La thèse défendue est le résultat d'un partenariat entre d'une part le groupe Parisot, et plus particulièrement la société Parisot Meuble, et d'autre part l'équipe de recherche technologique TRACILOG du Centre de Recherche en Automatique de Nancy.<br />La typologie de la consommation en termes de biens et de services a évolué au cours des dernières années, avec notamment l'émergence du e-commerce. Si jusqu'alors les consommateurs se sont satisfaits de produits faiblement différenciés à bas coûts, la tendance est à la personnalisation, impliquant une augmentation de la diversité et des exigences du client final en termes de coûts, qualité, fonctionnalités et délais. Les systèmes de production ont généralement été conçus pour être efficaces dans un contexte de production de masse : ils doivent évoluer pour s'adapter à cette nouvelle typologie du marché. Ils doivent gagner en flexibilité pour être capable de répondre aux diverses demandes des clients. Il leur faut également être réactifs, afin de satisfaire rapidement les clients. Enfin, l'entreprise dans sa globalité doit devenir agile, capable de se reconfigurer en fonction des évolutions de son environnement ou de son marché (Nof et al, 2006), (Koren et al, 1999).<br />Les industries qui produisent en grande série des produits personnalisables, et notamment l'industrie du meuble, subissent également cette évolution : le nombre de références ne cesse d'augmenter et les volumes par référence diminuent. L'un des enjeux majeurs pour l'entreprise Parisot Meubles consiste à flexibiliser un outil industriel initialement dimensionné pour produire des quantités importantes de produits avec une faible différenciation, afin de répondre aux exigences des clients, tant en terme de diversification des produits que de qualité, coûts et délais. Les investissements dans les infrastructures de production étant récents et importants, les perspectives de flexibilisation doivent d'abord s'appuyer sur une évolution des structures de pilotage.<br />Les systèmes centralisés et hiérarchiques, initialement développés pour répondre à un marché de consommation de masse, ne permettent pas l'agilité du système de production. En effet, si de telles architectures se montrent performantes en régime nominal, de nombreux auteurs (Duffie et al, 1986)(Valckenaers et al, 1997) ont souligné leur manque de robustesse aux perturbations (gestion d'urgences commerciales, pannes, ruptures d'approvisionnements) et leur rigidité (pénibilité de la reconfiguration lors de l'introduction de nouveaux produits par exemple). Ce constat a conduit beaucoup d'entreprises à se tourner vers des stratégies de pilotage de type Juste-à-Temps, reposant sur une production tirée par la demande du client et un système de pilotage des flux physiques par le terrain, généralement à l'aide d'étiquettes (papier) kanban (Monden, 1981). S'ils apportent des solutions satisfaisant aux contraintes de réactivité, ces systèmes ne proposent pas une gestion optimale des flux, et rendent celle-ci complexe par la difficulté à disposer d'une vue globale de la situation.<br />Dans le but d'améliorer l'agilité des systèmes de production, les activités de recherche se sont orientées ces dernières années vers des systèmes de pilotage hybrides combinant un système de décision centralisé prédictif avec un horizon à moyen ou long terme et un système distribué où les décisions sont prises en temps réel à même le flux sur un horizon court terme. La qualité et la complémentarité des deux approches, centralisées et distribuées, laisse entrevoir des bénéfices considérables pour les architectures hybrides qui concilieraient les capacités d'optimisation globale des systèmes hiérarchiques avec la réactivité et la robustesse potentielle des systèmes hétérarchiques.<br />Par ailleurs, les développements récents dans le domaine des technologies infotroniques (RFID, réseaux de communication sans fil...) apportent les outils concrets permettant la mise en œuvre de systèmes automatisés de pilotage. Il devient réaliste d'imaginer que le « produit informant » puisse assurer la synchronisation du flux d'objets physiques du procédé et le flux des objets logiciels du système d'information représentant ce procédé. Mac Farlane (MacFarlane et al, 2003) a montré que l'instrumentation du produit et l'augmentation de la visibilité inhérente permettent un apport, tant pour les systèmes classiques de gestion de production que pour les systèmes émergents (Figure 4). D'abord, la collecte en temps-réel de données pertinentes sur l'état du flux de produits et de système de production permettent d'alimenter efficacement les outils centralisés (APS, ERP, MES), particulièrement consommateurs de données, dans le but d'assurer cohérence et optimisation globale du processus de production. Les technologies d'identification automatique permettent de résoudre le problème de synchronisation des flux physiques et d'informations adressée par Plossl en 1985 (Plossl, 1985). <br />L'instrumentation du produit représente également un moyen sûr d'assurer le lien matière-information et permet d'améliorer la visibilité sur le flux physique. La disponibilité d'informations à la fois sur le process et sur le produit lui-même amène à une amélioration de la visibilité (ou observabilité) dans l'espace des états de l'opération contrôlée (MacFarlane et al, 2003). L'Auto ID est donc un complément aux informations capteurs provenant directement du process. La possibilité d'information précise et en temps réel sur l'identité, le statut et les spécifications du produit aident à réduire les délais et les risques d'erreurs dans la gestion des stocks de matière première, les opérations de production et la gestion des produits finis.