Sur l’évaluation de la flexibilité de l’atelier montage dans une usine terminale automobile

Sur l’évaluation de la flexibilité de l’atelier montage dans une usine terminale automobile

Soutenance de thèse du 18 Décembre 2006

Directeurs de thèseYannick Frein et Gülgün Alpan

Encadrement PSAStéphane Noiré et Vincent Bernier

Aymeric Lesert

http://www.inpg.fr/

http://gilco.inpg.fr/index.html

2/3718/12/2006

Contexte général

Pour gagner des parts de marché

Une grande variété de véhicules et d’options

Pour produire ces véhicules

Besoin d’un outil de production flexible à moindre coût

Flexibilité d’une usine terminale automobile

Capacité des moyens de production à répondre à la variation commerciale et aux aléas

Contexte – Existant – Contraintes – Interactions – Mesure - Conclusion

1913-19163095 véhicules

2006Plus de 3.000.000 véhicules

3/3718/12/2006

Contexte général - Une usine terminale automobile

Identifier les besoins de flexibilité

Dimensionner l’atelier montage avec flexibilité juste nécessaire pour garantir la production des commandes au moindre coût


Par mois et par type de véhicules, nous produisons en moyenne de 2 et 4 véhicules

4/3718/12/2006

Besoin de flexibilité

Dimensionnementde l’atelier montage

Séquencement Production

1 fois/mois J-5 J

Données prévisionnelles Commandes des clients

Erreurs de prévisions

Variations quotidiennes de mix

Aléas de production


5/3718/12/2006

Besoin de flexibilité - Analyse statistique

Prévision120 véhicules

Commerce

Production

Marge deSécurisation accordée au

commerce20 véhicules

307 Break

Capacitéjournalière

de productionde la ligne600 véhicules

Marge deSécurisation demandée

à la production30 véhicules

55%

85%

96%


La définition des marges de sécurisation est cohérente

Comment cette flexibilité est-elle mise en place ?

6/3718/12/2006

Contexte scientifique

[Baratou, 1998][Joly, 2004] [Boutevin, 2003]

Approche classique en deux temps : L’équilibrage de la ligne d’assemblage Le séquencement des produits

[Thomopoulos, 1969]


Nos travaux portent sur l’interface entre ces deux étapes

7/3718/12/2006

I. I. L’analyse de l’existantL’analyse de l’existant

II. II. Les contraintes d’espacementLes contraintes d’espacement

III. III. Les interactions de contraintesLes interactions de contraintes

IV. IV. La mesure de la flexibilitéLa mesure de la flexibilité

Démarche de la thèse

8/3718/12/2006

Pas de travail

Opérateur

3075 Portes

307Break 307

3 Portes307

3 Portes307

3 Portes

Tempscycle

Tempsde travail

L’opérateur a pris du retard et ne le récupère pas immédiatement

L’analyse de l’existant – Déplacement d’un opérateur

Temps cycle

Ce pic de charge est volontaire car il permet de minimiser les coûts


Espace de travail de l’opérateur

Ce véhicule a provoqué un pic de charge

9/3718/12/2006

L’opérateur ne peut pas traiter ce véhicule car il sort de son espace de

travail

307 – 5 Portes307 – 5 Portes

307 - Break307 - Break




L’opérateur ne connaît pas de difficulté

Ce véhicule déclenche une

« alerte »

L’analyse de l’existant – Objectif du séquencement


Minimiser le nombre d’alertes

Un opérateur polyvalent

intervient pour traiter ce véhicule






L’opérateur connaît une difficulté


10/3718/12/2006

L’analyse de l’existant – L’approche classique


Définir une contrainte d’espacement

Critère : caractérisation d’un ensemble de véhicules

Ratio N/P : espacement des véhicules répondant au critére

Minimiser le nombre de non respects

11/3718/12/2006

L’analyse de l’existant – Calcul du ratio N/P



Commerce

Production

307 Break





Calcul du ratioN/P1/4

Ce calcul représente ce qu’il faut produire

12/3718/12/2006

Les critères sont définis en fonction de l’expérience

Incohérences entre :

La minimisation du nombre de non respects

La minimisation du nombre d’alertes

L’analyse de l’existant - Observations terrains


13/3718/12/2006

Nouvel algorithme de séquencement

Définition des contraintes d’espacement

Le critère

Le ratio N/P

L’analyse de l’existant – Deux approches possibles


[El Hadj, 2007]

