Sur lévaluation de la flexibilité de latelier montage dans une usine terminale automobile Soutenance de thèse du 18 Décembre 2006 Directeurs de thèse Yannick.

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1 Sur lévaluation de la flexibilité de latelier montage dans une usine terminale automobile Soutenance de thèse du 18 Décembre 2006 Directeurs de thèse Yannick Frein et Gülgün Alpan Encadrement PSA Stéphane Noiré et Vincent Bernier Aymeric Lesert

2 2/37 18/12/2006 Contexte général Pour gagner des parts de marché Une grande variété de véhicules et doptions Pour produire ces véhicules Besoin dun outil de production flexible à moindre coût Flexibilité dune usine terminale automobile Capacité des moyens de production à répondre à la variation commerciale et aux aléas Contexte – Existant – Contraintes – Interactions – Mesure - Conclusion 1913-1916 3095 véhicules 2006 Plus de 3.000.000 véhicules

3 3/37 18/12/2006 Contexte général - Une usine terminale automobile Identifier les besoins de flexibilité Dimensionner latelier montage avec flexibilité juste nécessaire pour garantir la production des commandes au moindre coût Contexte – Existant – Contraintes – Interactions – Mesure - Conclusion Par mois et par type de véhicules, nous produisons en moyenne de 2 et 4 véhicules

4 4/37 18/12/2006 Besoin de flexibilité Dimensionnement de latelier montage Séquencement Production 1 fois/mois J-5 J Données prévisionnelles Commandes des clients Erreurs de prévisions Variations quotidiennes de mix Aléas de production Contexte – Existant – Contraintes – Interactions – Mesure - Conclusion

5 5/37 18/12/2006 Besoin de flexibilité - Analyse statistique Prévision 120 véhicules Commerce Production Marge de Sécurisation accordée au commerce 20 véhicules 307 Break Capacité journalière de production de la ligne 600 véhicules Marge de Sécurisation demandée à la production 30 véhicules 55% 85% 96% Contexte – Existant – Contraintes – Interactions – Mesure - Conclusion La définition des marges de sécurisation est cohérente Comment cette flexibilité est-elle mise en place ?

6 6/37 18/12/2006 Contexte scientifique [Baratou, 1998][Joly, 2004] [Boutevin, 2003] Approche classique en deux temps : Léquilibrage de la ligne dassemblage Le séquencement des produits [Thomopoulos, 1969] Contexte – Existant – Contraintes – Interactions – Mesure - Conclusion Nos travaux portent sur linterface entre ces deux étapes

7 7/37 18/12/2006 I. Lanalyse de lexistant II. Les contraintes despacement III. Les interactions de contraintes IV. La mesure de la flexibilité Démarche de la thèse

8 8/37 18/12/2006 Pas de travail Opérateur 307 5 Portes 307 Break 307 3 Portes 307 3 Portes 307 3 Portes Temps cycle Temps de travail Lopérateur a pris du retard et ne le récupère pas immédiatement Lanalyse de lexistant – Déplacement dun opérateur Temps cycle Ce pic de charge est volontaire car il permet de minimiser les coûts Contexte – Existant – Contraintes – Interactions – Mesure - Conclusion Espace de travail de lopérateur Ce véhicule a provoqué un pic de charge

9 9/37 18/12/2006 Lopérateur ne peut pas traiter ce véhicule car il sort de son espace de travail 307 – 5 Portes 307 - Break 307 – 3 Portes Lopérateur ne connaît pas de difficulté Ce véhicule déclenche une « alerte » Lanalyse de lexistant – Objectif du séquencement Contexte – Existant – Contraintes – Interactions – Mesure - Conclusion Minimiser le nombre dalertes Un opérateur polyvalent intervient pour traiter ce véhicule 307 – 5 Portes 307 - Break 307 – 3 Portes Lopérateur connaît une difficulté 307 - Break

10 10/37 18/12/2006 Lanalyse de lexistant – Lapproche classique Contexte – Existant – Contraintes – Interactions – Mesure - Conclusion Définir une contrainte despacement Critère : caractérisation dun ensemble de véhicules Ratio N/P : espacement des véhicules répondant au critére Minimiser le nombre de non respects

11 11/37 18/12/2006 Lanalyse de lexistant – Calcul du ratio N/P Contexte – Existant – Contraintes – Interactions – Mesure - Conclusion Prévision 120 véhicules Commerce Production 307 Break Capacité journalière de production de la ligne 600 véhicules Marge de Sécurisation demandée à la production 30 véhicules Calcul du ratio N/P 1/4 Ce calcul représente ce quil faut produire

