Si l’on ajoute une nouvelle usine et deux nouveaux

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Franck FONTANILI - CGI GDR-Vendôme-7/12/2006

• Si l’on ajoute une nouvelle usine et deux nouveaux entrepôts, quel sera l’effet sur les stocks ?

• Les pics de demande affectent-ils la chaîne ?

• Quels sont les effets d’une modification des paramètres de gestion des stocks ?

• Comment réduire les stocks sans avoir d’impact sur le taux de service ?

• …

Quelques questions sur la gestion de la chaîne logistique…

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Conception de produit Ingénierie de Processus Exploitation

Niv

eau

d’in

form

atis

atio

n

DAO/CAO

IPAO

ERP/GPAOSupervision/MES

Importance des outils d’Ingénierie de Processus

Quels outils pour y répondre ?

d’après [Klingstam, 99]

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• Historique

• Principes généraux

• Typologies

• Modélisation et simulation de flux

• Fonctionnalités des outils

• Perspectives et pistes de recherche

Parmi ces outils… La simulation !

Plan de la présentation

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Quelques dates…

• 50’s : Forester et « System Dynamics »

• 60’s : Simulation à événements discrets, langages GPSS, CSL, SimScript, Simula

• 70’s : Période d’expansion : SLAM et 1er outils visuels et interactifs (SeeWhy en 79), (DEVS en 76), Simulation distribuée (79)

• 80’s : JIT (78), OPT (86), FMS (86), Logistique (80). Progiciels : Witness, Hocus, Genetik, Siman, Promodel, etc…

• 90’s et après : SCM (91), plusieurs thèses sur la simulation en logistique (Towill en 92, Guedes en 94,…)

Historique de la simulation en ingénierie

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La simulation, c’est :

• « …l’art et la science de la création d’une représentation d’un processus ou d’un système dans le but d’expérimenter et d’évaluer » [Gogg, 93]

• « …le processus de conception d’un modèle d’un système réel et de conduite d’expérimentations sur ce modèle dans le but de comprendre le fonctionnement et/ou d’évaluer différentes stratégies de pilotage » [Pegden, 95]

Quelques principes généraux

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Classification générale

• 6 grandes classes

Typologies des outils de simulation

[Pidd, 92]

FortranPascalC++Javaetc...

GaspSimon

ECSLSimanSimScriptSimula

GPSSHocus CAPS/

ECSLDraftSigmaVS7

SeeWhySiman/CinemaWitnessXcell+SimFactory

Facilité d’utilisation

Pol

yval

ence

« A faire

soi-même »

Bibliothèques

Langages de

simulation

Diagrammes

de fluxGénérateurs

Modélisation et Simulation

Visuelles et

Interactives

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Classification spécifique SCM

• 4 grandes classes :� Simulation par tableur

� Dynamique des systèmes

� Simulation à événements discrets

� Jeux d’entreprise

• 4 grands problèmes :� Vérification et validation

� Analyse de sensibilité

� Optimisation

� Robustesse

• 2 types de modélisation :� Paradigme de simulation locale

� Paradigme de simulation parallèle et distribuée


[Kleijnen, 03], [Cavalieri, 04][Bel,05]

Suite de cette présentation=

Simulation de Flux à Evénements Discrets

(SED)

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Classification de la SED


C onceptio n A m élio ration E xp lo ita tion

S ystèm e « V irtue l » S ystèm e R ée l

S im ulation O FFL ine S im ulation O N Lin e

Pilo

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RE

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RA

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RE

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TIF

Pil

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TIF

C yc le de v ie du p rocessus

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Pourquoi utiliser la SED ?

� Outil adapté aux systèmes complexes

� Pas de modélisation mathématique

� Niveau de détail pouvant être élevé

� Forme proche du système réel

� Visualisation : communication et confiance

� Possibilité de tester différentes organisations

� Pour aider à prendre de meilleures décisions

Modélisation et Simulation de Flux

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Comment modéliser ?

� Analyse détaillée de la structure, des flux et règles de fonctionnement

� Collecte des données : jusqu’à 50% du temps d’une étude

� Rapports statistiques

� Indicateurs de performances spécifiques


Quels résultats ?

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Qu’est ce qu’un FLUX ?

• Cheminement de produits (flux physique) ou de données (flux informationnel) au travers d’un ou plusieurs Processus de l’entreprise.

Par la suite : Produits ou Données = Articles ou Entités

• Un flux est caractérisé par un débit mesuré en un point donné : Quantité d’Articles par Unité de Temps.

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Qu’est ce qu’un PROCESSUS ?

• Actions successives ou simultanées qui permettent de faire évoluer les articles d’un état initial à un état final.

