Optimisation des performances des systèmes de manufacturiers en contexte de chaîne d'approvisionnement en boucle fermée

Megoze Pongha, Patrick (2022). Optimisation des performances des systèmes de manufacturiers en contexte de chaîne d'approvisionnement en boucle fermée. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

La rareté des matières premières, les contraintes environnementales et la mondialisation des marchés poussent les entreprises d’une part à intégrer la réutilisation dans leurs chaînes d’approvisionnement, d’autre part à améliorer la qualité de leurs produits. Ce contexte force les entreprises à se pencher sur le problème d’amélioration de leur système de production en y intégrant des aspects de réutilisation et de contrôle qualité. Ainsi, l’objectif principal de ce travail est de développer des politiques optimales conjointes de production, de réutilisation, de maintenance et de contrôle qualité des systèmes de production hybride.

La détérioration des machines et la qualité des produits sont toutes des nouveaux facteurs incertains pris en compte dans ce travail. Il est donc question à l’issu de cette étude d’atteindre les objectifs suivants : mettre au point une structure de production hybride, élaborer des stratégies de production, déterminer la politique de maintenance et enfin proposer une politique d’inspection qualité des produits. Pour atteindre tous ces objectifs, nous avons divisé le problème principal en 3 sous-problèmes présentés en trois parties comme suit :

La première partie mène une étude d’optimisation d’un système de production constitué d’une unité de production non fiable, qui se dégrade avec le temps. Cette dégradation affecte la qualité des produits. L’objectif de cette partie consiste à proposer des stratégies de production, de maintenance et de contrôle qualité dans le but d’améliorer la qualité des produits et réduire le coût total. Pour atteindre ce but, nous avons utilisé une approche de programmation dynamique stochastique pour développer les conditions d’optimum de type Hamilton-Jacobi-Bellman (HJB). Par la suite, nous avons simulé une application pratique dans une entreprise Québécoise spécialisée dans la production des pompes à incendie. Cette application nous a permis de proposer de nouvelles politiques de production, maintenance et de contrôle qualité des produits. D’autres entreprises pourront implémenter les politiques proposées. Cependant, dans cette partie, l’influence du taux de production sur la dégradation de la machine n’est pas prise en compte.

Dans la deuxième partie, le taux de production est intégré et l’option de l’ajout d’une seconde machine tel que développée dans kouedeu et Al. (2015) est adoptée. Le système reste non fiable et produit le même type de pièces. Le problème a été modélisé et une approche de programmation dynamique stochastique permet de développer les conditions d’optimum de type HJB. Les résultats obtenus ont permis de proposer des politiques de production, de maintenance et de contrôle qualité. Bien que les résultats obtenus dans les parties 1 et 2 soient très satisfaisants, ils ne répondent pas aux défis auxquels font face les entreprises qui réutilisent les produits en fin de vie.

De ce fait, la troisième partie de ce travail intègre la logistique inverse. La seconde machine s’approvisionnera en produits en fin de vie. Cette partie nous permet de traiter d'un problème de commande optimale pour un système hybride (en boucle fermé). Tous les facteurs aléatoires tels que : les pannes, les réparations et la dégradation des machines sont pris en compte. Une approche de programmation dynamique stochastique permettra de développer les conditions d’optimum de type HJB. Les résultats permettront de développer des politiques optimales conjointes de production, de réutilisation, de maintenance et de contrôle qualité des produits fabriqués et des produits remis à neuf.

Titre traduit

Performance optimization of manufacturing systems in a closed-loop supply chain context

Résumé traduit

The scarcity of raw materials, environmental constraints and the globalization of markets are pushing companies to integrate reuse in their supply chains and to improve the quality of their products. This context forces companies to address the problem of optimizing their production chain by integrating aspects of reuse and quality control. Thus, the main objective of this project is to develop joint optimal policies for production, reuse, maintenance and quality control of hybrid production systems.

The deterioration of the machines and the quality of the products are all new uncertain factors considered in this work. The objectives of this study are to develop a hybrid production structure, to develop production strategies, to determine the maintenance policy and to propose a product quality inspection policy. To achieve all these objectives, we divided the main problem into 3 sub-problems developed in three parts as follows:

The first part conducts an optimization study of a production system consisting of an unreliable production unit, which degrades over time. This degradation affects the quality of the products. The objective of this part is to propose strategies for production, maintenance and quality control in order to improve the quality of products and reduce the total cost. To achieve this goal, we used a stochastic dynamic programming approach to develop the optimum conditions of Hamilton-Jacobi-Bellman (HJB) type. Then, we simulated a practical application in a Quebec company specialized in the production of fire pumps. This application allowed us to propose new policies for production, maintenance and quality control of products. Other companies could implement the proposed policies. However, in this part, the influence of the production rate on the degradation of the machine is not considered.

In the second part, this production rate is incorporated and the option of adding a second machine as developed in Amie et Al. (2015) is adopted. The System remains unreliable and produces the same type of parts. The problem was modeled, and a stochastic dynamic programming approach is used to develop the HJB type optimum conditions. The results obtained allowed to propose production, maintenance and quality control policies. Although the results obtained in parts 1 and 2 are very satisfactory, they do not address the challenges faced by companies that reuse end-of-life products. Thus, the third part of this work integrates reverse logistics. The second machine will source end-of-life products. This part allows us to conduct an optimal study for a hybrid system (closed loop). All random factors such as: breakdowns, repairs and degradation of the machines are considered. A stochastic dynamic programming approach will be used to develop the optimal conditions of the HJB type. The results will allow the development of joint optimal policies for production, reuse, maintenance and quality control of manufactured and remanufactured products.

Type de document:	Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires:	"Mémoire par articles présenté à l’École de technologie supérieure comme exigence partielle à l’obtention de la maîtrise avec mémoire en génie mecanique". Comprend des références bibliographiques (pages 167-174).
Mots-clés libres:	processus stochastique, détérioration, maintenance, qualité, plan d’échantillonnage, logistique inverse
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Kenné, Jean-Pierre
Codirecteur:	Codirecteur Hof, Lucas
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Génie mécanique
Date de dépôt:	11 mai 2022 13:16
Dernière modification:	11 mai 2022 13:16
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/2965

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