<br />Il devient alors réaliste d'imaginer le « produit actif », participant aux décisions concernant la fabrication, et de le considérer comme le pivot du système de pilotage, assurant la synchronisation et la cohérence entre un système centralisé assurant l'optimisation globale de la production au niveau de l'entreprise et l'ensemble des centres de décisions distribués en charge de l'exécution de la production (Figure 5). Comme énoncé par Valckenaers dans (Morel et al, 2007) : « These recent and ongoing developments finally promise to deliver the best of both worlds: the planning ability of centralized older solutions and the ability to cope with the real-factory dynamics of the self-organizing multi-agent systems ». Notamment, (Thomas et al, 2008) montre la pertinence du concept de contrôle par le produit dans un contexte de production pilotée en Juste-à-Temps, en permettant de maintenir une vision globale du système et d'assurer la cohérence des décisions prises localement.<br />Les enjeux actuels du domaine sont donc la proposition de cadres de modélisation et de développement de système de production agiles, la preuve du concept et de l'efficience de tels systèmes à l'échelle industrielle et le transfert par application sur des cas réels du monde industriel.<br />Au sein du CRAN, l'équipe projet « Systèmes Contrôlé par le Produit » étudie l'opportunité d'allouer au produit un rôle actif dans l'organisation, assurant le lien entre l'exécution de la production et le pôle « business » de l'entreprise. Notre travail a été mené conjointement avec la thèse de Rémi Pannequin (Pannequin, 2007) dont l'objet était de démontrer la validité du concept de produit actif, en développant une plateforme multi-agents de contrôle par le produit et une architecture d'émulation, et avec la thèse de Hind El Haouzi (sera soutenue en 2008), qui exploite ce concept pour synchroniser les flux d'un ligne principale d'assemblage avec des lignes secondaires (feeders), dans un contexte de production unitaire. Par rapport à ces deux thèses, notre contribution s'appuie sur l'infotronisation des flux physiques pour aider à la gestion des différents points de découplage par rapport à un objectif global, dans un contexte de production de gros volumes batchés. <br />Nos travaux ont pour but d'étudier les nouvelles opportunités apportées par les technologies d'identification dans le pilotage des flux de production, et plus particulièrement les technologies d'identification automatique dans un système de production contrôlé en kanban. Plus particulièrement, dans le cadre d'une thèse CIFRE, nous adressons la problématique de gestion des flux de produits au sein de l'entreprise Parisot Meubles.<br />Au cours de ce travail de thèse, nous avons étudié le système de production dans son ensemble (système physique et système de pilotage), afin d'identifier les problématiques industrielles de pilotage de la production propres à Parisot Meubles. De ces problématiques industrielles, nous avons induit une problématique plus générale de recherche. Nous avons ensuite pu valider les propositions par l'application au cas industriel réel.<br />Ce travail a porté sur une étude des opportunités apportées par les nouvelles technologies de l'information sur les processus de pilotage de la production, ainsi que la proposition d'un système d'aide à la décision de pilotage des flux sur le terrain. L'architecture proposée s'appuie sur l'infotronisation du flux de kanbans, qui deviennent des « kanbans actifs » et assurent l'interopérabilité et la synchronisation entre un système de décision centralisé et les différentes entités décisionnelles distribuées, afin de coordonner l'ensemble des décisions. Ces propositions ont été validées à l'aide d'une architecture d'émulation, permettant d'utiliser un système de pilotage dans les conditions réelles. Par ailleurs, certaines structures proposées ont pu être validées sur le système de production réel. <br />Les contributions de ce travail de thèse reposent sur :<br />• la proposition d'une architecture d'évaluation par émulation de systèmes de pilotage de la production, à une échelle industrielle, ainsi que la méthode de construction.<br />• La proposition d'un système d'aide au pilotage de la production permettant d'assurer la cohérence globale du système de décision.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:CCSD/oai:tel.archives-ouvertes.fr:tel-00377633 |
| Date | 10 November 2008 |
| Creators | Klein, Thomas |
| Publisher | Université Henri Poincaré - Nancy I |
| Source Sets | CCSD theses-EN-ligne, France |
| Language | French |
| Detected Language | French |
| Type | PhD thesis |
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