14/3718/12/2006






15/3718/12/2006

Les contraintes d’espacement - Un critère difficile à définir

Véhicules sanspic de charge

Véhicules avecpic de charge

Poste de travail

Temps cycle

Temps Charge de travail de l’opérateur

Véhicules

Véhicules responsables des alertes

Véhicules à espacer


Un critère par poste de travail

Un critère pour plusieurs postes de travail

16/3718/12/2006

Les contraintes d’espacement – Pertinence d’un critère


520

480

Temps cycle

Temps

Véhicules

30 470

Critère de la contrainte



500

Utile pour évaluer la pertinence d’un critère

17/3718/12/2006

Les contraintes d’espacement – 5 caractérisations possibles

Poste contraintPoste contraint

Poste impactéPoste impacté Poste sous contraint

Poste sous contraint

Poste sur contraint

Poste sur contraint

Poste non impacté

Poste non impacté

[Giard et al, 2006]

Difficulté à hiérarchiser ces 3 types de relation


18/3718/12/2006

Les contraintes d’espacement - Un indicateur de pertinence

480 30 470* 0,96

480 520pI


520

480

Temps cycle

Temps

Véhicules

30 470

Critère de la contrainte



19/3718/12/2006

Poste contraintPoste contraint

Poste impactéPoste impacté Poste sous contraint

Poste sous contraint

Poste sur contraint

Poste sur contraint

Poste non impacté

Poste non impacté

1,00pI 0,00pI

0,60pI 0,96pI 0,70pI

Les contraintes d’espacement - Un indicateur de pertinence


20/3718/12/2006

Les contraintes d’espacement - Matrice des relations

Outil évaluant la pertinence du critère des contraintes d’espacement par rapport aux véhicules à espacer


21/3718/12/2006

Les contraintes d’espacement - Calcul du ratio N/P

Inspiration des travaux de [Giard et al, 2006]

Proposition d’une extension de ce calcul à plusieurs postes de travail


Poste de travail

Temps cycle

Temps Charge de travail de l’opérateur

Véhicules


infT


supT

[Giard et al, 2006]

Ce calcul représente ce qu’il est possible de produire

22/3718/12/2006

0,00

0,10

0,20

0,30

0,40

0,50

0,60

0,70

0,80

0,90

1,00

5LH63

38G (A

BR)

5LM

1101

M (A

BR)

5LH24

20G (F

OND)

5LH22

19G (F

OND)

5LH25

29G (F

OND)

5LH24

21G (3

RG)

5LH45

19D (3

RG)

5LH45

21D (3

RG)

5LH55

29D (F

OND)

5LH62

34G (F

OND)

5LH11

04G (F

OND)

5LM

1313

G (ABR)

5LH41

03D (3

RG)

5LM

3426

G (SIE

)

5LM

3211

G (FOND)

5LM

2540

G (3RG)

5LH21

14G (3

RG)

5LH11

02D (3

RG)

5LH12

07D (3

RG)

5LH21

12D (3

RG)

5LH24

24D (3

RG)

5LH42

09D (3

RG)

5LM

2535

D (3RG)

5LM

2434

G (3RG)

5LM

3321

D (3RG)

5LH32

37D (3

RG)

5LH22

18G (3

RG)

5LH34

52G (3

RG)

5LH25

26D (3

RG)

5LM

4345

M (3

RG)

Postes de travail

Ind

ica

teu

r d

e p

ert

ine

nc

e

Les contraintes d’espacement – Les apports de la méthode

0,56pI

0,00

0,10

0,20

0,30

0,40

0,50

0,60

0,70

0,80

0,90

1,00

5LH11

02D

5LH11

04G

5LH12

07D

5LH21

12D

5LH22

18G

5LH24

20G

5LH24

21G

5LH24

24D

5LH42

09D

5LH45

19D

5LH45

21D

5LM

1101

M

5LM

1313

G

5LM

3211

G

5LM

3321

D

5LM

3426

G

5LH21

14G

5LM

2434

G

5LM

2535

D

5LH22

19G

5LH25

29G

5LH63

38G

5LH34

52G

5LH41

03D

5LH62

34G

5LH55

29D

5LH25

26D

5LH32

37D

5LM

2540

G

5LM

4345

M

Postes de travail

Ind

icat

eur

de

per

tin

ence

0,96pI

Nombre de non respects : 0

Nombre d’alertes : 150

Nombre d’alertes + non respects : 0

Nombre de non respects : 184

Nombre d’alertes : 61

Nombre d’alertes + non respects : 55


Comparaison entre deux jeux de 11 contraintes d’espacement

Meilleure cohérence entre les alertes et les non respects

23/3718/12/2006






24/3718/12/2006

A B Quantité

Type Ø Sans Sans qØ

Type B Sans Avec qB

Type A Avec Sans qA

Type A+B Avec Avec qAB

6 9 18

Les interactions de contraintes - Caractérisation

NAV X X X X X O

CD X X X X X X X X X

3P X X X X O O

5P X X X X X X X X X


La difficulté varie en fonction du nombre de véhicules avec A et B

Ratios

1/3 1/2

Options Croisées

9

3

0

6

Options exclusives

3

9

6

0

1 non respect 2 non respects

25/3718/12/2006

Les interactions de contraintes – L’indicateur PPLI

[Lesert et al, 2005]