Opération Transfert StockageAttente

Contrôle

[Norme JIS Z 8206 , 82]

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Qu’est-ce que la MODELISATION de flux ?

Système existant ou à concevoir

Modèle de CONNAISSANCES

Modèle d’ACTION

Critères de performance

Etape 1 : description par un formalisme graphique

ou un langage

Etape 2 : traduction dans un formalisme

mathématique ou de programmation

Etape 3 : exploitation du modèle d’action

Etape 4 : actions sur le système

[Quéré , 97]

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Qu’est-ce que la MODELISATION de flux ?

Système réelModèle de connaissances

FA_DPC

Paillasse

FA_DEC

Échantillon

Technicien

Si opérations terminées

Oui

Si FA_DEC vide

Oui

Prendre échantillon dans

FA_DPC

NonPrendre

échantillon dans FA_DEC

Loi d’entrée

Envoyer échantillon vers

processus Cloture

Détermination réalisée

Déposer échantillon dans

FA_DECNon

Loi de sortie

Principe de la modélisation d’entreprise avec 3 vues :

� Fonctionnelle

� Ressource

� Décisionnelle

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Modèle d’action pour la simulation

• Intègre les 3 vues dans l’outil utilisé :

ex. Witness


�Vue décisionnelle �� Lois et Actions

�Vue fonctionnelle �� Modules

�Vue ressource �� Eléments

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Jusqu’à quel niveau de détail ?


StockTransfert

Attente Opé. Attente

Tra

nsfe

rt

Opé.

Contrôle

Simulation de procédés

-Machine à CN

-Robot

-Opérateur

-Etc…

Détermination précise :

-temps de cycle

-trajectoires

-implantations

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Ce que l’on peut faire avec la SED

• En conception� Justifier et quantifier les investissements nécessaires.� Spécifier et illustrer le cahier des charges.� Définir les caractéristiques globales.

� Choisir entre des projets contrastés.� Identifier les goulots d'étranglement.

� Choisir les règles de pilotage des flux et de gestion des files d'attente.

� Etudier l'influence des perturbations

� Déterminer les capacités des ressources.

� etc..


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Ce que l’on peut faire avec la SED

• En amélioration� Identifier les problèmes existants.

� Evaluer diverses propositions de modification.

� Choisir entre plusieurs solutions d ’amélioration.

� Garantir les résultats d ’une modification.

• En exploitation� Prévoir des délais (complément ERP et ordonnancement)

� Aide à la décision en pilotage (« à priori », réactif, correctif)


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Ce que l’on NE peut PAS faire avec la SED


La simulation SEULE ne permet pas d ’optimiser un processus.

Elle peut seulement donner des réponses à la question :

" Qu'est-ce-qui se passe si ... ? "Variables de

décision

RéponseSIMULATEUR

Voir exemple de modèle à optimiser

Paramètresd’entrée

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Couplage entre Simulation et Optimisation

- Variables et étendue de variation ?

- Algorithme d ’optimisation ?- Fonction objectif et

Critères ?- Analyse des résultats

SIMULATEUR ALGORITHMEFct. Objectif

Variables de décision

2-7-11-5-6 / 4-6-5-4-3-2

Délai = 597,8 sec.

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Problème des données en simulation

Comment modéliser des données en respectant leur distribution réelle ?

Utilisation de lois de distribution mathématiques

Lis te de données re levées sur la machine M1

N° panne Temps de panne sur la machine M1 (en sec.)

1 131

2 159

3 594

4 229

5 81

6 59

7 538

8 219

9 16

10 568

11 410

12 153

13 227

14 880

15 7

16 261

17 246

18 34

19 617

20 215

21 327

22 227

23 581

24 256

25 621

26 393

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Conditions de réussite d’une étude de simulation

La simulation seule ne peut pas résoudre des problèmes sans le savoir-faire et l ’expérience d ’un expert en gestion de flux.

2 points délicats :� La modélisation proprement dite :« Comment modéliser ce système ? »

� L ’interprétation des résultats et les propositions d ’amélioration

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Conditions de réussite d’une étude de simulation

La simulation de flux est devenue un des outils incontournables

d'AIDE A LA DECISION.Simulation = Garantie que le processus réel aura le comportement que l ’on attend.

Pas de surprise lors de l ’exploitation : La simulation permet d ’identifier et de résoudre les problèmes avant qu’ils ne surviennent.

