Cell formation has received much attention from academicians and practitioners because of its strategic importance to modern manufacturing practices. Existing research on cell formation problems using integer programming (IP) has achieved the target of solving problems that simultaneously optimise machine-cell allocation and partmachine allocation. This thesis presents extensions of an IP model where part-machine assignment and cell formation are addressed simultaneously, and integration of inter-cell movements of parts and machine set-up costs within the objective function is taking place together with the inclusion of an ordered part machine operation sequence. The latter is identified as a neglected parameter for the Cell Formation problem. Due to the nature of the mathematical IP modelling for Cell Formation two main drawbacks can be identified: (a) Cell Formation is considered to be a complex and difficult combinatorial optimisation problem or in other words NP-hard (Non-deterministic Polynomial time hard) problem and (b) because of the deterministic nature of mathematical programming the decision maker is required to specify precisely goals and constraints. The thesis describes a comprehensive study of the cell formation problem where fuzzy set theory is employed for measuring uncertainty. Membership functions are used to express linguistically the uncertainty involved and aggregation operators are employed to transform the fuzzy models into mathematical programming models. The core of the research concentrates on the investigation and development of heuristic and . metaheuristic approaches. A three stage randomly generated heuristic approach for producing an efficient initial solution for the CF together with an iterative heuristic are first developed. Numerous data sets are employed which prove their effectiveness. Moreover, an iterative tabu search algorithm is implemented where the initial solution fed in is the same as that used in the descent heuristic. The first iterative procedure and the tabu search algorithm are compared and the results produced show the superiority of the latter over the former in stability, computational times and clustering results.

Postponement is widely recognised as an approach that can lead to superior supply chains, and its application is widely observed as a growing trend in manufacturing. Form postponement (FPp) involves the delay of final manufacturing until a customer order is received and is commonly regarded as an approach to mass customisation. However, while much is written in the literature on the benefits and strategic impact of FPp, little is still known about its application. Thus this research project aims to address how FPp is applied in terms of the operational implications within the manufacturing facility. Here the ‘postponed’ manufacturing processes are performed in the factory where the preceding processes are carried out. An in-depth case study research design was developed and involved case studies at three manufacturing facilities, which provided diverse contexts in which to study FPp applications. Each case study incorporated multiple units of analysis which were based around product groups subject to different inventory management policies – FPp, make to order (MTO) and make to stock (MTS). The same research design was used in each study and involved both qualitative and quantitative evidence. Qualitative evidence was gathered via structured interviews and included the operational changes required to apply FPp in a previously MTO and MTS environment. Eleven quantitative variables, providing a broad based measurement instrument, were compared across the three units of analysis to test the hypotheses. This combination of qualitative and quantitative evidence in the case studies helped to triangulate the research findings. Comparison between the three case studies provided further conclusions regarding operational implications that were context specific and those which were not. The research concludes that the manufacturing planning system presents a major obstacle to the application of FPp in a MTO and MTS environment. In spite of this, and even when the FPp application is flawed, the benefits of FPp still justify its application. The research also contributes two frameworks: one which determines when FPp is a viable alternative to MTO or MTS; and another that illustrates the major operational implications of applying FPp to a product exhibiting component swapping modularity.

