September 30, 2014 Dawn Cullity Bernadette Ferro Kent Phillippe
Modélisation dun atelier de forge par un Job-Shop flexible Anthony Caumond Phillippe Lacomme...
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Modélisation d’un atelier de forge par un Job-Shop flexible
Anthony Caumond
Phillippe Lacomme
Nikolay Tchernev Réunion Bermudes du 27/09/02
Réunion BERMUDES du 27/09/02 T2
• L’entreprise
• L’atelier de forge
• Le problème à résoudre
• La démarche de modélisation
• Le problème théorique
• Les modèles
• Une approche d’optimisation
Plan de l’exposé
L’entreprise :L’entreprise :
• Le marché
• Le processus de fabrication
Réunion BERMUDES du 27/09/02 T4
• Fabrication d’alliages de fer– super alliages, alliages rapides, ...
• Clients– aérospatiale, armement, énergie, automobile,
outillage, médical, construction mécanique
L’entreprise marché
Réunion BERMUDES du 27/09/02 T5
L’entreprise processus de fabrication
L’atelier de forgeL’atelier de forge
• Contexte
• Schéma physique
• Différents types de flux
• Unité de flux
Réunion BERMUDES du 27/09/02 T7
L’atelier de forge Contexte
stock
Acièrie
dem ande m éta l pour unecom m ande entière
dé la i, passage dansd 'au tres services
ordonnanceur
com m andesva lides
sem ainescouran tes e tp récédentes
/H/ ressource
s s2 s3 s5 s6s5ja lonnées à la
sem aine
com m andes
p lanneur
planification au plus
tard à capacité infinie
planification opérationnelle
Réunion BERMUDES du 27/09/02 T8
L’atelier de forge Schéma physique
Pont36
Pont22
GLAMAP resse4500 T
5T1
8T
FD29
FD16FD15FD17FD
65FD66
FD67
FD34
P resse2500 T
FD14
FD13
FD12FD
11
FD10
S M X
5T2
3T
Pont23
FD4
FD5
S M XT
3T3
Réunion BERMUDES du 27/09/02 T9
L’atelier de forge Les différents types de flux
stock
sortie
SMX
4500T
2500T
1 23'
Flux type Flow-Shop hybride
Réunion BERMUDES du 27/09/02 T10
L’atelier de forge Les différents types de flux
Retour sur l’étage 1
stock
sortie
SMX
4500T
2500T
1 24'
3four de
remise au feu
four dechauffe
Réunion BERMUDES du 27/09/02 T11
L’atelier de forge Les différents types de flux
Changement de ressource sur l’étage 2
stock
sortie
SMX
4500T
2500T
1 2
43 5
Réunion BERMUDES du 27/09/02 T12
Le modèle Unité de flux
Job
Gamme
Opération
Lot de type2
Pièce
Lot de type1
Machineétage 2
Liste demachinesétage 1
lot detype 2
lot detype 2
lot detype 1
stock sortie
SMX
4500T
2500T
Le problème à résoudreLe problème à résoudre
• Problèmes théoriques sous-jacents
• Lien entre les problèmes
• Contraintes
• But
Réunion BERMUDES du 27/09/02 T14
Le problème à résoudre Problèmes théoriques sous jacent
• Problèmes de planification
– Ordonnancer les jobs
– Planifier les opérations
– Constituer les lots à l’étage 1
– Affecter les lots aux machines
– Affecter les gammes aux jobs
– Ranger les pièces des lots dans les
machines (Bin Packing)
Réunion BERMUDES du 27/09/02 T15
Le problème à résoudre Lien entre les problèmes
Bin Packing
Planification desopérations
Ordonnancementdes Jobs
Affectationaux fours Affectation aux
Presses affectationgamme / job
Constitution de lots
Réunion BERMUDES du 27/09/02 T16
Le problème à résoudre Contraintes
• Ordonnancer les jobs– contraintes temporelles (entre les jobs)– dates de début de traitement au plus tôt ou
imposées
• Planifier les opérations– changement d’outil étage 1 et 2– contraintes de regroupement à l’étage 2– « durée de traitement» comprise dans un intervalle
donné (Etage 1)– l’intervalle dépend des pièces affectées au lot
Réunion BERMUDES du 27/09/02 T17
Le problème à résoudre Contraintes
• Constitution de lots– compatibilité des pièces dans les lots– lots prédéfinis (lots étage 2 et certains lots étage 1)– l'intersection des intervalles des temps de
traitement des pièces est non nulle
