Contribution au rééquilibrage dynamique des lignes d'assemblage : modélisation, résolutions et applications

Contribution to dynamic rebalancing of assembly lines : modeling, resolutions and applications

• Auteur / Autrice : Antoine Manceaux
• Direction : André Thomas, Hind El Haouzi
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Automatique, Traitement du Signal et des Images, Génie Informatique
• Date : Soutenance le 11/12/2015
• Etablissement(s) : Université de Lorraine
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale IAEM Lorraine - Informatique, Automatique, Électronique - Électrotechnique, Mathématiques de Lorraine
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de recherche en automatique (Nancy)
• Jury : Président / Présidente : Yannick Frein
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-François Pétin, Yves Sallez
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Yannick Frein, Armand Abdoul Karim Toguyeni

Mots clés

Mots clés contrôlés

Systèmes échantillonnés

Reconfiguration (informatique)

Automates programmables

Ateliers de construction mécanique

Mots clés libres

Reconfiguration

Ligne d'assemblage

Système à événements discrets

Rééquilibrage dynamique

ALBP

Modulaire

Reconfiguration

Assembly line

Discrete Events System

Dynamic rebalancing

ALBP

Modular

Résumé

Si le problème d'équilibrage lors de la conception de lignes d'assemblage est largement étudié dans la littérature sous le nom d’ALBP (Assembly Line Balancing Problems), peu de travaux concernent leur rééquilibrage dans un horizon court terme et en-ligne. Les travaux présentés dans ce mémoire portent donc sur le rééquilibrage dynamique des lignes d’assemblage en réaction aux événements court terme perturbants la production. L’objectif étant de changer l’allocation des taches sur les postes de travail afin de lisser la charge induite par la perturbation. Le délai court sans arrêt de production étant plus important que l'optimalité de la solution, le temps de résolution rapide des méthodes de résolution approchées nous a intéressé. Deux approches ont été étudiées pour leur simplicité et leur nouveauté dans le domaine du ALBP : la méthode ILS (Iterated Local Search) et la recherche d’atteignabilité sur un réseau d’automates communicants. Cela nous a montré qu'elles peuvent répondre au besoin de réactivité imposé par notre problème mais qu’elles sont difficilement adaptables lorsque les leviers d’action pour rééquilibrer la ligne sont modifiés. Notre proposition pour répondre à ce besoin d’adaptabilité est une méthodologie de modélisation et de résolution des problèmes de rééquilibrage des lignes d’assemblage s’appuyant sur un réseau d’automates communicants et une recherche d’atteignabilité sur celui-ci. Pour assurer la généricité, la méthodologie est décomposée en deux niveaux d’abstraction : l'étude de la classe du problème ALBP considéré et al résolution du problème spécifique. Les travaux ont été validés sur des exemples industriels issus de la société Trane.

Assembly lines are flow-oriented production systems. They are still typical in industrial production systems despite the evolution from mass-production to more personalized and fluctuating production. In order to meet customer demand (quantity, time, etc.) and to reduce manufacturing costs, the lines must be well balanced. In other words, the products need to move from one workstation to another with the same pace, usually called takt time. This assembly line design problem is widely studied in the literature under the name of ALBP (Assembly Line Balancing Problems). Nonetheless, few studies concern the on-line reconfiguration and in particular, the dynamic rebalancing. The work presented in this thesis focuses on the dynamic rebalancing of assembly lines in response to short-term events disturbing production. Two approaches have been studied for their simplicity, speed of implementation and innovation in the field of ALBP: the ILS approach (Iterated Local Search) and the reachability analysis approach based on a network of communicating automata. This study showed that both approaches can address the need for a quick resolution required by dynamic rebalancing problem but lacked for adaptation when model constraints or objectives are changed. A methodological approach for assembly line balancing problems modeling and resolution is proposed to bridge the gap of adaptability. To ensure the genericity of obtained models., the methodology is composed of two levels of abstraction: a study of the class of the considered problem and a focus on the specific problem to solve. Studies have been validated on industrial examples from Trane factories.