Systemic design methodology for changeable manufacturing systems

par Nadège Benkamoun

Thèse de doctorat en Génie Industriel

Sous la direction de Michel Dhome.

Soutenue le 02-09-2016

à Clermont-Ferrand 2 , dans le cadre de École doctorale des sciences pour l'ingénieur (Clermont-Ferrand) , en partenariat avec Institut Pascal (Aubière, Puy-de-Dôme) (laboratoire) et de Institut Pascal (laboratoire) .

Le président du jury était Pierre Castagna.

Le jury était composé de Michel Dhome, Khalid Kouiss, Anne-Lise Huyet, Waguih H. ElMaraghy.

Les rapporteurs étaient Alain Bernard, Claudia Eckert.

  • Titre traduit

    Méthodologie de conception systématique pour les systèmes de production changeables


  • Résumé

    Les systèmes de production sont devenus des systèmes de grande échelle dont la complexité est accentuée par des contextes marqués de plus en plus par le changement. La capacité des systèmes a répondre au changement – appelée également changea-bilité – est reconnue comme étant une propriété essentielle pour leur cycle de vie, aussi bien dans le domaine des systèmes de production que dans le domaine de la conception en ingénierie. Au regard de la complexité des systèmes de production changeables, la méthodologie proposée par cette thèse a pour objectif de supporter la change-abilité dans la conception en souscrivant au domaine de l’ingénierie des systèmes. La première contribution est un formalisme pour la modélisation des systèmes changeables étayé d’après les principes de la conception systémique. Les concepts de flexibilité et de reconfigurabilité ne sont ici pas limités à des composants organiques du système, mais englobent l’ensemble des artefacts d’ingénierie dans le domaine du problème (exigences) et le domaine de la solution (blocs structurels). La deuxième contribution est une méthodologie pour la conception et la gestion des systèmes changeables. Elle repose sur un modèle du cycle de vie des systèmes changeables où des phases de conception des capacités de change-abilité du système s’alternent avec des phases de reconception tirant bénéfice de ces capacités existantes. Ces processus complémentaires garantissent la cohérence entre les décisions de conception pour intégrer et réutiliser des capacités de change-abilité, augmentant alors leurs potentiels tout au long du cycle de vie des systèmes complexes. Les concepts et les méthodologies développés ont été validés par des projets de conception de systèmes de production chez un équipementier automobile. Enfin, des développements possibles d’outils d’aide à la conception supportant la méthodologie proposée sont discutés.


  • Résumé

    Manufacturing systems have become large scale systems with increasing complexity particularly magnified by highly changing contexts. The system’s ability to cope with change (i.e. changeability) is recognized as a critical lifecycle property in the manufacturing system and engineering design domains. Given the complexity of changeable manufacturing systems, the proposed methodology of this dissertation aims to support design of changeability in subscribing to the domain of system engineering. The first contribution is a formalism for modeling changeability in a systemic way. Flexibility and reconfigurability paradigms are not limited to physical components of the system, but to the overall system architecture that encompasses all engineering artifacts relating to the designed system in both the requirements and physical solution domains. The second contribution is the methodology for the design and the management of changeability. The methodology utilizes a lifecycle model for changeable systems, in which design for changeability phases alternate with re-design phases that embrace and benefit from the existing changeability capabilities. These complementary processes allow a better consistency between design decisions to embed and reuse changeability, increasing changeability potential during the lifecycle of complex systems. The developed concepts and methodologies are validated in manufacturing system design projects from an automotive supplier. Finally, perspectives on design tools assisting the proposed methodology are discussed.


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