• Affectation lot/machine étage 2 (gamme / job)
• Affectation lot / machine étage 1– plages d’ouverture des machines– contrainte entre le lot et la machine– contrainte entre les pièces du lot et la machine
Réunion BERMUDES du 27/09/02 T18
Le problème à résoudre But
• Créer un outil d’Aide à la Décision pour– la planification de l’atelier
• En vue de :– prendre en compte les aléas de fonctionnement– augmenter l’horizon de planification– formaliser le savoir-faire
• Contrainte sur l’outil:– un outil 'rapide'– un outil mode interactif
Le modèleLe modèle
• Schéma du modèle
• Hypothèses simplificatrices
• Démarche de modélisation
Réunion BERMUDES du 27/09/02 T20
Le modèle Schéma du modèle
stockd 'entrée
stock desortie
lo t é tage 1lo t é tage 2k lo t é tage 2k+1,
k>0lo t é tage 2k lo t é tage 2k+1,
k>0
lo t é tage 2k
C entre décis ionne l
Réunion BERMUDES du 27/09/02 T21
Le modèle Démarche de modélisation
• Etape 1. Approche fonctionnelle SADT
• Etape 2. Validation du modèle SADT
• Etape 3. Extraction des données
• Etape 4. Approche Objets
• Etape 5. Modèle mathématique
Réunion BERMUDES du 27/09/02 T22
Le modèle Hypothèses simplificatrices
• l'étage 2 est l'étage goulet
• l'étage 1 de capacité suffisante par rapport à
l'étage 2
• Optimisation avec capacité infinie à l'étage 1
L’approche d’optimisationL’approche d’optimisation
• Le couplage triple : principe
• Le couplage triple : application
• Principe de l’heuristique
• Déroulement d’un exemple
• Extensions
Réunion BERMUDES du 27/09/02 T24
L’approche d’optimisation Le couplage triple: principe
Module d’optimisation
Module d'évaluation
Etat courant
Décision de gestion
Ordonnancement
Evaluation
Règles de gestion
Planification
Réunion BERMUDES du 27/09/02 T25
L’approche d’optimisation Le couplage triple: application
Module d’optimisation
Module d'évaluation
Règles de gestion
R0: Calcul des datesdes opérations en
fonction de l’ordonnancement
Métaheuristique sur l’ordonnancement des pièces
Réunion BERMUDES du 27/09/02 T26
L’approche d’optimisation Principe de l’heuristique
Placer les jobs en respectant l'ordonnancement– placer les opérations au plus tôt– ne pas remettre en cause les jobs précédents dans
l'ordonnancement
• But : construire un échéancier valide d’opérations
• Données d’entrée : ordonnancement des jobs
• Données de sortie : affectation job/gamme, date de début des opérations
Réunion BERMUDES du 27/09/02 T27
L’approche d’optimisation Déroulement d’un exemple
0 1
tem ps
m ach ine
2
50 8 11 12 16
M 1
M 1
0
2
m achine
tem ps
103
975 1612118
M 1 2
m achine
tem ps
10
16-7=9>7
3 4
0 75 1612118
Réunion BERMUDES du 27/09/02 T28
L’approche d’optimisation Déroulement d’un exemple
M 1 2
m achine
tem ps
10
16
3
0 65 12118
M 1 2
m achine
tem ps
10 3
0 65 12118
4
16 18
43M 1 2
m achine
tem ps
10 5 6
65 12118 16 18 20 23210
Réunion BERMUDES du 27/09/02 T29
Heuristique Extensions
Extension 1:Changement d’outil ajouter le temps de
changement d’outil aux temps de traitement
Extension 2 :Prise en compte de plusieurs machines
dupliquer les échéanciers
Extension 3 :Affectation gamme / job meilleure solution
locale
Résultats: Taille de résultats100 000 itérations
Jeu de données généré aléatoirement
Jeu de données réel
Nombre d’OF 8 16 100 200 100 200
Temps de calcul 29 26 268 628 100 250
Dernière amélioration
milliers d’itérations11 17 93 87 80 30
Makespan 73 89 588 1185 2675 7178
Tx d’utilisation %
Machine 1 50 68 67 61 44 33
Machine 2 67 47 68 65 95 95
Machine 3 60 65 60 70 35 35
Conclusion
• Modélisation complète du système– Formalisation de la connaissance (SADT,
modèle objet, ...)– Validation des modèles
• Proposition d’outils et de méthodes d’optimisation
• Conception d’un outil d’Aide à la Décision