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

1. Sur l’évaluation de la flexibilité de l’atelier montage dans une usine terminale automobile Aymeric Lesert Soutenance de thèse du 18 Décembre 2006 Directeurs de thèse Yannick Frein et Gülgün Alpan Encadrement PSA Stéphane Noiré et Vincent Bernier

2. 1913-1916 3095 véhicules 2006 Plus de 3.000.000 véhicules 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

3. Contexte général - Une usine terminale automobile Par mois et par type de véhicules, nous produisons en moyenne de 2 et 4 véhicules • Identifier les besoins de flexibilité • Dimensionner l’atelier montage avec flexibilité juste nécessaire pour garantir la production des commandes au moindre coût Contexte – Existant – Contraintes – Interactions – Mesure - Conclusion

4. Besoin de flexibilité Dimensionnement de 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 Contexte – Existant – Contraintes – Interactions – Mesure - Conclusion

5. Besoin de flexibilité - Analyse statistique Capacité journalière de production de la ligne 600 véhicules Production 96% Marge de Sécurisation demandée à la production 30 véhicules Marge de Sécurisation accordée au commerce 20 véhicules Commerce 85% Prévision 120 véhicules 55% 307 Break La définition des marges de sécurisation est cohérente Comment cette flexibilité est-elle mise en place ? Contexte – Existant – Contraintes – Interactions – Mesure - Conclusion

6. Contexte scientifique [Joly, 2004] [Baratou, 1998] [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 Contexte – Existant – Contraintes – Interactions – Mesure - Conclusion

7. Démarche de la thèse I. L’analyse de l’existant II. Les contraintes d’espacement III. Les interactions de contraintes IV. La mesure de la flexibilité

8. Espace de travail de l’opérateur L’analyse de l’existant – Déplacement d’un opérateur Opérateur Temps de travail Pas de travail 307 Break 307 5 Portes Temps cycle 307 3 Portes 307 3 Portes 307 3 Portes L’opérateur a pris du retard et ne le récupère pas immédiatement Ce véhicule a provoqué un pic de charge Ce pic de charge est volontaire car il permet de minimiser les coûts Temps cycle Contexte – Existant – Contraintes – Interactions – Mesure - Conclusion

9. L’opérateur connaît une difficulté 307 – 5 Portes L’opérateur ne connaît pas de difficulté 307 - Break 307 - Break 307 – 5 Portes 307 – 3 Portes 307 - Break 307 – 3 Portes 307 – 3 Portes 307 – 3 Portes 307 – 3 Portes 307 – 3 Portes L’analyse de l’existant – Objectif du séquencement L’opérateur ne peut pas traiter ce véhicule car il sort de son espace de travail Un opérateur polyvalent intervient pour traiter ce véhicule Ce véhicule déclenche une « alerte » Minimiser le nombre d’alertes Contexte – Existant – Contraintes – Interactions – Mesure - Conclusion

10. 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 Contexte – Existant – Contraintes – Interactions – Mesure - Conclusion

11. L’analyse de l’existant – Calcul du ratio N/P Capacité journalière de production de la ligne 600 véhicules Production Marge de Sécurisation demandée à la production 30 véhicules Calcul du ratio N/P 1/4 Commerce Prévision 120 véhicules 307 Break Ce calcul représente ce qu’il faut produire Contexte – Existant – Contraintes – Interactions – Mesure - Conclusion

12. L’analyse de l’existant - Observations terrains • Les critères sont définis en fonction de l’expérience • Incohérences entre : • La minimisation du nombre de non respects • La minimisation du nombre d’alertes Contexte – Existant – Contraintes – Interactions – Mesure - Conclusion

13. L’analyse de l’existant – Deux approches possibles • Nouvel algorithme de séquencement • Définition des contraintes d’espacement • Le critère • Le ratio N/P [El Hadj, 2007] Contexte – Existant – Contraintes – Interactions – Mesure - Conclusion

14. Démarche de la thèse I. L’analyse de l’existant II. Les contraintes d’espacement III. Les interactions de contraintes IV. La mesure de la flexibilité

15. Charge de travail de l’opérateur Temps Poste de travail Temps cycle Véhicules Véhicules responsables des alertes Véhicules à espacer Les contraintes d’espacement - Un critère difficile à définir Un critère par poste de travail Un critère pour plusieurs postes de travail Véhicules avec pic de charge Véhicules sans pic de charge Contexte – Existant – Contraintes – Interactions – Mesure - Conclusion

16. Temps Temps cycle Véhicules Les contraintes d’espacement – Pertinence d’un critère 520 480 Véhicules avec pic de charge Véhicules sans pic de charge 30 500 470 Critère de la contrainte Utile pour évaluer la pertinence d’un critère Contexte – Existant – Contraintes – Interactions – Mesure - Conclusion

17. Poste sous contraint Poste sur contraint Poste contraint Poste non impacté Poste impacté Les contraintes d’espacement – 5 caractérisations possibles [Giard et al, 2006] Difficulté à hiérarchiser ces 3 types de relation Contexte – Existant – Contraintes – Interactions – Mesure - Conclusion

18. Temps Temps cycle Véhicules Les contraintes d’espacement - Un indicateur de pertinence 520 480 Véhicules avec pic de charge Véhicules sans pic de charge 30 470 Critère de la contrainte Contexte – Existant – Contraintes – Interactions – Mesure - Conclusion

19. Poste sous contraint Poste sur contraint Poste contraint Poste non impacté Poste impacté Les contraintes d’espacement - Un indicateur de pertinence Contexte – Existant – Contraintes – Interactions – Mesure - Conclusion

