 10 ème Congrès International de Génie Industriel CIGI13 EIGSI La Rochelle, juin S. Kemmoe; N. Tchernev; P.A. Pernot Cas dune ligne de production Capacité maximale théorique

21 10 ème Congrès International de Génie Industriel CIGI13 EIGSI La Rochelle, juin S. Kemmoe; N. Tchernev; P.A. Pernot Cas dune ligne de production Capacité maximale théorique Charge

22 10 ème Congrès International de Génie Industriel CIGI13 EIGSI La Rochelle, juin S. Kemmoe; N. Tchernev; P.A. Pernot Cas dune ligne de production Capacité maximale théorique Charge Capacité utilisable / Dimensionnement

23 10 ème Congrès International de Génie Industriel CIGI13 EIGSI La Rochelle, juin S. Kemmoe; N. Tchernev; P.A. Pernot Cas dune ligne de production Capacité maximale théorique Charge Capacité utilisable / Dimensionnement Surcharge perte de ventes Sous-charge hausse du CRI

24 10 ème Congrès International de Génie Industriel CIGI13 EIGSI La Rochelle, juin S. Kemmoe; N. Tchernev; P.A. Pernot Cas dune ligne de production Capacité maximale théorique Charge Capacité utilisable / Dimensionnement Surcharge perte de ventes Sous-charge hausse du CRI Constitution de stocks diminutions pertes de ventes et sous- charges MAIS coûts de stockage Constitution de stocks

25 10 ème Congrès International de Génie Industriel CIGI13 EIGSI La Rochelle, juin S. Kemmoe; N. Tchernev; P.A. Pernot Cas dune ligne de production Capacité maximale théorique Charge Capacité utilisable / Dimensionnement Surcharge perte de ventes Sous-charge hausse du CRI Recours à la flexibilité volume diminution pertes de ventes MAIS surcoûts Constitution de stocks diminutions pertes de ventes et sous- charges MAIS coûts de stockage Constitution de stocks

26 10 ème Congrès International de Génie Industriel CIGI13 EIGSI La Rochelle, juin S. Kemmoe; N. Tchernev; P.A. Pernot Vision « Réseau de production » Changement dallocation des produits = mix flexibilité + coût associé

27 10 ème Congrès International de Génie Industriel CIGI13 EIGSI La Rochelle, juin S. Kemmoe; N. Tchernev; P.A. Pernot Objectif « affiné »: Proposer un modèle pour le dimensionnement capacitaire long terme dun système de production permettant de maximiser le profit exprimé comme la différence entre: Le chiffre daffaires issu des ventes et les coûts: de non saturation des capacités; associés à lutilisation périodique de la flexibilité volume; associés à la mix flexibilité; associés aux stocks.

28 10 ème Congrès International de Génie Industriel CIGI13 EIGSI La Rochelle, juin ) Contexte: planification et incertitude 2) Problème considéré 3) Modélisation (MILP) 4) Incertitude sur la demande: processus de simulation de Monte Carlo 5) Application numérique 6) Conclusion - Perspectives S. Kemmoe; N. Tchernev; P.A. Pernot 28

29 10 ème Congrès International de Génie Industriel CIGI13 EIGSI La Rochelle, juin S. Kemmoe; N. Tchernev; P.A. Pernot Ensembles: Périodes T / Lignes de production L / Usines U / Agrégats produits P Variables principales: Variables Dimensionnement capacitaire des lignes de production Quantités périodiques produites sur chaque ligne de production Recours à la flexibilité volume périodique Investissements machines Sous-charge périodique Stocks Satisfaction de la demande Stratégique Tactique

30 10 ème Congrès International de Génie Industriel CIGI13 EIGSI La Rochelle, juin S. Kemmoe; N. Tchernev; P.A. Pernot Fonction objectif: Maximiser le profit = Chiffre daffaire – coûts opérationnels Où Chiffre daffaires (CA): Coûts opérationnels: Coûts de stockage: Adaptation des lignes de production: Utilisation de la flexibilité volume: Non saturation des lignes de production:

31 10 ème Congrès International de Génie Industriel CIGI13 EIGSI La Rochelle, juin S. Kemmoe; N. Tchernev; P.A. Pernot Dimensionnement des capacités (1) (2) (3)

32 10 ème Congrès International de Génie Industriel CIGI13 EIGSI La Rochelle, juin S. Kemmoe; N. Tchernev; P.A. Pernot Evaluation des stocks Borne sur la satisfaction de la demande Dimensionnement des capacités Investissements machines Contraintes de coupes Intégrité des variables (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) + contraintes dintégrité et de positivité des variables