12 12/37 18/12/2006 Les critères sont définis en fonction de lexpérience Incohérences entre : La minimisation du nombre de non respects La minimisation du nombre dalertes Lanalyse de lexistant - Observations terrains Contexte – Existant – Contraintes – Interactions – Mesure - Conclusion

13 13/37 18/12/2006 Nouvel algorithme de séquencement Définition des contraintes despacement Le critère Le ratio N/P Lanalyse de lexistant – Deux approches possibles Contexte – Existant – Contraintes – Interactions – Mesure - Conclusion [El Hadj, 2007]

14 14/37 18/12/2006 I. Lanalyse de lexistant II. Les contraintes despacement III. Les interactions de contraintes IV. La mesure de la flexibilité Démarche de la thèse

15 15/37 18/12/2006 Les contraintes despacement - Un critère difficile à définir Véhicules sans pic de charge Véhicules avec pic de charge Poste de travail Temps cycle Temps Charge de travail de lopérateur Véhicules Véhicules responsables des alertes Véhicules à espacer Contexte – Existant – Contraintes – Interactions – Mesure - Conclusion Un critère par poste de travail Un critère pour plusieurs postes de travail

16 16/37 18/12/2006 Les contraintes despacement – Pertinence dun critère Contexte – Existant – Contraintes – Interactions – Mesure - Conclusion 520 480 Temps cycle Temps Véhicules 30470 Critère de la contrainte Véhicules sans pic de charge Véhicules avec pic de charge 500 Utile pour évaluer la pertinence dun critère

17 17/37 18/12/2006 Les contraintes despacement – 5 caractérisations possibles Poste contraint Poste impacté Poste sous contraint Poste sur contraint Poste non impacté [Giard et al, 2006] Difficulté à hiérarchiser ces 3 types de relation Contexte – Existant – Contraintes – Interactions – Mesure - Conclusion

18 18/37 18/12/2006 Les contraintes despacement - Un indicateur de pertinence Contexte – Existant – Contraintes – Interactions – Mesure - Conclusion 520 480 Temps cycle Temps Véhicules 30470 Critère de la contrainte Véhicules sans pic de charge Véhicules avec pic de charge

19 19/37 18/12/2006 Poste contraint Poste impacté Poste sous contraint Poste sur contraint Poste non impacté Les contraintes despacement - Un indicateur de pertinence Contexte – Existant – Contraintes – Interactions – Mesure - Conclusion

20 20/37 18/12/2006 Les contraintes despacement - Matrice des relations Outil évaluant la pertinence du critère des contraintes despacement par rapport aux véhicules à espacer Contexte – Existant – Contraintes – Interactions – Mesure - Conclusion

21 21/37 18/12/2006 Les contraintes despacement - Calcul du ratio N/P Inspiration des travaux de [Giard et al, 2006] Proposition dune extension de ce calcul à plusieurs postes de travail Contexte – Existant – Contraintes – Interactions – Mesure - Conclusion Poste de travail Temps cycle Temps Charge de travail de lopérateur Véhicules Véhicules sans pic de charge Véhicules avec pic de charge [Giard et al, 2006] Ce calcul représente ce quil est possible de produire

22 22/37 18/12/2006 Les contraintes despacement – Les apports de la méthode Nombre de non respects : 0 Nombre dalertes : 150 Nombre dalertes + non respects : 0 Nombre de non respects : 184 Nombre dalertes : 61 Nombre dalertes + non respects : 55 Contexte – Existant – Contraintes – Interactions – Mesure - Conclusion Comparaison entre deux jeux de 11 contraintes despacement Meilleure cohérence entre les alertes et les non respects

23 23/37 18/12/2006 I. Lanalyse de lexistant II. Les contraintes despacement III. Les interactions de contraintes IV. La mesure de la flexibilité Démarche de la thèse

24 24/37 18/12/2006 ABQuantité Type Ø Sans qØqØ Type BSansAvec qBqB Type AAvecSans qAqA Type A+BAvec q AB 69 18 Les interactions de contraintes - Caractérisation NAVX X X X X O CDX X X X X X X X X 3PX X X X O O 5P X X X X X X X X X Contexte – Existant – Contraintes – Interactions – Mesure - Conclusion La difficulté varie en fonction du nombre de véhicules avec A et B Ratios 1/31/2 Options Croisées 9 3 0 6 Options exclusives 3 9 6 0 1 non respect2 non respects

