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Thèse préparée sous la direction de

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Présentation au sujet: "Thèse préparée sous la direction de"— Transcription de la présentation:

1 Thèse préparée sous la direction de
Contribution aux méthodes de conception modulaire de produits et processus industriels Alberto JOSE FLORES Thèse préparée sous la direction de Michel Tollenaere

2 Conception du processus
Contexte Gammes de processus Opérations multiples Gammes de produits Composants multiples Conception du produit Différents segments marketing Ferrage & Robots Assemblage du moteur Conception du processus Satisfaction des segments Assemblage final Peinture En conception: comment concevoir composants multiples En processus : quel effet a sur opérations multiples ? L’intérêt de cette thèse est la réutilisation de composants….

3 Plan de l’exposé Contexte industriel et scientifique
Positionnement de la thèse Résultats et exemples Conclusions et perspectives

4 Contexte industriel et scientifique
Conception modulaire de produits afin de faciliter leur production Différents produits – différents problématiques : Problématiques : Gestion de fluctuation de demande Gestion de la diversité 1 2 3 4 Contexte industriel et scientifique Positionnement de la thèse Résultats et exemples Conclusions et perspectives

5 Questions Principales
La demande provoque la complexification des opérations de production si les délais et coûts sont réduits Comment réussir à fabriquer un produit dans les délais et à des coûts acceptables pour le marché ? Si le marché a besoin de produits suffisamment diversifiés, comment concevoir différents produits à partir d’un ensemble disponible de composants ? Composant A Composant B Composant C Composant D Produit X Produit Y Produit Z 1 2 3 4 Contexte industriel et scientifique Positionnement de la thèse Résultats et exemples Conclusions et perspectives

6 Options de gestion Lampel et Mintzberg (1996)
2 3 4 Contexte industriel et scientifique Positionnement de la thèse Résultats et exemples Conclusions et perspectives

7 Implications des options de gestion
Standardisation pure (tous les produits sont identiques): Cette technique permet un délai réduit et des économies d’échelle, mais les produits sont trop similaires, d’où insatisfaction des clients. Personnalisation pure (tous les produits sont différents) : - Soit : production à la commande (délai trop long…), - Soit : production pour stocks afin de respecter les délais (nombreuses immobilisations en termes de stocks et d’investissements) Personnalisation par standardisation (assemblage à la commande) : Bon compromis entre les délais, la possibilité de personnalisation des produits et la réduction des coûts 1 2 3 4 Contexte industriel et scientifique Positionnement de la thèse Résultats et exemples Conclusions et perspectives

8 La modularité de produits
La meilleure stratégie de « personnalisation par standardisation » est la Modularité (Pine 1993) Principe : à partir d’un ensemble de composants qu’on regroupe entre eux, on obtient des modules dont la combinaison permet d’obtenir les produits. 1 2 3 4 Contexte industriel et scientifique Positionnement de la thèse Résultats et exemples Conclusions et perspectives

9 Comment choisir les modules
Questions soulevées dans la littérature depuis Evans (1963) : - Comment choisir les modules ? - Quel est le choix optimal de ces assemblages ? - Combien de modules utiliser ? Différentes techniques selon Ulrich et Tung (1991) : 1 2 3 4 Contexte industriel et scientifique Positionnement de la thèse Résultats et exemples Conclusions et perspectives

10 Comment choisir les modules
1 2 3 4 Contexte industriel et scientifique Positionnement de la thèse Résultats et exemples Conclusions et perspectives

11 Plan de l’exposé Contexte industriel et scientifique
Positionnement de la thèse Résultats et exemples Conclusions et perspectives 1 2 3 4 Contexte industriel et scientifique Positionnement de la thèse Résultats et exemples Conclusions et perspectives

12 Module Bus / Plateforme
Cette thèse se concentre sur la mise en place d’une stratégie modulaire « Bus » On appelle plateforme un module « Bus » si : Il est commun à un ensemble limité de produits Il est assemblé et stocké au début du processus de production Exemple: Gonzalez (2000) 1 2 3 4 Contexte industriel et scientifique Positionnement de la thèse Résultats et exemples Conclusions et perspectives

13 Objectifs et données disponibles
Choix de la plateforme qui minimise les délais de personnalisation des produits Respect des caractéristiques des produits finaux Choix de la plateforme qui minimise le coût des produits Données disponibles sur : Les caractéristiques nécessaires des produits Le coût des composants La séquence de production 1 2 3 4 Contexte industriel et scientifique Positionnement de la thèse Résultats et exemples Conclusions et perspectives

