Aide au séquencement des produits sur une ligne de fabrication multi-modèles : respect des règles de séquencement et lissage de la charge de travail

par Georges Comby

Thèse de doctorat en Productique

Sous la direction de Frédérique Biennier.

Soutenue en 1996

à Lyon, INSA , dans le cadre de école doctorale non créée , en partenariat avec PRISMa - Laboratoire de Productique et d'Informatique des Systèmes Manufacturiers (Lyon-Villeurbanne) (laboratoire) .

mots clés

• Production -- Planification
• Fabrication, Systèmes flexibles de
• Automobiles -- Industrie et commerce

Résumé

Pour gérer la diversité sur les lignes d'assemblage multi-modèles (Mixed-Model Assembly Lines), le séquencement - choix de l'ordre dans lequel les produits seront fabriqués - est important : il conditionne non seulement la faisabilité de la production, par des règles de séquencement (contraintes de succession), mais aussi le coût de cette production, en particulier le lissage de la charge de travail des ressources sur la ligne. Pour prendre en compte simultanément différents objectifs, nous proposons une architecture d'aide au séquencement modulaire, basée sur un couplage entre optimisation et simulation. Une maquette réalisée autour de cette architecture a montré sa faisabilité. De plus, pour assurer la pérennité de cette architecture et sa portabilité, un modèle conceptuel des données utilisées par le séquencement est proposé, ce qui permet l'intégration de l'aide au séquencement dans le système d'information de l'entreprise. L'optimisation choisit une séquence partielle (construction progressive) ou globale (affinements successifs par voisinages), et les différentes séquences sont évaluées par la simulation, au moyen d'une fonction coût. Pour calculer ce coût, une typologie des règles de séquencement est proposée : répartition des produits, ratios de production, position imposée ou souhaitée, placer au plus tôt ou au plus tard, ratio orienté et rafale; chaque type de règle étant modélisé par deux métriques: constructive et évaluative. En ce qui concerne le lissage de la charge de travail, la ligne d'assemblage à fonctionnement synchronisée (typiquement : ligne tractée) est modélisée dans le cas de ressources mono- et multipostes. Dans le cas général des ressources multipostes, ce modèle permet de calculer pour chaque tâche ses instants de début au plus tôt et fin au plus tard, qui sont ensuite utilisés par un algorithme pour calculer la courbe de charge qui lisse le taux d'occupation de la ressource (robustesse) en garantissant la faisabilité d'un ordonnancement préemptif.

Titre traduit

= Sequencing mixed-model assembly lines (M. M. A. L. ) : to respect sequencing rules and to smooth resources flow of work

Résumé

Sequencing products (arranging products in chronological assembling order) on Mixed-Model Assembly Lines (M. M. A. L. ) enables to face with products diversity: production can be feasible or not, due to sequencing rules (succession constraints), and production cost depends on the sequence, particularly the cost due to smoothing flow of work for each resource. To take into account simultaneously different objectives, a modular architecture based on simulation and optimization is proposed for sequencing. A prototype has enabled to prove its feasibility: succession constraints and work flow smoothing can be done simultaneously by sequencing. Moreover, a data conceptual model integrating all data needed by sequencing is proposed and favors the integration of our system in the enterprise information system. Optimization must chose a partial (goal chasing methods) or global (random access changes of the sequence: neighborhood) sequence of products valued by simulation, thanks to a cost function. To compute this cost function, sequencing rules are gathered into different types of rules: keep a constant speed in assembling some products; respect production ratios or directional production ratios for other products; sequence some products in a given position, as near as possible to this position, in the beginning or at the end of the sequence; minimize set-up costs by grouping some products. Each type of rule is modelled by two measures: constructive measure for goal chasing methods, and valuing measure for optimization by neighborhood. To smooth resource flow of work, paced assembly lines are modelled in the case of mono- and multi-stations resources. For multi-station resources, the proposed model enables to compute release and due dates for jobs: these dates are then used by an algorithm to infer for each resource the workload curve which smoothes its working rate (robustness) and assures that pre-emptive jobs scheduling will exists.