25 25/37 18/12/2006 Les interactions de contraintes – Lindicateur PPLI [Lesert et al, 2005] Contexte – Existant – Contraintes – Interactions – Mesure - Conclusion [Lesert et al, 2006] Indicateur évaluant la difficulté à respecter deux contraintes despacement simultanément Approximation du nombre de non respects Évaluation par construction utilisant un algorithme simple et rapide Une borne supérieure pour le problème de séquencement limité à deux contraintes despacement

26 26/37 18/12/2006 Les interactions de contraintes – Résultats numériques Contexte – Existant – Contraintes – Interactions – Mesure - Conclusion Nombre de véhicules ayant les deux options simultanément Nombre de non respects Les options exclusivesLes options croisées Qa=120,Qb=128,Qtot=300 Na/Pa=2/5 et Nb/Pb=3/7 Outil de séquencement PSA Indicateur PPLI

27 27/37 18/12/2006 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 Conjecture : Il existe une séquence respectant les deux contraintes dans le cas où Cette conjecture a été démontrée pour Conjecture : Il existe une séquence respectant les deux contraintes dans le cas où Cette conjecture a été démontrée pour Les interactions de contraintes - 4 formes caractéristiques Contexte – Existant – Contraintes – Interactions – Mesure - Conclusion Les interactions de contraintes – 1 conjecture 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

28 28/37 18/12/2006 Les interactions de contraintes - Outil daide à lanalyse Valeur de lindicateur PPLI pour le couple (CJ27O003, CJ23O015) Valeur de lindicateur PPLI pour le couple (CJ27O003, CJ23O015) Soit le programme de production dune journée à séquencer Contexte – Existant – Contraintes – Interactions – Mesure - Conclusion Outil identifiant les couples de contraintes difficiles à respecter

29 29/37 18/12/2006 I. Lanalyse de lexistant II. Les contraintes despacement III. Les interactions de contraintes IV. La mesure de la flexibilité Démarche de la thèse

30 30/37 18/12/2006 La mesure de la flexibilité – La capacité maximale La capacité maximale dépend de la charge de travail des opérateurs concernés Contexte – Existant – Contraintes – Interactions – Mesure - Conclusion Prévision 120 véhicules Commerce Production Marge de Sécurisation accordée au commerce 20 véhicules 307 Break Capacité journalière de production de la ligne 600 véhicules Marge de Sécurisation demandée à la production 30 véhicules Qmax=N/P*600

31 31/37 18/12/2006 Poste de travail / Contrainte despacement Surdimensionné Insuffisamment dimensionné pour le commerce Sous dimensionné Risque de non absorption des aléas La mesure de la flexibilité – Catégorisation dun poste [Parker et al, 1999] Identifier les postes de travail nécessitant un ajustement Contexte – Existant – Contraintes – Interactions – Mesure - Conclusion Prévision Commerce Production Qmax

32 32/37 18/12/2006 La mesure de la flexibilité - Application à un cas réel Contexte – Existant – Contraintes – Interactions – Mesure - Conclusion La méthode proposée établit une interface entre léquilibrage et le séquencement Sevel Nord – Mai 2006 Postes de travail Alertes Surdimensionné Insuffisamment dimensionné pour le commerce Sous dimensionné Risque de non absorption des aléas 35,0% 194 8,8% 4,6% 51,6% 92,3% 1057 5,0% 0,2% 2,5%

33 33/37 18/12/2006 Conclusion et perspectives

34 34/37 18/12/2006 Conclusion - Contributions scientifiques Nouvelle approche du problème de séquencement des véhicules Formalisation de la définition des contraintes despacement Caractérisation de la relation entre les pics de charge et le critère des contraintes Proposition dun indicateur de pertinence Méthodologie pour calculer un ratio Modélisation des interactions de contraintes Nouvelle méthode de classification des postes de travail Interface entre léquilibrage et le séquencement Contexte – Existant – Contraintes – Interactions – Mesure - Conclusion

35 35/37 18/12/2006 Conclusion - Contributions industrielles Amélioration du respect des contraintes industrielles Matrice des relations (disponible en Janvier 2007) Proposition dune méthodologie pour définir les contraintes despacement (En cours de diffusion) Outil daide à lanalyse des interactions (prototype opérationnel en cours de déploiement depuis Décembre 2006) Préconisation pour léquilibrage des postes de travail Contexte – Existant – Contraintes – Interactions – Mesure - Conclusion

36 36/37 18/12/2006 Perspectives Définition automatique des contraintes despacement Nouvelle approche de léquilibrage Nouvelle méthode dévaluation des marges de sécurisation Contexte – Existant – Contraintes – Interactions – Mesure - Conclusion

37 37/37 18/12/2006 Merci de votre attention Sur lévaluation de la flexibilité au montage dans une usine terminale automobile