14 Modélisation du problème
Modèle PSG (Process Sequence Graph) de Martin et Ishii (1997), 1 2 3 4 Contexte industriel et scientifique Positionnement de la thèse Résultats et exemples Conclusions et perspectives

15 Première démarche Première méthode (re-conception des produits) :
Questions : - Existe-t-il une réduction des coûts ? - Existe-t-il des versions de composants qui soient incompatibles ? - Quelle est la différence entre tous les produits P et P’ ? - Quelle est la réduction du nombre d’opérations différentes (délai de réponse) ? 1 2 3 4 Contexte industriel et scientifique Positionnement de la thèse Résultats et exemples Conclusions et perspectives

16 Exemple de la première démarche
Exemple de la première méthode (re-conception des produits) : Explique la différenciation retardée… 1 2 3 4 Contexte industriel et scientifique Positionnement de la thèse Résultats et exemples Conclusions et perspectives

17 Deuxième démarche Deuxième méthode (re-conception du processus) :
Question : Quelle est la réduction maximale du nombre total d’opérations différentes d’assemblage ? délai de fabrication en fonction du nombre total d’opérations différents…. 1 2 3 4 Contexte industriel et scientifique Positionnement de la thèse Résultats et exemples Conclusions et perspectives

18 Exemple de la deuxième démarche
Deuxième méthode (re-conception du processus) : Réduction du dealai Réduction du nombre de types de stock Exemple : Entreprise Benetton 1 2 3 4 Contexte industriel et scientifique Positionnement de la thèse Résultats et exemples Conclusions et perspectives

19 Synthèse de démarches adoptées
Définition de la re-conception du produit Définition des versions de composants de chaque produit afin d’assembler les composants communs au début de la ligne. Définition de la re-conception du processus Définition de l’ordre optimal du processus afin d’avoir des composants communs au début de la ligne. Re-conception des produits et de leur processus de production en vue d’une production ayant des plateformes en stock. En synthèse la problématique est… 1 2 3 4 Contexte industriel et scientifique Positionnement de la thèse Résultats et exemples Conclusions et perspectives

20 Plan de l’exposé Contexte industriel et scientifique
Positionnement de la thèse Résultats et exemples Conclusions et perspectives 1 2 3 4 Contexte industriel et scientifique Positionnement de la thèse Résultats et exemples Conclusions et perspectives

21 Méthode 1: re-conception du produit
Problème d’optimisation Min f(x) : sous contraintes A = Coût des versions des composants des produits B = Réduction des différences entre les ensembles P et P’ par rapport à certaines spécifications (ou caractéristiques) C = Réduction du nombre total d’opérations différentes A, B et C en fonction de la variable de décision: X → : L’utilisation de la version du produit « k » dans le produit « v » par rapport à un type de composant « j » Variable binaire…. 1 2 3 4 Contexte industriel et scientifique Positionnement de la thèse Résultats et exemples Conclusions et perspectives

22 Méthode 1: re-conception du produit
Problème d’optimisation Min f(x) : Sous contraintes A = Coût des versions des composants des produits B = Réduction des différences entre les ensembles P et P’ par rapport à certaines spécifications (ou caractéristiques) C = Réduction du nombre total d’opérations différentes Minimisation de : 1 2 3 4 Contexte industriel et scientifique Positionnement de la thèse Résultats et exemples Conclusions et perspectives

23 Méthode 1: Contraintes du problème
Cohérence entre les différentes versions de composants Une version de chaque type de composants pour chaque produit Problème : Comment trouver la solution ? - Méthode exacte ? - Résolution par approximation ? 1 2 3 4 Contexte industriel et scientifique Positionnement de la thèse Résultats et exemples Conclusions et perspectives

24 Méthode 1: Comment l’optimiser ?
Le choix dépend : du nombre de combinaisons valides des versions de composants (pour chaque produit) Inconvénient sur le problème d’optimisation : Beaucoup de combinaisons possibles Démarche adoptée : Comme méthode exacte, on a développé un algorithme en « Branch and Bound » si le nombre de combinaisons valides est faible. Comme méthode d’approximation, on a développé un algorithme en « Recuit simulé» si le nombre de combinaisons valides est important. 1 2 3 4 Contexte industriel et scientifique Positionnement de la thèse Résultats et exemples Conclusions et perspectives

25 Méthode 1: données nécessaires
Informations données pour la résolution du problème d’optimisation : - Diagramme initial PSG (versions de composants) Coûts des versions des composants (sur diagramme PSG) Caractéristiques nécessaires des produits finaux Compatibilité (cohérence) entre versions de composants Hauteur Longueur Poids Produit 1 50 cm 35 cm 2 kg Produit 2 60 cm 20 cm 6 kg Produit 3 70 cm 10 cm 3 kg 1 2 3 4 Contexte industriel et scientifique Positionnement de la thèse Résultats et exemples Conclusions et perspectives

