DEMENAGEMENT D UNE LIGNE DE PRODUCTION MANUFACTURIERE SANS ARRET DE L ACTIVITE DE PRODUCTION

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1 3 e onférence Francohone de MOdélisaion e SIMulaion «onceion, Analyse e Gesion des Sysèmes Indusriels» MOSIM 01 du 25 au 27 avril Troyes (France) DEMENAGEMENT D UNE LIGNE DE PRODUTION MANUFATURIERE SANS ARRET DE L ATIVITE DE PRODUTION Parick PUJO Déaremen de recherche en Informaique, en Auomaique e en Mécaronique Insiu Universiaire des Sciences Pour l Ingénieur de Marseille Universié d Aix-Marseille III, S Jérôme Marseille edex 20. France Mél : arick.ujo@iusim.u-3mrs.fr RESUME : Dans cee communicaion, nous monrons commen la simulaion se résene comme un ouil inconournable our oriener les choix dans un roje indusriel comlexe : déménager une ligne de roducion manufacurière comoran lusieurs dizaines de machines, sans jamais arrêer de roduire. En effe, l imac de la méhodologie roosée eu êre oalemen évalué e les choix évalués en conséquence. Le déménagemen devien alors quasimen ransaren our la clienèle. MOTS-LES : Déménagemen, Ligne de roducion, Simulaion 1. INTRODUTION Nous résenons ici l organisaion du déménagemen d une ligne de fabricaion des roduis en flow sho sans inerruion de la roducion. Il s agi de réondre là au besoin d enrerises ne ouvan as arrêer de roduire ou en devan changer de sie de roducion. Pour raier ce roblème, nous roosons une soluion originale de déménagemen rogressif des ressources de l ancien sie vers le nouveau, en consiuan des socks amon à chaque déménagemen élémenaire. En effe, une éude des ouvrages de référence en organisaion de la roducion, an sur le lan naional (Baglin e al., 1996), (Giard, 1988) qu inernaional (Monks, 1993), (Aquilano e al., 1995) monre que ce suje n es as abordé. Même dans l ouvrage de référence concernan les méhodologies d aménagemens de sociéé (Muher, 1969), cee roblémaique n es as raiée. Arès modélisaion du roblème d un déménagemen élémenaire, différenes simulaions corresondan à diverses sraégies de déménagemen de la ligne von êre simulées à arir du cas indusriel d une ligne de fabricaion à la demande de circuis imrimés. 2. DEMENAGEMENT ELEMENTAIRE D UN POSTE DE TRAVAIL Pour aborder une ligne de roducion comlèe, il fau auaravan disoser d un modèle élémenaire de comoremen du sysème de roducion endan le déménagemen : nous allons décrire quelques élémens héoriques obenus à arir d un cas simle. omme nore rincie de déménagemen reose sur une succession de eis déménagemens enchaînés, (machine ar machine ou ar groue de machines consécuives), nous rouvons dans oues les éaes du roje la même ligne de roducion, siuée à cheval sur deux sies de roducion, l ancien e le nouveau. Les deux exceions concernen le débu, où aucune machine n a encore déménagé, e la fin, où oues les machines son oues en lace dans le nouveau sie. Dans ous les éas inermédiaires sables, la liaison logisique enre les deux sies se fai ar l inerface d un sock de ransi e de découlage. Les roduis doiven êre acheminés de l ancien sie vers le nouveau, ce qui inrodui un délai sulémenaire, mais ne reme as en cause la gesion de ce sysème de roducion. Dans nore exemle basique, figure 1, il s agi du sock S3. Machine M1 adence maximale 1 Sysème de Producion : adence de roducion Machine M2 adence maximale 2 Machine M3 adence maximale 3 enrans Sock S1 Quanié Q1 Sock S2 Quanié Q2 Ancien sie Sock S3 Quanié Q3 Sock S4 Quanié Q4 sorans Nouveau Figure 1: Modèle d une ligne de roducion