La réalité des marchés économiques impose des contraintes aux entreprises manufacturières qui sont de plus en plus difficiles à réaliser, comme la diversification des produits, l'amélioration de leur qualité, la réduction des coûts et la diminution des retards. Ces contraintes sont satisfaites par une meilleure organisation des systèmes de fabrication en utilisant les ressources techniques existantes. Notre présente thèse met l’accent sur deux contributions majeures, la première consiste à modéliser différents cas du système industriel (Système de production simple, système d’assemblage, système de désassemblage) en intégrant des politiques de maintenance adéquates. La deuxième contribution repose sur l’évaluation des risques de pertes de profit d’une décision prise suite à l’optimisation des différents systèmes industriels étudiés. Trois différents problèmes industriels sont étudiés, le premier concerne le développement des méthodes d’évaluation de risque de perte de profit résultant du choix d'un algorithme d’optimisation pour résoudre un problème de planification conjointe de production et de maintenance. Pour atteindre nos objectifs, nous commençons par calculer les plans de production et de maintenance en utilisant différents algorithmes d’optimisation. En outre, nous proposons des modèles analytiques pour quantifier le risque de perte de profit résultant des retours de produits et de la prise en compte des durées de réparation de pannes non nulles. Cette étude fournit des informations sur les algorithmes d’optimisations les plus efficaces pour les problématiques rencontrés pour aider et orienter les décideurs dans l'analyse et l'évaluation de leurs décisions. La deuxième problématique concerne l'optimisation de la planification du système d'assemblage à deux niveaux. Un modèle mathématique est développé pour incorporer une planification de l'approvisionnement pour les systèmes d'assemblage à deux niveaux dont les délais d’approvisionnement et les pannes du système sont stochastiques. La planification de maintenance optimale obtenue est utilisée dans l'évaluation des risques afin de trouver la période seuil de réparation qui réduit les pertes de profit. La troisième problématique étudiée concerne l’optimisation de la planification dans le cadre d’assemblage à base de désassemblage des produits usagés en tenant compte de la dégradation du système de production. Un modèle analytique est développé pour envisager le désassemblage, la remise à neuf des produits usagés qui contribuent à l’assemblage des produits finis. En effet, ces derniers peuvent être constitués de composants neufs ou remis à neuf. Une politique de maintenance est séquentiellement intégrée pour réduire l'indisponibilité du système. Le but de cette étude est d'aider les décideurs, dans certaines conditions, à choisir le processus le plus rentable pour satisfaire le client et qui peut également s'adapter aux risques potentiels qui peuvent perturber le système de désassemblage-assemblage. Le risque lié aux périodes de réparation du système est discuté, ce qui a un impact sur la prise de décision managériale / The reality of the economic markets places constraints on manufacturing companies that are increasingly difficult to achieve, such as product diversification, quality improvement, cost reduction and fewer delays. These constraints are satisfied by a better organization of manufacturing systems using existing technical resources. Our thesis focuses on two major contributions, the first is to model different industrial systems (simple production system, assembly system, disassembly system) by integrating maintenance policies. The second contribution is based on risk assessment of profit loss following a decision taken after an optimization of an industrial system. Three different industrial problems are studied; the first concerns the development of risk assessment methods of profit loss resulting from the choice of an optimization algorithm to solve a problem of joint production and maintenance planning. To achieve our goals, we start by calculating production and maintenance plans using different optimization algorithms. In addition, we propose analytical models to quantify the risk of profit loss resulting from product returns and of repair times. This study provides information on the most effective optimization algorithms for the problems encountered to help and guide decision-makers in the analysis and evaluation of their decisions. The second problem concerns the optimization of two-level assembly system planning. A mathematical model is developed to incorporate supply planning for two-level assembly system with stochastic lead times and failures. The optimal maintenance planning obtained is used in the risk assessment to find the threshold repair period that reduces the profit loss. The third problem studied concerns the optimization of disassembly system of returned products (used or end of life products), remanufacturing and assembly of finished products taking into account the degradation of the production system. An analytical model is developed to consider disassembly, remanufacturing of returned products that contribute to the assembly of finished products. Indeed, the latter may consist of new or remanufactured components. A maintenance policy is sequentially integrated to reduce the unavailability of the system. The goal of this study is to help decision makers, under certain conditions, choose the most cost-effective process to satisfy the customer and who can also adapt to the potential risks that can disrupt the disassembly-remanufacturing-assembly system. The risk associated with system repair periods is discussed, which has an impact on managerial decision-making