20. Les contraintes d’espacement - Matrice des relations Outil évaluant la pertinence du critère des contraintes d’espacement par rapport aux véhicules à espacer Contexte – Existant – Contraintes – Interactions – Mesure - Conclusion

21. Charge de travail de l’opérateur Temps Poste de travail Temps cycle Véhicules Véhicules avec pic de charge Véhicules sans pic de charge Les contraintes d’espacement - Calcul du ratio N/P [Giard et al, 2006] • Inspiration des travaux de [Giard et al, 2006] • Proposition d’une extension de ce calcul à plusieurs postes de travail Ce calcul représente ce qu’il est possible de produire Contexte – Existant – Contraintes – Interactions – Mesure - Conclusion

22. Les contraintes d’espacement – Les apports de la méthode Comparaison entre deux jeux de 11 contraintes d’espacement Nombre de non respects : 0 Nombre de non respects : 184 Nombre d’alertes : 150 Nombre d’alertes : 61 Nombre d’alertes + non respects : 0 Nombre d’alertes + non respects : 55 Meilleure cohérence entre les alertes et les non respects Contexte – Existant – Contraintes – Interactions – Mesure - Conclusion

23. Démarche de la thèse I. L’analyse de l’existant II. Les contraintes d’espacement III. Les interactions de contraintes IV. La mesure de la flexibilité

24. Les interactions de contraintes - Caractérisation 1 non respect 2 non respects La difficulté varie en fonction du nombre de véhicules avec A et B Contexte – Existant – Contraintes – Interactions – Mesure - Conclusion

25. Les interactions de contraintes – L’indicateur PPLI • 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 [Lesert et al, 2005] [Lesert et al, 2006] Une borne supérieure pour le problème de séquencement limité à deux contraintes d’espacement Contexte – Existant – Contraintes – Interactions – Mesure - Conclusion

26. Les options exclusives Les options croisées Indicateur PPLI Outil de séquencement PSA Les interactions de contraintes – Résultats numériques Qa=120,Qb=128,Qtot=300 Na/Pa=2/5 et Nb/Pb=3/7 Nombre de non respects Nombre de véhicules ayant les deux options simultanément Contexte – Existant – Contraintes – Interactions – Mesure - Conclusion

27. Les interactions de contraintes – 1 conjecture et 3 propriétés Conjecture : Il existe une séquence respectant les deux contraintes dans le cas où Cette conjecture a été démontrée pour Les interactions de contraintes - 4 formes caractéristiques Qa=120,Qb=128,Qtot=300 Na/Pa=2/5 et Nb/Pb=3/7 Qa=150,Qb=75,Qtot=300 Na/Pa=1/2 et Nb/Pb=1/4 Qa=50,Qb=233,Qtot=300 Na/Pa=1/6 et Nb/Pb=7/9 Qa=50,Qb=33,Qtot=300 Na/Pa=1/6 et Nb/Pb=1/9 Contexte – Existant – Contraintes – Interactions – Mesure - Conclusion

28. Valeur de l’indicateur PPLI pour le couple (CJ27O003, CJ23O015) Les interactions de contraintes - Outil d’aide à l’analyse Soit le programme de production d’une journée à séquencer Outil identifiant les couples de contraintes difficiles à respecter Contexte – Existant – Contraintes – Interactions – Mesure - Conclusion

29. Démarche de la thèse I. L’analyse de l’existant II. Les contraintes d’espacement III. Les interactions de contraintes IV. La mesure de la flexibilité

30. Q’max=N/P*600 Capacité journalière de production de la ligne 600 véhicules Production Marge de Sécurisation demandée à la production 30 véhicules Marge de Sécurisation accordée au commerce 20 véhicules Commerce Prévision 120 véhicules 307 Break La mesure de la flexibilité – La capacité maximale La capacité maximale dépend de la charge de travail des opérateurs concernés Contexte – Existant – Contraintes – Interactions – Mesure - Conclusion

31. Q’max Q’max Q’max Q’max La mesure de la flexibilité – Catégorisation d’un poste Surdimensionné Production Risque de non absorption des aléas Commerce Insuffisamment dimensionné pour le commerce Prévision Sous dimensionné Poste de travail / Contrainte d’espacement [Parker et al, 1999] Identifier les postes de travail nécessitant un ajustement Contexte – Existant – Contraintes – Interactions – Mesure - Conclusion

32. La mesure de la flexibilité - Application à un cas réel Sevel Nord – Mai 2006 Alertes Postes de travail 194 1057 51,6% 2,5% Surdimensionné Risque de non absorption des aléas 4,6% 0,2% Insuffisamment dimensionné pour le commerce 8,8% 5,0% 35,0% 92,3% Sous dimensionné La méthode proposée établit une interface entre l’équilibrage et le séquencement Contexte – Existant – Contraintes – Interactions – Mesure - Conclusion

33. Conclusion et perspectives

34. 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 Contexte – Existant – Contraintes – Interactions – Mesure - Conclusion

35. 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 Contexte – Existant – Contraintes – Interactions – Mesure - Conclusion

36. Perspectives • Définition automatique des contraintes d’espacement • Nouvelle approche de l’équilibrage • Nouvelle méthode d’évaluation des marges de sécurisation Contexte – Existant – Contraintes – Interactions – Mesure - Conclusion

37. Merci de votre attention Sur l’évaluation de la flexibilité au montage dans une usine terminale automobile