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Optimization of the design of the flexible manufacturing system

Mroue, Hassan (2016). Optimization of the design of the flexible manufacturing system. Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

The design of flexible manufacturing systems is studied in this thesis. In the context of the industrial competition, the manufacturing system must be flexible in order to be able to produce, on the same line or platform, several types of products with varying amounts over time. In addition, the change of the design of the production line in some areas is becoming increasingly important due to the constant changes in the market in terms of the types and volumes of products to manufacture. The performance and reliability of a production system have a significant impact on the operational costs of the system and therefore, on the profits and the competitiveness of the enterprise. According to this context / dilemma, the manufacturers need practical and efficient tools to effectively design their flexible manufacturing systems in order to become able to respond quickly to their customers’ needs.

Indeed, a flexible manufacturing system is a combination of a job shop and manufacturing cells. Each cell contains all the resources required to treat the parts that have similar production characteristics. These resources consist of machines, labor, tools, equipment, etc. The cells may be designed in many ways. In order to reduce the cost and the duration of the fabrication and to avoid the conflicts, it is very important to optimally route the manufacturing parts and to optimize thereafter the formation of the cells.

Hence, this study aims to improve the design of flexible manufacturing systems while taking into account the economic aspect through the development of three new algorithms. The first work aims to optimize the formation of the manufacturing and fractional cells, while introducing a new theoretical toolkit. This kit greatly accelerates the discovery of the final solution from a large number of candidate solutions. The second one focuses on the optimization of the part routing through a heuristic model that minimizes the costs and the durations of the production. The last algorithm presents a new method that maximizes the profits of the manufacturing enterprises through the investment on new machines or through the upgrade of the existing ones in the context of the flexible fabrication. The industrial importance of this work comes from the fact that an enterprise can use all of the three algorithms in an interdependent manner in order to optimize its system.

Titre traduit

Optimisation de la conception du système manufacturier flexible

Résumé traduit

La conception des systèmes manufacturiers flexibles est étudiée dans cette thèse. Dans le contexte de la compétition industrielle, les systèmes de fabrication doivent être flexibles pour pouvoir fabriquer, sur la même ligne ou plateforme, plusieurs types de produits avec des quantités variables dans le temps. En plus, la modification de la conception de la ligne de fabrication dans certains secteurs est en train de devenir de plus en plus importante à cause du changement constant du marché en termes de types et de volumes des produits à fabriquer. La performance et la fiabilité d’un système de fabrication ont un impact important sur le coût opérationnel du système donc sur le profit et la compétitivité d’une entreprise. Face à ce contexte / dilemme, les industriels ont besoin d’outils pratiques et performants pour répondre rapidement aux besoins des clients. Dans le contexte de la globalisation, les entreprises doivent être compétitives pour rester sur le marché. La performance du système de fabrication est l’un des éléments essentiels permettant aux entreprises de réduire les coûts et d’être compétitives.

En effet, un système manufacturier flexible est une combinaison d’un atelier et des cellules manufacturières. Chaque cellule contient toutes les ressources requises pour traiter des pièces qui ont des caractéristiques de fabrication semblables. Ces ressources s’agissent des machines, travailleurs, outils, équipements, etc. Les cellules peuvent être conçues de plusieurs façons. Afin de diminuer les coûts et les durées de la fabrication ainsi que d’éviter les conflits, il est très important d’acheminer les pièces d’une façon optimale et d’optimiser par la suite la formation des cellules.

Cette étude vise à améliorer la conception des systèmes manufacturiers flexibles tout en prenant le côté économique en considération à travers le développement de trois nouveaux algorithmes. Le premier a comme but d’optimiser la formation des cellules manufacturières et fractionnelles tout en introduisant une nouvelle trousse à outils théorique. Cette trousse accélère énormément la découverte de la solution finale parmi un nombre énorme des solutions candidates. Le deuxième algorithme concentre sur l’optimisation de l’acheminement des pièces à travers un modèle heuristique qui minimise à la fois les coûts et
les durées de la fabrication. Le dernier algorithme introduit une méthodologie qui maximise les profits des entreprises à travers l’investissement sur des nouvelles machines ou bien la mise à jour des machines existantes dans le contexte de la fabrication flexible. L’importance industrielle de ce travail provient du fait qu’une entreprise peut utiliser les trois algorithmes d’une façon interdépendante afin d’optimiser son système.

Type de document: Mémoire ou thèse (Thèse de doctorat électronique)
Renseignements supplémentaires: "Manuscript-based thesis presented to École de technologie supérieure in partial fulfillment of the requirements for the degree of doctor of philosophy". Bibliographie : pages 91-95.
Mots-clés libres: Systèmes flexibles de fabrication Conception. Optimisation mathématique. Cellules de fabrication flexibles. Algorithmes Conception. Algorithmes heuristiques. Systèmes flexibles de fabrication Aspect économique. Entreprises Profits. acheminement, cellule, fractionnel, pièce, système manufacturier flexible, cellule manufacturière, maximisation des profits, sélection des machines
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Dao, Thien-My
Programme: Doctorat en génie > Génie
Date de dépôt: 11 nov. 2016 19:53
Dernière modification: 10 déc. 2016 17:25
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/1751

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