2 Lors du déménagemen de la machine M2, le sysème de roducion es modifié : en effe, cee machine es en arrê endan son déménagemen, e il exise une ligne de roducion en aval, sur le nouveau sie, e une en amon sur l ancien (cf. figure 2). Machine M1 adence maximale 1 Sysème de Producion : adence de roducion Machine M3 adence maximale 3 remières Sock S1 Quanié Q1 Sock S2 Quanié Q2 Sock S3 Quanié Q3 Figure 2 : Modèle d une ligne de roducion à flux inerromu Sock S4 Quanié Q4 Pour coninuer à roduire, le niveau du sock S3 doi êre suffisammen élevé our ouvoir alimener la machine suivane M3 duran oue la durée d indisonibilié de la machine M2, c es à dire le ems de son déménagemen ( D2 ). Le sock S2 va quan à lui se charger rogressivemen, car il n y a lus de consommaion : M2 es en cours de déménagemen! ela n es as gênan, nous réarerons ainsi le déménagemen de M1. Toue la roblémaique du mainien en roducion de ce ensemble ien donc dans la maîrise des socks inermédiaires S3 e S2. Touefois, cela ne demande as des mécanismes de décision comlexes (Zermai, 1996) Eude de la arie aval de la chaîne de roducion Pour ne as arrêer le flux de roduis, il fau que la machine M3 coninue à roduire, c'es-à-dire que le sock S3 conienne une quanié de roduis suffisane our ouvoir roduire à la cadence endan oue la durée du déménagemen de M2. ee quanié de réserve es définie ar : Q = * (1) 3 D2 Elle es consiuée en un cerain ems = am amon jusqu à la valeur am. * 2, en augmenan la cadence D Il s agi en effe de créer ce sock ou en roduisan normalemen Eude de la arie amon de la chaîne de roducion Pendan le déménagemen de M2, la arie de la chaîne en amon eu coninuer de roduire normalemen, créan ainsi un sock en S2. La quanié de sock créé es définie ar : Q = *. (2) 2 D2 Le ems d absorion de ce sock (arès le déménagemen de M2) es défini ar = AV * 2, où av es la cadence maximale de l aval (M2 incluse). Si M2 ravaille déjà en siuaion normale d exloiaion à cadence maximale our ouvoir assurer la cadence du rocess, il vau mieux arrêer oue la roducion lors de ce déménagemen. ela erme d'évier de créer des socks qui ne ourron lus êre résorbés ar la suie. Pour ne as se rerouver dans cee siuaion, nous ouvons créer le sock aval nécessaire endan le déménagemen de la machine récédene, e absorber le sock amon créé endan le déménagemen de la machine suivane. 3. DEMENAGEMENT PROGRESSIF D UNE LIGNE DE PRODUTION Nous avons là les fondemens du rincie uilisé our ce déménagemen (figure 3) : afin de ne as arrêer la chaîne de roducion, il fau révoir un sock en aval de la machine à déménager, afin que l aval de la chaîne coninue à roduire, le déménagemen d une machine rovoque la créaion d un sock de roduis semi- en amon de cee machine (si la arie amon coninue de roduire), le déménagemen d une machine rovoque la disariion du sock de roduis semi- en aval de cee machine (si la arie aval coninue de roduire). D

3 Avan le déménagemen remières Pendan le déménagemen remières Arès le déménagemen remières Figure 3 : Princie d un déménagemen élémenaire Ainsi, lors du déménagemen d une machine, le sock en aval disaraî e un sock en amon se crée : le sock se «délace» de l aval à l amon de la machine. Nous ouvons uiliser le délacemen du sock d aval en amon de la machine déménagée our ne as avoir à recréer un nouveau sock : il suffi en effe de commencer le déménagemen de la chaîne de roducion ar la dernière machine. Lors de son déménagemen, un sock se crée en amon, qui va ermere de déménager l avan-dernière machine ee soluion consisan à déménager le sysème de roducion en commençan ar la fin erme de limier la durée du déménagemen oal de la chaîne : nous allons créer un seul sock amon e le délacer en l ajusan en foncion des ems resecifs de déménagemen des machines successivemen renconrées Méhodologie du déménagemen d une chaîne de