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Principaux critères de sélection

Principales fonctionnalités des outils de SED

[Klingstam, 99]

• Plateforme matérielle : PC, station, Mac, …

• Système d’exploitation : Windows, Linux, Unix, …

• Interface développement : langage, interactif, mixte, …

• Type de simulation : discrète, continue, les deux

• Visualisation du modèle : 2D, 3D, VR, …

• Echange de données : file, XL, ODBC, DDE, OLE, ActiveX, …

• Langage : propriétaire, généraliste, …

• Animation : 2D, 3D, RV

• Rapports, résultats : tables, graphiques, personnalisables, …

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Autres critères de sélection


• Création/utilisation de modules réutilisables

• Distributions et traitements statistiques

• Facilité de modélisation

• Vérification et validation du modèle

• Utilisation OnLine

• Gestion des réplications (expérimentations)

• …

• Hot-line

• Marché

[Nikoukaran, 99]

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Classification des outils commercialisés


• Généralistes : Anylogic, Arena, eM-Plant, Enterprise Dynamics, Extend, MicroSaint, Promodel, Quest, Simul8, Witness, …

• Spécialistes : Automod (convoyeurs, véhicules, portiques, balancelles), Demo3D (manutentions), …

• Spécialistes Supply Chain : Eurobios SCS, SupplyChainSIM,scMod/scSIM, …

• Procédés : Human (opérateurs), Jack (opérateurs), iGrip (robots), …

• Complémentaires : ExpertFit, StatFit (analyse statistique), OptQuest (optimisation), …

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1- Jeux d’essai

• Définir un ou plusieurs cas de référence dans le domaine de la Supply Chain. voir exemple 1, voir exemple 2

• Construire les modèles avec différents simulateurs

• Comparer la modélisation, les résultats

• Réaliser un comparatif, un guide de choix

Perspectives et pistes de recherche

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2- Grille de classification SCM Simulation


Structure de la chaîne

Dyadique Convergente Divergente Série Réseau Intra-entreprises Inter-entrepises

Modes de production

Production continue

Production discrète

Production hybride Services Unitaire Flux tirés Flux poussés Flowshop Jobshop

Type de production

Production par lots Production

unitaire Production de

masse

Conception à la commande

(ETO)

Fabrication à la commande

(MTO)

Assemblage à la

commande (ATO)

Fabrication pour stock (MTS)

Niveau de décision

Stratégique Tactique Opérationnel Temps réel

Processus Approvisionnement Production Distribution Pilotage Retour

Activtés Entreposage Stockage Transport Transformation (opération) Conditionnement Contrôle Ordonnancement Planification Attente

Paradigme de réalisation des simulation

Centralisé ou local (1 modèle, 1 calculateur)

Parallèles (multi-

processuer)

Distribué (distribution

géographique-réseau)

Mixte

Caractéristique du modèle

Activités Processus Evénements

Avance de temps par

incrément de temps

Avance de temps prochain

évènement Flux Par date Par

quantités

Déterministe Stochastique Linéaire Non linéaire

Méthode utilisée

Programmation mathématique Heuristique

Approche par contraintes

(CSP)

Théorie des jeux

Jeux d’entreprises

Simulation continue

Simulation discrète

Multi-agents

High level

architecture

HLA

Outil utilisé Logiciel AdHoc Simulateur Solveur générique

Jeux de plateau

Jeux informatiques

Tableur

Projet de grille amorcé en 2005. A poursuivre ?

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3- Quelques pistes d’évolution des outils…

• Modélisation : faciliter la construction et la validation

• Intégration avec autres applications : ERP/APS, BPM, …

• Liens avec le système réel : calibration, synchronisation, initialisation, émulation


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• [Klingstam, 99], "Overview of simulation tools for computer-aided production engineering", Computers in Industry 38, p173,186

• [Gogg, 93], "Introduction to simulation", proceedings of Winter Simulation Conference, p.9-17

• [Pegden, 95], "Introduction to simulation using Siman", McGraw-Hill

• [Nikoukaran, 99], "Software selection for simulation in manufacturing : a review", Simulation Practice and Theory 7, p1-14

• [Pidd, 92], "Computer Simulation in Management Science", John Wiley and Sons

• [Norme JIS Z 8206, 82], "Graphicals symbols for process chart", Japanese Industrial Standard, 1982

• [Quéré, 97], Modélisation multi-agents et ordonnancement dynamique d'un convoyeur à entrées/sorties multiples", Actes du 2ème congrès de Génie Industriel, Albi, 1997

• [Kleijnen, 05], "Supply Chain simulation tools and techniques: a survey", International journal of simulation and process modelling, Vol.1, n°1/2, 2005

• [Cavalieri, 04], "Simulation in the supply chain context: a survey", Computers in Industry 53, p3-16

• [Bel, 05], "Quelques spécificités de la simulation des chaînes logistiques", présentation GDR Vendôme, 12/2005

Bibliographie

Documents

Si l’on ajoute une nouvelle usine et deux nouveaux