L’amélioration de la performance du secteur médico-social nécessite des outils de pilotage aptes à donner rapidement et de façon synthétique une vision claire et quantifiée des activités réalisées en direction des usagers. Or, il n’existe pas aujourd’hui d’outils satisfaisants permettant un pilotage des activités au niveau de chaque structure, mais également au niveau de l'organisme gestionnaire. L’objet du travail de recherche est de concevoir des outils pour l’aide au pilotage et au suivi des activités dans le secteur médico-social permettant d’améliorer la vision actuelle du secteur médico-social trop cloisonné. En relation étroite avec Ressourcial (ancien département du système d’information de la Fondation OVE), ce travail s’inscrit dans le cadre d’une thèse CIFRE et constitue l'une des premières thèses des sciences de l'ingénieur qui s'attaquent aux problèmes d'organisation dans le secteur médico-social. Le premier enjeu scientifique de cette recherche est de proposer une démarche formelle et structurée de suivi des activités réalisées dans ces établissements. L’approche proposée devra être capable de rendre compte d’une typologie d’activités au spectre très large ; activités réalisées par des établissements ayant des modes de fonctionnements, et des cultures métiers, fortement hétérogènes. Sur ce volet, le verrou scientifique de ce travail est celui l’agrégation sur un même modèle, de modes de fonctionnement intrinsèquement hétérogènes. Le second enjeu scientifique de cette thèse est celui du développement d’approches innovantes pour l’analyse de ces données de suivi et pour l’aide au management de ces structures à partir de ces mêmes données. / Improving the performance of medico-social sector requires management tools capable of quickly and synthetically provide a clear and quantified view of activities towards the users. Unfortunally, today does not exist a satisfactory tools to control activities in each structure, as neither at the level of the managing organization. The object of the research work is to develop tools to aid management and monitoring of activities in the medico-social sector in order to improve the current vision of the medico-social sector too compartmentalized. Closely related to Ressourcial (former information system department of OVE Foundation), this work is part of a CIFRE thesis and is one of the first theses of engineering sciences that address to organizational problems in the medical-social sector. The first scientific challenge of this research is to propose a formal and structured approach to monitoring activities in these institutions. The proposed approach should be able to realize a typology of activities in a very broad spectrum; activities performed by institutions with operating modes, and business cultures, highly heterogeneous. On this aspect, the scientist lock of this work is that the aggregation on the same model, intrinsically heterogeneous operating modes. The second scientific challenge of this thesis is the development of innovative approaches for analyzing these monitoring data and to aid management of these structures from the same data.

Durant la dernière décennie, les architectures orientées services (SOA) d'une part et la gestion des processus business (BPM) d'autre part ont beaucoup évolué et semblent maintenant en train de converger vers un but commun qui est de permettre à des organisations complètement hétérogènes de partager de manière flexible leurs ressources dans le but d'atteindre des objectifs communs, et ce, à travers des schémas de collaboration avancée. Ces derniers permettent de spécifier l'interconnexion des processus métier de différentes organisations. La nature dynamique et la complexité de ces processus posent des défis majeurs quant à leur bonne exécution. Certes, les langages de description de chorégraphie aident à réduire cette complexité en fournissant des moyens pour décrire des systèmes complexes à un niveau abstrait. Toutefois, rien ne garantit que des situations erronées ne se produisent pas suite, par exemple, à des interactions "mal" spécifiées ou encore des comportements malhonnêtes d'un des partenaires. Dans ce manuscrit, nous proposons une approche décentralisée qui permet la supervision de chorégraphies au moment de leur exécution et la détection instantanée de violations de séquences d'interaction. Nous définissons un modèle de propagation hiérarchique pour l'échange de notifications externes entre les partenaires. Notre approche permet une génération optimisée de requêtes de