roducion Les rinciales éaes nécessaires our déménager une chaîne de roducion selon cee méhode son : le déménagemen de la dernière machine : endan ce ems-là, le sock de roduis se «délace» en amon de cee machine, l adaaion du sock délacé our la machine récédene (le sock doi ouvoir alimener la arie avale de la chaîne de roducion duran ou le déménagemen de la machine, c es à dire que la quanié de roduis sockés va déendre du ems de déménagemen de la machine), le déménagemen de la machine récédene, reour au deuxième iem jusqu au déménagemen de la remière machine de la chaîne de roducion, la rerise de la consommaion sur le sock de maière remière, inerromu lors du déménagemen de la remière machine. Nous allons déailler ceraines de ces éaes Déménagemen de la machine Si la arie amon de la chaîne de roducion rodui à la même cadence que la arie aval, le sock obenu en amon aura la même quanié de roduis que celle qu avai le sock en aval. Mais ce n es as forcémen le cas, e il fau aramérer chaque déménagemen. Déménager une machine signifie son arrê, son démonage, sa manuenion e son ransor, son remonage, son réglage e sa requalificaion. L ensemble de ces aciviés consiue le ems D de déménagemen. La cadence de roducion nominale e la cadence maximale de roducion av son les 2 aures aramères fondamenaux 3.3. Personnalisaion du sock our la machine récédene La quanié de roduis sockés en aval de la machine à déménager doi êre définie en foncion de son ems de déménagemen, d où un ajusemen de la cadence amon : soi le ems de déménagemen de la machine sera lus long que le récéden, il faudra alors augmener le sock e donc la cadence de roducion amon, soi la machine sera déménagée lus raidemen, auquel cas il va falloir diminuer le sock (il ne fau as créer de socks d en-cours non absorbables en cadence normale) : d où une diminuion de la cadence de roducion amon duran le déménagemen

4 Afin d'éablir les relaions mahémaiques ermean de connaîre e de gérer les socks en vue de déménager une machine, nous allons rerendre le cas héorique au momen où M2 es déjà déménagée. A ce momen-là, le modèle a les caracérisiques suivanes : M2 e M3 son déjà sur le nouveau sie. Le sock créé en S2 (Sock en amon de M2) n'a as éé absorbé. Il conien une quanié de roduis égale à Q = *. 2 D2 Les socks S3 e S1 son revenus à leur caacié normale. Pour le déménagemen de M1, il va falloir coninuer la roducion, ce qui imlique que S2 devra avoir en sock une quanié de roduis égale à Q' = *. 2 D1 Donc, il va falloir roduire, en lus de la roducion normale, Q 2-Q2 roduis, c es-à-dire *( 2 ). D1 D Le ems de roducion du sock nécessaire au déménagemen de M1 sera donc égal à : = 1 *( ) (3) D1 D Augmenaion du ems de déménagemen Dans le cas où D2 es inférieur à D1, la quanié de sock nécessaire au déménagemen de M1 (Q 2) es suérieure à la quanié de sock laissée ar le déménagemen de M2 (Q2). Il fau donc roduire des en-cours sulémenaires, selon deux sraégies : roduire arès le déménagemen de M2, auquel cas le ems de roducion es défini ar la relaion définie ci-dessus, roduire endan le déménagemen de M2, grâce à une augmenaion de la cadence de M1 ; soi la caacié nécessaire our roduire cee quanié en un ems D2 (c es-à-dire our roduire les roduis nécessaires au foncionnemen normal ainsi que ceux nécessaires à la réaraion du sock) ; nous avons la relaion ( )* = *( ) D2 D1 D2. Ainsi es défini ar la relaion suivane : = * D1 D2 D2 + 1 (4) Si la cadence nécessaire our réarer le sock our le déménagemen de M1 endan celui de M2 () es suérieure à la cadence maximale de M1 (1), alors il resera à roduire, arès le déménagemen de M2, la quanié Q' ( )* = ( )*. 