26 Compatibilité entre versions
1 2 3 4 Contexte industriel et scientifique Positionnement de la thèse Résultats et exemples Conclusions et perspectives

27 Diagramme PSG initial PSG initial…..
1 2 3 4 Contexte industriel et scientifique Positionnement de la thèse Résultats et exemples Conclusions et perspectives

28 Méthode 1: Test avec Branch & Bound
Un type de composant est compatible : 1 2 3 4 Contexte industriel et scientifique Positionnement de la thèse Résultats et exemples Conclusions et perspectives

29 Méthode 1: Test avec Branch & Bound
Importance de la réduction de l’écart entre P et P’ 1 2 3 4 Contexte industriel et scientifique Positionnement de la thèse Résultats et exemples Conclusions et perspectives

30 Résultats de Branch & Bound
Importance de la réduction des coûts. 1 2 3 4 Contexte industriel et scientifique Positionnement de la thèse Résultats et exemples Conclusions et perspectives

31 Recherche d’explication
Analyse… 1 2 3 4 Contexte industriel et scientifique Positionnement de la thèse Résultats et exemples Conclusions et perspectives

32 Recherche d’explication
Choix de la version du produit « x » : importance de la réduction du coût des produits : importance de la réduction de l’écart moyen des spécifications entre tout produit P et P’ Réduction de versions Réduction d’écart par rapport a certains specifications 1 2 3 4 Contexte industriel et scientifique Positionnement de la thèse Résultats et exemples Conclusions et perspectives

33 Recherche d’explication
Choix de la version du produit « x » : importance de la réduction du coût des produits : importance de la réduction de l’écart moyen des spécifications entre tout produit P et P’ Réduction de versions Réduction d’écart par rapport a certains specifications 1 2 3 4 Contexte industriel et scientifique Positionnement de la thèse Résultats et exemples Conclusions et perspectives

34 Résultats de Branch & Bound
Test de réduction de coûts… Choix de la version du produit « x » Choix de la version du produit « x » Lorsqu’un type de composant a une influence sur la différenciation des produits et que les économies de substitution justifient le changement de version d’un composant, il est plus pertinent de réutiliser la version la moins chère. 1 2 3 4 Contexte industriel et scientifique Positionnement de la thèse Résultats et exemples Conclusions et perspectives

35 Méthode 1: Test avec Recuit simulé
Résultats de l’algorithme en Recuit Simulé : Contraintes : - compatibilité entre les différentes versions de composants - une version de chaque type de composants pour chaque produit : Relaxation lagrangienne de contraintes 1 2 3 4 Contexte industriel et scientifique Positionnement de la thèse Résultats et exemples Conclusions et perspectives

36 Résultats avec Recuit simulé
Une augmentation de l’importance de la réduction des coûts a pour conséquences : - de minimiser le nombre d’opérations différentes - de minimiser le nombre de versions de composants - d’augmenter l’écart des spécifications entre P et P’ 1 2 3 4 Contexte industriel et scientifique Positionnement de la thèse Résultats et exemples Conclusions et perspectives

37 Résultats avec Recuit simulé
Une augmentation de l’importance de la réduction l’écart moyen entre P et P’ a pour conséquences : - d’augmenter le nombre d’opérations différentes (plus de délais) - d’augmenter le nombre de versions de composants (€) - de minimiser l’écart des spécifications entre P et P’. 1 2 3 4 Contexte industriel et scientifique Positionnement de la thèse Résultats et exemples Conclusions et perspectives

38 Résultats avec Recuit simulé
Conclusion : - la réduction du nombre d’opérations différentes, la réduction des coûts, et la possibilité d’employer des plateformes peuvent se faire au détriment de la satisfaction des clients. Parce que un écart important de spécifications entre P et P’ ne satisfais pas les clients….. 1 2 3 4 Contexte industriel et scientifique Positionnement de la thèse Résultats et exemples Conclusions et perspectives

39 Méthode 2: re-conception du processus
Deuxième méthode (re-conception du processus) : 1 2 3 4 Contexte industriel et scientifique Positionnement de la thèse Résultats et exemples Conclusions et perspectives

40 Méthode 2: Exemple utilisé
Vitre Assise de vitre tachymètre Indicateur de température Indicateur de vitesse Corps du combiné Jauge à essence Témoins lumineux Carte électronique Indicateur de transmission automatique Exemple : Tableau de bord de voiture Martin et Ishii (1997) 1 2 3 4 Contexte industriel et scientifique Positionnement de la thèse Résultats et exemples Conclusions et perspectives