supervision dans un environnement événementiel, et ce, d'une façon automatique et à partir de tout modèle de chorégraphie / Cross-organizational service-based processes are increasingly adopted by different companies when they can not achieve goals on their own. The dynamic nature of these processes poses various challenges to their successful execution. In order to guarantee that all involved partners are informed about errors that may happen in the collaboration, it is necessary to monitor the execution process by continuously observing and checking message exchanges during runtime. This allows a global process tracking and evaluation of process metrics. Complex event processing can address this concern by analyzing and evaluating message exchange events, to the aim of checking if the actual behavior of the interacting entities effectively adheres to the modeled business constraints. In this thesis, we present an approach for decentralized monitoring of cross-organizational choreographies. We define a hierarchical propagation model for exchanging external notifications between the collaborating parties. We also propose a runtime event-based approach to deal with the problem of monitoring conformance of interaction sequences. Our approach allows for an automatic and optimized generation of rules. After parsing the choreography graph into a hierarchy of canonical blocks, tagging each event by its block ascendancy, an optimized set of monitoring queries is generated. We evaluate the concepts based on a scenario showing how much the number of queries can be significantly reduced

Αντικείμενο της διατριβής αποτελεί το πρόβλημα του προγραμματισμού παραγωγής και ελέγχου των αποθεμάτων των συστημάτων διακριτής παραγωγής. Στόχος της είναι να προτείνει ένα νέο σύστημα PPC (r-MRP) που θα ξεπερνά ορισμένους βασικούς περιορισμούς των MRP-based συστημάτων. Το σύστημα αυτό αναπτύχθηκε πάνω σε μία νέα μέθοδο που ενοποιεί τις λειτουργίες διαχείρισης αποθεμάτων και λεπτομερούς χρονοπρογραμματισμού σε μία ενιαία παράλληλη υπολογιστική διαδικασία (reverse MRP). Ο σχεδιασμός του προτεινόμενου συστήματος ξεπερνάει βασικές αδυναμίες των MRP-based συστημάτων, λαμβάνοντας υπόψη τους περιορισμούς δυναμικότητας των παραγωγικών πόρων, τη διακύμανση των χρόνων υστέρησης των εργασιών σε αυτούς και τις σχετικές προτεραιότητες των παραγγελιών, μέσα σε ένα περιβάλλον συνεχούς χρόνου. Επιπλέον εισάγει ένα εργαλείο αξιολόγησης και επιλογής ενός αποδοτικού συνδυασμού χρονοπρογράμματος εργοστασίου και πλάνου αποθεμάτων μέσα από ένα σύνολο διαθέσιμων και εφικτών εναλλακτικών σεναρίων. Η διαμόρφωση των εναλλακτικών αυτών σεναρίων γίνεται λαμβάνοντας κάθε φορά υπόψη τους υφιστάμενους περιορισμούς δυναμικότητας της επιχείρησης και των υλικών, καθώς και ένα σύνολο κριτηρίων, ενίοτε αλληλοσυγκρουόμενων. Τα εναλλακτικά σενάρια που σχηματίζονται αξιολογούνται μέσα από ένα σύνολο δεικτών απόδοσης τόσο χρονοπρογραμματισμού, όσο και διαχείρισης αποθεμάτων. Το προτεινόμενο σύστημα υλοποιήθηκε υπό τη μορφή πειραματικού λογισμικού, μέσα σε περιβάλλον προσομοίωσης διακριτών συμβάντων (discrete-event simulation). Η απόδοση του μελετήθηκε μέσα από την πιλοτική εφαρμογή του σε μία τυπική κλωστοϋφαντουργική μονάδα και βρέθηκε να υπερτερεί σε συγκεκριμένες περιπτώσεις της υπολογιστικής διαδικασίας ενός τυπικού συστήματος MRPII, όσον αφορά ένα σύνολο δεικτών απόδοσης χρονοπρογραμματισμού και διαχείρισης αποθεμάτων. Το προτεινόμενο σύστημα r-MRP θα μπορούσε να ενσωματωθεί σε ένα MRP-based σύστημα ως ένα διασυνδεόμενο υποσύστημα (module) υποστήριξης της λειτουργίας προγραμματισμού παραγωγής και ελέγχου αποθεμάτων. / This thesis discusses the design of a production planning and control system (PPC) for discrete manufacturing environments, referred to as r-MRP. The proposed approach operates under the framework of hierarchical finite capacity shop-floor modelling and discrete-event simulation. It overcomes some of the main deficiencies of MRP-based systems by considering capacity constraints, lead times fluctuations, lot sizing and priority control in a ‘bucket-less’ environment. The r-MRP system was developed based on a new method that integrates shop scheduling and material planning in a simultaneous computational process (reverse MRP). Under this methodology, material and capacity constraints are considered, together with a number of conflicting planning criteria, in a continuous time environment. Lead times are dynamically calculated variables, based on actual loads in each workcenter. A number of alternative feasible shop schedule and material plan combinations are formed in real time. The r-MRP system was implemented as an experimental software tool. Its performance has been evaluated in a case study of a textile company with ‘real life’ data. When studied through a set of simulation experiments it has been found to outperform standard MRPII system in cases of short production times, high value inventory items and frequent, small deliveries by suppliers, in terms of a number of scheduling and inventory performance indicators. The r-MRP tool can be incorporated in legacy IT systems as an interfaced functional module.