2 1 D2 1 Il faudra donc roduire à cadence maximale endan un ems : = 1 * D1 D Diminuion du ems de déménagemen Dans le cas où D2 es suérieur à D1, deux soluions se roosen : soi arrêer la roducion endan le ems : = 1 *( ), D2 D1 soi diminuer la roducion de M1 endan le déménagemen de M2 : la nouvelle cadence de M1 sera : = * D2 D1 D2 + 1 Dans le cas où ceraines machines ravaillen en arallèle (exemle our deux machines en figure 4), nous avons deux alernaives : si le sock créé ar le déménagemen de M3 es suffisan our déménager les n machines en arallèle (c es à dire si le ems de déménagemen des n machines n es as ro imoran ar raor à celui de M3), alors nous considèrerons les n machines comme une seule e elles seron déménagées simulanémen, si el n es as le cas, il eu êre avanageux de déménager les machines une arès l aure, ou ar eis groues ; dans ce cas, la roducion n es as comlèemen couée : on coninue de roduire, même si la cadence de roducion es diminuée ; le sock amon nécessaire our comenser ce déménagemen ariel ne concernera donc qu une arie de la roducion, il sera donc moins imoran (les modèles mahémaiques à éablir son ou à fai équivalens aux récédens)

5 Sock S 2 Quanié Q 2 Machine M 2 Sock S 3 Quanié Q 3 remières Sock S 2 Quanié Q 2 Machine M 2 Sock S 3 Quanié Q 3 Figure 4 : modèle d une éae de roducion réarie sur lusieurs ressources 4. SIMULATION D UN DEMENAGEMENT : AS INDUSTRIEL ee éude a éé réalisée our une eie P.M.E. ayan une niche de marché fondée sur la réacivié. Là où la roducion de masse imlique des délais de livraison suérieurs au mois, elle roose our des eies ou moyennes séries un délai moyen de 2 semaines, avec ossibilié en cas d urgence de roduire en cinq jours. Mais l aou lié à ce service imlique d êre oujours résen sur le marché. Le déménagemen envisagé ne doi donc en aucun cas enraîner une cessaion, même emorelle, de l acivié de roducion. La roducion se fai sur une chaîne de 24 oses auomaisées ou non, cerains oses comoran lusieurs machines en arallèle, les ransfers enre machines éan rincialemen manuels, le ou raversan non séqueniellemen 6 aeliers sécialisés. Mag. 1a 1b 2a 2b 3a 3b 3c 2c 4a 4b 4c rl visuel 5a 5b 5c 4d 4e 4f 4g 6a 6b 6c 1c Mag. Aelier Usinage : 1a découage ; 1b erçage N (x3) ; 1c déourrage ; Aelier himie : 2a brossage ; 2b Black Hole ; 2c galvanolasie ; Salle Jaune : 3a laminage (x2) ; 3b insoleuse (x2) ; 3c déveloeuse ; mi- Aelier Gravure : 4a gravure ; 4b bain à exracion éain lomb ; 4c machine à laver ; 4d four ; 4e crogravure ; 4f éamage ; 4g machine à laver ; Aelier éargne : 5a revêemen éargne ; 5b insoleuse, 5c déveloeuse ; Aelier Sérigrahie : 6a insoleuse (x2) ; 5b déveloeuse ; 5c einure Figure 5 : vue schémaique de la ligne de roducion

6 Vu le nombre imoran de machines e leurs caracérisiques différenes, nous allons essayer, ar souci d homogénéié, d obenir des variaions du sock amon les lus faibles ossibles. Pour ce faire, nous avons déerminé différens regrouemens ossibles de machines afin que les ensembles déménageables se caracérisen ar des ems de déménagemen sensiblemen ideniques. La lus eie quanié du sock amon que nous ourrons obenir sera caracérisée ar le ems de déménagemen de la machine la lus délicae à déménager. Ainsi, six sraégies de déménagemen on éé éudiées, e les décomosiions simlises ar machine ou ar aelier se son avérées inadéquaes. Nous résenons les 3 meilleures soluions en figure 6. Nous avons commencé ar regrouer des machines de divers aeliers (soluion A). Puis, nous avons segmené différens aeliers, don le lus long (soluion B), afin d oimiser les variaions du sock amon. Enfin, nous avons exloié le arallélisme inerne de l aelier iniial, rofian