41 Diagramme PSG initial PSG : Source : Martin et Ishii (1997)
2 3 4 Contexte industriel et scientifique Positionnement de la thèse Résultats et exemples Conclusions et perspectives

42 Méthode 2: re-conception du processus
Problème d’optimisation Min f(s) : Nombre total d’opérations différentes Variable de décision: 1 2 3 4 Contexte industriel et scientifique Positionnement de la thèse Résultats et exemples Conclusions et perspectives

43 Exemple de la variable de décision
Composant type 2 1 2 3 4 Contexte industriel et scientifique Positionnement de la thèse Résultats et exemples Conclusions et perspectives

44 Exemple de la variable de décision
Étape de la séquence « s » Z 1 2 3 . Z Composant type « j » 1 2 3 4 Contexte industriel et scientifique Positionnement de la thèse Résultats et exemples Conclusions et perspectives

45 Méthode 2: Contraintes du problème
Une étape (opération de la séquence) par type de composant : Certains composants ne peuvent pas être assemblés avant d’autres : Comment trouver la solution ? - Méthode d’optimisation exacte ? - Méthode d’optimisation par approximation ? 1 2 3 4 Contexte industriel et scientifique Positionnement de la thèse Résultats et exemples Conclusions et perspectives

46 Méthode 1: Comment l’optimiser
Démarche adoptée : Comme méthode exacte on a développé un algorithme en « Branch and Bound » si le nombre de permutations valides est apparemment faible. Dans le cas contraire, comme méthode d’approximation on a développé un algorithme « génétique » Informations données au problème d’optimisation : - Modèle initial PSG - Restrictions de précédence (quels composants peuvent être assemblés avant d’autres) 1 2 3 4 Contexte industriel et scientifique Positionnement de la thèse Résultats et exemples Conclusions et perspectives

47 Méthode 2: Test de l’algorithme génétique
Résultats de l’algorithme génétique : Contraintes : - Une étape (opération de la séquence) par composant - Certains composants ne peuvent pas être assemblés avant d’autres : Relaxation lagrangienne de contraintes 1 2 3 4 Contexte industriel et scientifique Positionnement de la thèse Résultats et exemples Conclusions et perspectives

48 Méthode 2: Test de l’algorithme génétique
Variable de décision : s Z 1 2 3 . Z j Valeur du gène Valeur du gène Individu Optimisation de générations de matrices (ou individus) avec différents opérateurs : Sélection, Croisement, Mutation, Inversion, Mutation Cataclysmique (Eshelman, 1991) 1 2 3 4 Contexte industriel et scientifique Positionnement de la thèse Résultats et exemples Conclusions et perspectives

49 Méthode 2: Test de l’algorithme génétique
Résultats de simulation : 75 1 2 3 4 Contexte industriel et scientifique Positionnement de la thèse Résultats et exemples Conclusions et perspectives

50 Méthode 2: Résultats Source : Jose et Tollenaere (2005)
C’est au concepteur de choisir les plateformes Source : Jose et Tollenaere (2005) 1 2 3 4 Contexte industriel et scientifique Positionnement de la thèse Résultats et exemples Conclusions et perspectives

51 Plan de l’exposé Contexte industriel et scientifique
Positionnement de la thèse Résultats et exemples Conclusions et perspectives 1 2 3 4 Contexte industriel et scientifique Positionnement de la thèse Résultats et exemples Conclusions et perspectives

52 Conclusions Étude de la re-conception du produit
La compatibilité des composants permet d’optimiser le choix des versions de composants dans les produits. La compatibilité des versions de composants permet de réduire le nombre total d’opérations différentes d’assemblage La réduction du nombre total d’opérations différentes permet de construire des plateformes - Étude de la re-conception du processus La réorganisation du processus permet de réduire le nombre total d’opérations différentes d’assemblage Prenant en compte la réduction du coût et le respect des spécifications originales des produits. 1 2 3 4 Contexte industriel et scientifique Positionnement de la thèse Résultats et exemples Conclusions et perspectives

53 Perspectives Intégration des deux méthodes
Tests des autres méthodes ou algorithmes d’optimisation Application dans des cas réels Modification et test des autres critères assignation des coûts de stockage à chaque composant différent analyse de la demande des produits Analyser une option où les produits suivent une séquence différente d’assemblage 1 2 3 4 Contexte industriel et scientifique Positionnement de la thèse Résultats et exemples Conclusions et perspectives

54 Merci….


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