Si l on ajoute une nouvelle usine et deux nouveaux entrepôts, quel sera l effet sur les stocks? Les pics de demande affectent-ils la chaîne?

Quelques questions sur la gestion de la chaîne logistique Si l on ajoute une nouvelle usine et deux nouveaux entrepôts, quel sera l effet sur les stocks? Les pics de demande affectent-ils la chaîne? Quels sont les effets d une modification des paramètres de gestion des stocks? Comment réduire les stocks sans avoir d impact sur le taux de service? 1

Quels outils pour y répondre? Importance des outils d Ingénierie de Processus d après [Klingstam, 99] Niveau d informatisation DAO/CAO IPAO ERP/GPAO Supervision/MES Conception de produit Ingénierie de Processus Exploitation 2

Parmi ces outils La simulation! Plan de la présentation Historique Principes généraux Typologies Modélisation et simulation de flux Fonctionnalités des outils Perspectives et pistes de recherche 3

Historique de la simulation en ingénierie Quelques dates 50 s : Forester et «System Dynamics» 60 s : Simulation à événements discrets, langages GPSS, CSL, SimScript, Simula 70 s : Période d expansion : SLAM et 1er outils visuels et interactifs (SeeWhy en 79), (DEVS en 76), Simulation distribuée (79) 80 s : JIT (78), OPT (86), FMS (86), Logistique (80). Progiciels : Witness, Hocus, Genetik, Siman, Promodel, etc 90 s et après : SCM (91), plusieurs thèses sur la simulation en logistique (Towill en 92, Guedes en 94, ) 4

Quelques principes généraux La simulation, c est : «l art et la science de la création d une représentation d un processus ou d un système dans le but d expérimenter et d évaluer» [Gogg, 93] «le processus de conception d un modèle d un système réel et de conduite d expérimentations sur ce modèle dans le but de comprendre le fonctionnement et/ou d évaluer différentes stratégies de pilotage» [Pegden, 95] 5

6 grandes classes Polyvalence Typologies des outils de simulation «A faire soi-même» Fortran Pascal C++ Java etc... Classification générale Bibliothèques Gasp Simon Langages de simulation ECSL Siman SimScript Simula Diagrammes de flux GPSS Hocus Générateurs CAPS/ ECSL Draft Sigma VS7 [Pidd, 92] Modélisation et Simulation Visuelles et Interactives SeeWhy Siman/ Cinema Witness Xcell+ SimFactory Facilité d utilisation 6

Typologies des outils de simulation Classification spécifique SCM 4 grandes classes : Simulation par tableur Dynamique des systèmes Simulation à événements discrets Jeux d entreprise 4 grands problèmes : Vérification et validation Analyse de sensibilité Optimisation Robustesse [Kleijnen, 03], [Cavalieri, 04] [Bel,05] Suite de cette présentation = Simulation de Flux à Evénements Discrets (SED) 2 types de modélisation : Paradigme de simulation locale Paradigme de simulation parallèle et distribuée 7

Typologies des outils de simulation Classification de la SED C ycle de vie du processus C onceptio n A m élioration E xploitation Pilotage PREPARATOIRE Pilotage REACTIF Pilotage CORRECTIF S im ulation O FFLine S im ulation O N Lin e S ystèm e «V irtuel» S ystèm e R éel 8

Modélisation et Simulation de Flux Pourquoi utiliser la SED? Outil adapté aux systèmes complexes Pas de modélisation mathématique Niveau de détail pouvant être élevé Forme proche du système réel Visualisation : communication et confiance Possibilité de tester différentes organisations Pour aider à prendre de meilleures décisions 9

Modélisation et Simulation de Flux Comment modéliser? Analyse détaillée de la structure, des flux et règles de fonctionnement Collecte des données : jusqu à 50% du temps d une étude Rapports statistiques Quels résultats? Indicateurs de performances spécifiques 10

Modélisation et Simulation de Flux Qu est ce qu un FLUX? Cheminement de produits (flux physique) ou de données (flux informationnel) au travers d un ou plusieurs Processus de l entreprise. Par la suite : Produits ou Données = Articles ou Entités Un flux est caractérisé par un débit mesuré en un point donné : Quantité d Articles par Unité de Temps. 11

Modélisation et Simulation de Flux Qu est ce qu un PROCESSUS? [Norme JIS Z 8206, 82] Actions successives ou simultanées qui permettent de faire évoluer les articles d un état initial à un état final. Opération Transfert Stockage Attente Contrôle 12

Modélisation et Simulation de Flux Qu est-ce que la MODELISATION de flux? [Quéré, 97] Etape 4 : actions sur le système Système existant ou à concevoir Etape 1 : description par un formalisme graphique ou un langage Critères de performance Modèle de CONNAISSANCES Etape 3 : exploitation du modèle d action Modèle d ACTION Etape 2 : traduction dans un formalisme mathématique ou de programmation 13

Modélisation et Simulation de Flux Qu est-ce que la MODELISATION de flux? Système réel Modèle de connaissances Technicien Loi d entrée Loi de sortie Si FA_DEC vide Non Prendre échantillon dans FA_DEC Si opérations terminées Non Déposer échantillon dans FA_DEC Oui Oui Prendre échantillon dans FA_DPC Envoyer échantillon vers processus Cloture Principe de la modélisation d entreprise avec 3 vues : Échantillon FA_DPC Détermination réalisée Fonctionnelle Paillasse Ressource FA_DEC Décisionnelle 14

