Optimisation de la commande des lignes de production homogènes sujettes à des pannes des machines

Lavoie, Philippe (2006). Optimisation de la commande des lignes de production homogènes sujettes à des pannes des machines. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Nous considérons le problème de commande du taux de production de machines sujettes à des pannes composant une ligne de production en tandem. L'objectif est de trouver la loi de commande qui permettra de minimiser le coût moyen de détention et de rupture. Il est montré que la complexité du problème ne permet pas une résolution à l'aide de l'approche analytique. Suite à ce constat, une structure de loi de commande est obtenue analytiquement pour des systèmes dont la solution analytique est possible. Cette structure de loi de commande paramétrée est étendue à la commande de la ligne de production. Une approche combinant la simulation combinée discrète/continue, les plans d'expériences et les surfaces de réponses est ensuite appliquée pour optimiser cette loi de commande en fonction de l'indicateur du coût. Il est montré que la modélisation combinée discrète/continue permet de faire des gains de temps considérables par rapport à la simulation par événements discrets.

Constatant les limites de l'approche proposée pour les lignes de production de grande taille, une heuristique basée sur un profil paramétré permettant de réduire le problème d'optimisation des lignes longues est proposée. Cette heuristique a permis d'optimiser une ligne à 20 machines, qui aurait été impossible à accomplir avec l'approche initiale proposée.

Finalement, une étude comparative de différentes heuristiques de contrôle de la production (mécanismes de contrôle) en fonction des coûts de détention (inventaire et stockage) est effectuée. Nous concluons que le mécanisme hybride est le plus performant lorsque le coût de stockage est considéré explicitement mais qu'il est équivalent au mécanisme CONWIP lorsque les coûts de stockage sont agrégés aux coûts d'inventaire. Il est également montré que le mécanisme kanban est plus performant que le mécanisme CONWIP lorsque les coûts de stockage sont non négligeables et la ligne relativement longue.

Titre traduit

Optimal control of homogenous production lines with machines subject to failures

Résumé traduit

We consider the problem of controlling the production rates of failure prone machines composing homogenous transfer lines. The objective of the problem is to find the control strategy that minimizes the average holding and backlog costs. It is shown that the complexity of the problem makes it impossible to solve analytically. Following this observation, the structure of a control policy is obtained by solving the control problem for simpler systems. This parameterized structure is then extended to the production line problem. An experimental approach composed of combined discrete / continuous simulation modelling, design of experiments and response surface methodology is used to optimize the proposed control policy in relation with the average cost. It is shown that the combined discrete/continuous simulation modelling allows important reductions in computational time compared to discrete event simulation modelling.

Observing the limitations of the proposed approach for long lines, a heuristic method based on a parameterized profile is proposed. This heuristic reduces the complexity of the optimization problem by reducing the number of variables, allowing the optimization of a 20 machine line example that would have been impossible to solve using the initial approach.

Finally, a comparative study of the minimum total holding (inventory and storage) and backlog cost for different production control heuristics (control mechanisms) is proposed. We conclude that the hybrid mechanism yields the best results when the storage costs are considered explicitly. We also show that the hybrid mechanism is equivalent to the CONWIP mechanism when storage costs are aggregated to the inventory costs, both outperforming kanban. Furthermore, the kanban mechanism is shown to outperform CONWIP when storage costs increase and the line is relatively long.

Type de document:	Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires:	"Mémoire présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise en génie mécanique". Bibliogr.: f. [130]-134.
Mots-clés libres:	Commande, Comparaison, Continu, Controle, Discret, Discret-Continu, Flux, Homogene, Ligne, Longue, Machine, Mecanisme, Modele, Optimisation, Panne, Production, Simulation, Tire
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Kenné, Jean-Pierre
Codirecteur:	Codirecteur Gharbi, Ali
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Génie mécanique
Date de dépôt:	15 mars 2011 15:39
Dernière modification:	03 nov. 2016 23:18
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/476

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