33 10 ème Congrès International de Génie Industriel CIGI13 EIGSI La Rochelle, juin ) Contexte: planification et incertitude 2) Problème considéré 3) Modélisation (MILP) 4) Incertitude sur la demande: processus de simulation de Monte Carlo 5) Application numérique 6) Conclusion - Perspectives S. Kemmoe; N. Tchernev; P.A. Pernot 33

34 10 ème Congrès International de Génie Industriel CIGI13 EIGSI La Rochelle, juin S. Kemmoe; N. Tchernev; P.A. Pernot Simulation de Monte Carlo: approcher lespérance par la moyenne; Mise en œuvre: Evaluer sur un ensemble de scénarios de demande…; …plusieurs dimensionnements capacitaires…; …correspondants à différentes configurations envisageables (contraintes de free cash flow, incréments machines,…). Choisir le « meilleur » au regard du profit espéré.

35 10 ème Congrès International de Génie Industriel CIGI13 EIGSI La Rochelle, juin S. Kemmoe; N. Tchernev; P.A. Pernot

36 10 ème Congrès International de Génie Industriel CIGI13 EIGSI La Rochelle, juin S. Kemmoe; N. Tchernev; P.A. Pernot Décisions capacitaires figées Modèle linéaire = planification de la production

37 10 ème Congrès International de Génie Industriel CIGI13 EIGSI La Rochelle, juin S. Kemmoe; N. Tchernev; P.A. Pernot Nb maximum ditérations atteint? Critère de convergence

38 10 ème Congrès International de Génie Industriel CIGI13 EIGSI La Rochelle, juin S. Kemmoe; N. Tchernev; P.A. Pernot Nb maximum ditérations atteint? NON OUI

39 10 ème Congrès International de Génie Industriel CIGI13 EIGSI La Rochelle, juin S. Kemmoe; N. Tchernev; P.A. Pernot Nb maximum ditérations atteint? Fin? NON OUI NON

40 10 ème Congrès International de Génie Industriel CIGI13 EIGSI La Rochelle, juin ) Contexte: planification et incertitude 2) Problème considéré 3) Modélisation (MILP) 4) Incertitude sur la demande: processus de simulation de Monte Carlo 5) Application numérique 6) Conclusion - Perspectives S. Kemmoe; N. Tchernev; P.A. Pernot 40

41 10 ème Congrès International de Génie Industriel CIGI13 EIGSI La Rochelle, juin S. Kemmoe; N. Tchernev; P.A. Pernot Données structurelles: 10 produits; 12 périodes; 4 lignes de productions. Scénarios de demande: Pour chaque produit, tirage aléatoire dans un intervalle entre -20% et +20% autour dune demande nominale. 4 dimensionnements capacitaires tests: Tirage aléatoire dune valeur comprise entre 60% et 100% des capacités maximales pour chaque ligne de production. Nombre ditérations / critère de convergence: 150 scénarios de demande générés (faible intervalle de confiance).

42 10 ème Congrès International de Génie Industriel CIGI13 EIGSI La Rochelle, juin S. Kemmoe; N. Tchernev; P.A. Pernot RQ: Demandes nominales saisonnalisées Profils de demandes nominales représentatifs

43 10 ème Congrès International de Génie Industriel CIGI13 EIGSI La Rochelle, juin S. Kemmoe; N. Tchernev; P.A. Pernot Résultats Profit espéré (PE) ½ intervalle confiance (IC) IC/E Configuration ,13 % Configuration ,16 % Configuration ,12 % Configuration ,16 % RQ: seuil de confiance de 95%

44 10 ème Congrès International de Génie Industriel CIGI13 EIGSI La Rochelle, juin S. Kemmoe; N. Tchernev; P.A. Pernot Exemple de planification Demande nominale / Première dimensionnement capacitaire.

45 10 ème Congrès International de Génie Industriel CIGI13 EIGSI La Rochelle, juin ) Contexte: planification et incertitude 2) Problème considéré 3) Modélisation (MILP) 4) Incertitude sur la demande: processus de simulation de Monte Carlo 5) Application numérique 6) Conclusion - Perspectives S. Kemmoe; N. Tchernev; P.A. Pernot 45

46 10 ème Congrès International de Génie Industriel CIGI13 EIGSI La Rochelle, juin S. Kemmoe; N. Tchernev; P.A. Pernot Problème stratégique de déploiement des capacités / dimensionnement capacitaire; MILP déterministe…;..intégré au sein dun processus de simulation de Monte Carlo. Perspectives: Etude sur un cas réel; Mise en œuvre dune méthode de type « Kim et Nelson » pour la réduction des temps de calcul.

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