[Lesert et al, 2006]

Indicateur évaluant la difficulté à respecter deux

contraintes d’espacement simultanément

Approximation du nombre de non respects

Évaluation par construction utilisant un algorithme simple et rapide

Une borne supérieure pour le problème de séquencement limité à deux contraintes d’espacement

26/3718/12/2006

Les interactions de contraintes – Résultats numériques


Nombre de véhicules ayant les deux options simultanément

No

mb

re d

e n

on

res

pec

tsLes options exclusives Les options croisées

Qa=120,Qb=128,Qtot=300Na/Pa=2/5 et Nb/Pb=3/7

Outil de séquencement PSA Indicateur PPLI

27/3718/12/2006

Q Q

Q QQ Q

Q Q



Conjecture : Il existe une séquence respectant les deux contraintes dans le cas où

Cette conjecture a été démontrée pour

Conjecture : Il existe une séquence respectant les deux contraintes dans le cas où

Cette conjecture a été démontrée pour

ABQ q Q A A

tot A

Q N

Q P B B

tot B

Q N

Q P

1A BN N

Les interactions de contraintes - 4 formes caractéristiques


Les interactions de contraintes – 1 conjecture et 3 propriétés



28/3718/12/2006

Les interactions de contraintes - Outil d’aide à l’analyse

Valeur de l’indicateur PPLI pour le couple(CJ27O003, CJ23O015)

Valeur de l’indicateur PPLI pour le couple(CJ27O003, CJ23O015)

Soit le programme de production d’une journée à séquencer


Outil identifiant les couples de contraintes difficiles à respecter

29/3718/12/2006






30/3718/12/2006

La mesure de la flexibilité – La capacité maximale

La capacité maximale dépend de la charge de travail des opérateurs concernés



Commerce

Production

Marge deSécurisation accordée au

commerce20 véhicules

307 Break





Q’max=N/P*600

31/3718/12/2006

Poste de travail / Contrainte d’espacement

SurdimensionnéSurdimensionné

Insuffisamment dimensionné Insuffisamment dimensionné pour le commercepour le commerce

Sous dimensionnéSous dimensionné

Risque de non Risque de non absorption des aléasabsorption des aléas

La mesure de la flexibilité – Catégorisation d’un poste

[Parker et al, 1999]

Identifier les postes de travail nécessitant un ajustement


Prévision

Commerce

Production

Q’max

Q’max

Q’max

Q’max

32/3718/12/2006

La mesure de la flexibilité - Application à un cas réel


La méthode proposée établit une interface entre l’équilibrage et le séquencement

Sevel Nord – Mai 2006

Postes de travail Alertes

SurdimensionnéSurdimensionné

Insuffisamment dimensionné Insuffisamment dimensionné pour le commercepour le commerce

Sous dimensionnéSous dimensionné

Risque de non Risque de non absorption des aléasabsorption des aléas

35,0%

194

8,8%

4,6%

51,6%

92,3%

1057

5,0%

0,2%

2,5%

33/3718/12/2006

Conclusion et perspectivesConclusion et perspectives

34/3718/12/2006

Conclusion - Contributions scientifiques

Nouvelle approche du problème de séquencement des véhicules

Formalisation de la définition des contraintes d’espacement

Caractérisation de la relation entre les pics de charge et le critère des

contraintes

Proposition d’un indicateur de pertinence

Méthodologie pour calculer un ratio

Modélisation des interactions de contraintes

Nouvelle méthode de classification des postes de travail

Interface entre l’équilibrage et le séquencement


35/3718/12/2006

Conclusion - Contributions industrielles

Amélioration du respect des contraintes industrielles

Matrice des relations (disponible en Janvier 2007)

Proposition d’une méthodologie pour définir les contraintes

d’espacement (En cours de diffusion)

Outil d’aide à l’analyse des interactions (prototype opérationnel en

cours de déploiement depuis Décembre 2006)

Préconisation pour l’équilibrage des postes de travail


36/3718/12/2006

Perspectives

Définition automatique des contraintes d’espacement

Nouvelle approche de l’équilibrage

Nouvelle méthode d’évaluation des marges de sécurisation


37/3718/12/2006

Merci de votre attention

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