ainsi du mainien en roducion de ceraines machines endan le déménagemen des aures, our minimiser l imorance du sock amon moyen (soluion ). Pour cela, une modélisaion fine du sysème de roducion e de ses flux a éé nécessaire (laver e al., 1996). Elle a nécessié une enquêe de errain our relever les caracérisiques exaces des machines, an sur le lan des erformances de roducion que sur l aiude au déménagemen. Arès exloiaion d un logiciel de simulaion à événemens discres (adence), nous avons visualisé les résulas obenus avec chacune de ces sraégies, e donné deux crières de erformance : la durée du déménagemen e le volume d en-cours. es deux crières n on évidemmen as la même significaion. L imorance du sock amon moyen ourrai s inerréer dans un conexe uremen économique. Soluion Descriion de la soluion Nb de blocs A 4 blocs issus de divers regrouemens : (6, 1c) uis (4,5) uis (2,3) uis (1(ab)) B Idem, mais séaraion des aeliers (4, 5), e fracionnemen de 4 : (4(defg), 5) uis (4(abc)) Idem + aelier erçage décomosé en 3 machines arallèles : (1b 1 // 1b 2 // 1b 3 ) + Durée (semaine) <sock> (en m 2 ) Variabilié 4 5, **** 5 6,5 987 ** 7 10,5 611 * légende m² roduis 500 nombre de m² roduis duran le déménagemen durée du déménagemen ems Figure 6 : Résulas des simulaions des soluions A, B e

7 Mais il rerésene surou le crière de service à la clienèle : lus le sock amon sera faible, moins les daes de livraison aux cliens seron reoussées. De lus, l allongemen de la durée du déménagemen a des avanages, els que la réducion du volume de ressources à chaque déménagemen. ela es imoran, car l enrerise souhaie recourir au minimum à des ressources exérieures. eendan, d aures crières on éé élaborés, els que la régulariés des socks, l accroissemen du arcours hysique suivi ar les roduis (ceraines sraégies imliquaien des allers reours enre les deux sies), les coûs de ransor des machines e des roduis encours, les modificaions de cadence machines es un jugemen global sur l ensemble de ces crières, ous obenus ar simulaion, qui erme de juger de l aiude d une sraégie donnée de déménagemen à êre flexible, c es-à-dire à laisser une ceraine laiude dans la gesion du roje. 5. ONLUSION Nous avons résené dans cee communicaion une classe de roblèmes indusriels raremen abordée sur le lan scienifique. Face à une aarene simlicié du roblème (nous avons consaé que les modèles mahémaiques éaien aisés à obenir), nous consaons que de mauvais choix euven avoir d imoranes conséquences. En réalié, la difficulé rovien esseniellemen d une ar de la comlexié du sysème de roducion (héérogénéié des machines) e d aure ar du caracère variable des commandes clien. Dans ce conexe, nous avons u vérifier (Thiel, 1993) que l aor de la simulaion es fondamenal car il erme de résorber la comlexié quaniaive e d avoir une vision saisique des comoremens. Il s agi là d une aide imorane à la réaraion e à la conduie d un roje de cee amleur, même si un modèle ne eu as rendre en come les muliles asecs e aléas qui aaraissen lors du déménagemen réel. REFERENES Aquilano N.J., hase R.B., Davis M.M., The fundamenals of oeraions managemen, 2 nd ed., Irwin 1995 laver J.F., Gélinier J., Pi D., Gesion de flux en enrerise : modélisaion e simulaion, Hermes 1996 Baglin G., Bruel O., Garreau A., Greif M., Van Delf., Managemen indusriel e logisique, 2 e ed., Economica 1996 Giard V., Gesion de la roducion, Economica, 2 e éd., 1988 Monks J.G., Gesion de la roducion e des oéraions, McGraw-Hill, 1993 Muher R., Sysemaic Layou Planning, VNR omany, 1969 Thiel D., Managemen indusriel : une aroche ar la simulaion, Economica 1993 Zermai P., La raique de la gesion des socks, 5 e ed., Dunod,