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Contrôle et planification de la production intégrant la reconfiguration dynamique des installations dans un contexte de logistique inverse

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Assid, Morad (2021). Contrôle et planification de la production intégrant la reconfiguration dynamique des installations dans un contexte de logistique inverse. Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Cette thèse traite de la planification et du contrôle de la production pour les systèmes hybrides de fabrication-refabrication utilisant à la fois de la matière première et des produits d’occasion récupérés dans un environnement dynamique et stochastique. Un tel système apporte une plus grande complexité managériale par rapport aux systèmes de fabrication traditionnels, en particulier avec la présence d'événements aléatoires, souvent négligés dans la littérature, tels que la panne des installations de production et les problèmes de de délai, de quantité et de qualité dans l’approvisionnement de matières premières et de retours. Ce projet de recherche est motivé par de multiples rapports soulignant la nécessité de développer des politiques de commande intégrées qui offrent un contrôle efficace de cette classe de systèmes. Les contributions de cette thèse sont présentées en quatre phases.

La première phase traite le problème de planification et de contrôle de la production pour les systèmes hybrides non fiables composés d’installations séparées qui consacrent chaque processus de production (fabrication ou refabrication) à une installation distincte. Des éléments clés de cette classe de système comme l’approvisionnement en matières premières et en retours, l’option de rejet des retours et la dynamique et le dimensionnement des stocks sont considérés. Une approche combinant une revue critique des travaux existants de la littérature et une technique d’optimisation basée sur la simulation est appliquée pour déterminer une structure efficiente des politiques de commande et optimiser leurs paramètres en matière de coûts.

La deuxième phase étend le travail précédent pour les systèmes hybrides non fiables constitués d’installations communes qui partagent les activités de fabrication et de refabrication. Dans ce contexte, le rôle des opérations de setup pour passer d’un mode de fabrication au mode de refabrication et vice versa devient crucial. La même approche que celle adoptée dans la première phase a été appliquée pour établir une meilleure structure des politiques de commande en matière de coûts comparativement à celles trouvées dans la littérature. Une analyse de notre système a été également effectuée pour fournir une meilleure compréhension de l'influence du setup sur sa performance.

La troisième phase s’inscrit dans la continuité des deux travaux précédents en considérant des systèmes hybrides non fiables avec une combinaison d’installations séparées et communes. Un modèle stochastique dynamique est proposé. Les conditions d'optimalité développées sont résolues numériquement pour déterminer la structure des politiques de commande optimisant conjointement les taux de production des installations de fabrication et de refabrication et le processus de prise de décision de setup en matière de coûts.

La quatrième phase intègre la variabilité de la qualité des retours dans le problème de planification et de contrôle de la production pour les systèmes hybrides de fabrication-refabrication non fiables. Le système considéré est composé d’installations de production séparées et communes. Les deux sont capables de produire une proportion de produits finis non conformes aux exigences des clients. Cette proportion dépend de la qualité de la matière première et de la catégorie de retours utilisés dans le processus de production. Deux catégories des retours sont considérées et sont classées selon leur temps de refabrication et la proportion des unités défectueuses. Un modèle d'optimisation stochastique a été développé en tenant compte des décisions de fabrication, de refabrication et de setup qui est nécessaire pour changer le mode de production et la catégorie de retours adoptés. Une approche de résolution combinant des méthodes numériques, la simulation et des analyses statistiques a été par la suite utilisée pour déterminer la structure optimale des politiques de commande intégrées et optimiser leurs paramètres en matière de coûts.

Les travaux de cette thèse apportent des solutions à une classe de problème de planification et de contrôle de la production des systèmes hybrides de fabrication refabrication. Ils développent des structures efficientes des politiques de commande de production et offrent une meilleure compréhension du comportement des systèmes hybrides non fiables. Des exemples numériques et des analyses de sensibilité approfondies sont effectués à titre d'illustration afin de valider les structures des politiques de commandes obtenues. De plus, cette thèse emploie une approche de résolution qui répond mieux aux préoccupations des gestionnaires de production en permettant de contrôler efficacement de tels systèmes complexes.

Titre traduit

Production planning and control integrating the dynamic reconfiguration of installations in a context of reverse logistics

Résumé traduit

The current thesis addresses the production planning and control problem within unreliable hybrid manufacturing remanufacturing systems that use both raw materials and returned products in the production process. Such a system brings greater managerial complexity as compared to traditional manufacturing systems especially with the presence of random events, which are often neglected in literature. These include the breakdown of production facilities, the supply of both raw materials and returns in terms of time, quantity and quality. This research project is motivated by multiple related reports from real cases underscoring the need for efficient control policies that are practical for real-life unreliable hybrid systems. The contributions of this thesis are presented in four phases.

The first phase addresses the production planning and control problem for unreliable hybrid systems composed of dedicated facilities, which dedicate each production process (manufacturing or remanufacturing) to a separate facility. The important issue of integrating some key elements such as the supply of both raw materials and returns, the disposal option of returns and the stock dynamics is considered. A resolution approach combining a critical review of literature and a simulation-based optimization technique is applied in order to determine an efficient structure of control policies and to optimize their parameters in terms of costs.

The second phase extends the previous work by considering unreliable hybrid systems where both manufacturing and remanufacturing operations are performed in a shared facility. In this context, the role of setup operations to switch from a manufacturing mode to a remanufacturing mode and vice versa becomes crucial. The same resolution approach is adopted to develop a better structure of control policies in terms of costs compared to those found in the literature and to provide a better understanding of the influence of setup on this class of systems.

The third phase is an extension of the two previous works considering unreliable hybrid manufacturing-remanufacturing systems composed of mixed dedicated and shared facilities. A dynamic stochastic model is proposed, and the optimality conditions developed are solved numerically to determine the structure of control policies, which jointly optimize the manufacturing and remanufacturing rates and the decision-making process of setup in terms of costs.

The fourth phase integrates the variability of returned products quality into production planning and control problem within unreliable hybrid manufacturing remanufacturing systems. The considered system is composed of mixed dedicated and shared facilities, which are able to produce a proportion of non-conforming products. This proportion depends on the quality of both raw materials and returns used in the production process. Two categories of returns are considered and are classified according to the time required to remanufacture them as well as the proportion of defective units. A stochastic optimization model is developed considering the manufacturing, remanufacturing and setup decisions that are necessary to change the production mode and the category of returns is use. A resolution approach combining numerical methods, simulation and statistical analysis are then adopted to determine the optimal structure of the integrated control policies and optimize their parameters in terms of costs.

This thesis provides solutions to a class of the production planning and control problem within hybrid manufacturing-remanufacturing systems. It develops efficient structures for production control policies and contributes to a better understanding of the behavior of hybrid systems evolving on a dynamic and stochastic environment. Numerical examples and in-depth sensitivity analysis are carried out as illustration in order to validate the structures obtained of integrated control policies. In addition, this thesis applies a global resolution approach, which is better aligned with the concerns of production managers and offers a powerful technique to effectively control such complex systems.

Type de document: Mémoire ou thèse (Thèse de doctorat électronique)
Renseignements supplémentaires: "Thèse par articles présentée à l’École de technologie supérieure comme exigence partielle à l’obtention du doctorat en génie". Comprend des références bibliographiques (pages 223-236).
Mots-clés libres: planification de la production, politique de commande, systèmes de production, refabrication, mise en course, simulation, optimisation
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Gharbi, Ali
Codirecteur:
Codirecteur
Hajji, Adnène
Programme: Doctorat en génie > Génie
Date de dépôt: 04 oct. 2021 13:21
Dernière modification: 04 oct. 2021 13:21
URI: https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/2722

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