Modélisation et Simulation de Flux Modèle d action pour la simulation Intègre les 3 vues dans l outil utilisé : ex. Witness Vue fonctionnelle Modules Vue ressource Eléments Vue décisionnelle Lois et Actions 15

Modélisation et Simulation de Flux Jusqu à quel niveau de détail? Attente Opé. Attente Stock Transfert Simulation de procédés Transfert -Machine à CN -Robot -Opérateur Opé. -Etc Contrôle Détermination précise : -temps de cycle -trajectoires -implantations 16

Modélisation et Simulation de Flux En conception Ce que l on peut faire avec la SED Justifier et quantifier les investissements nécessaires. Spécifier et illustrer le cahier des charges. Définir les caractéristiques globales. Choisir entre des projets contrastés. Identifier les goulots d'étranglement. Choisir les règles de pilotage des flux et de gestion des files d'attente. Etudier l'influence des perturbations Déterminer les capacités des ressources. etc.. 17

Modélisation et Simulation de Flux Ce que l on peut faire avec la SED En amélioration Identifier les problèmes existants. Evaluer diverses propositions de modification. Choisir entre plusieurs solutions d amélioration. Garantir les résultats d une modification. En exploitation Prévoir des délais (complément ERP et ordonnancement) Aide à la décision en pilotage («à priori», réactif, correctif) 18

Modélisation et Simulation de Flux Ce que l on NE peut PAS faire avec la SED La simulation SEULE ne permet pas d optimiser un processus. Elle peut seulement donner des réponses à la question : " Qu'est-ce-qui se passe si...? " Variables de décision Paramètres d entrée SIMULATEUR Réponse Voir exemple de modèle à optimiser 19

Modélisation et Simulation de Flux Couplage entre Simulation et Optimisation Délai = 597,8 sec. SIMULATEUR Fct. Objectif Variables de décision ALGORITHME 2-7-11-5-6 / 4-6-5-4-3-2 - Variables et étendue de variation? - Algorithme d optimisation? - Fonction objectif et Critères? - Analyse des résultats 20

Modélisation et Simulation de Flux Problème des données en simulation Comment modéliser des données en respectant leur distribution réelle? Liste de données relevées sur la machine M1 N panne Temps de panne sur la machine M1 (en sec.) 1 131 2 159 3 594 4 229 5 81 6 59 7 538 8 219 9 16 10 568 11 410 12 153 13 227 14 880 15 7 16 261 17 246 18 34 19 617 20 215 21 327 22 227 23 581 24 256 25 621 26 393 Utilisation de lois de distribution mathématiques 21

Modélisation et Simulation de Flux Conditions de réussite d une étude de simulation La simulation seule ne peut pas résoudre des problèmes sans le savoir-faire et l expérience d un expert en gestion de flux. 2 points délicats : ❶ La modélisation proprement dite : «Comment modéliser ce système?» ❷ L interprétation des résultats et les propositions d amélioration 22

Modélisation et Simulation de Flux Conditions de réussite d une étude de simulation La simulation de flux est devenue un des outils incontournables d'aide A LA DECISION. Simulation = Garantie que le processus réel aura le comportement que l on attend. Pas de surprise lors de l exploitation : La simulation permet d identifier et de résoudre les problèmes avant qu ils ne surviennent. 23

Principales fonctionnalités des outils de SED Principaux critères de sélection [Klingstam, 99] Plateforme matérielle : PC, station, Mac, Système d exploitation : Windows, Linux, Unix, Interface développement : langage, interactif, mixte, Type de simulation : discrète, continue, les deux Visualisation du modèle : 2D, 3D, VR, Echange de données : file, XL, ODBC, DDE, OLE, ActiveX, Langage : propriétaire, généraliste, Animation : 2D, 3D, RV Rapports, résultats : tables, graphiques, personnalisables, 24

Principales fonctionnalités des outils de SED Autres critères de sélection [Nikoukaran, 99] Création/utilisation de modules réutilisables Distributions et traitements statistiques Facilité de modélisation Vérification et validation du modèle Utilisation OnLine Gestion des réplications (expérimentations) Hot-line Marché 25

Principales fonctionnalités des outils de SED Classification des outils commercialisés Généralistes : Anylogic, Arena, em-plant, Enterprise Dynamics, Extend, MicroSaint, Promodel, Quest, Simul8, Witness, Spécialistes : Automod (convoyeurs, véhicules, portiques, balancelles), Demo3D (manutentions), Spécialistes Supply Chain : Eurobios SCS, SupplyChainSIM, scmod/scsim, Procédés : Human (opérateurs), Jack (opérateurs), igrip (robots), Complémentaires : ExpertFit, StatFit (analyse statistique), OptQuest (optimisation), 26

Perspectives et pistes de recherche 1- Jeux d essai Définir un ou plusieurs cas de référence dans le domaine de la Supply Chain. voir exemple 1, voir exemple 2 Construire les modèles avec différents simulateurs Comparer la modélisation, les résultats Réaliser un comparatif, un guide de choix 27

Perspectives et pistes de recherche 2- Grille de classification SCM Simulation Projet de grille amorcé en 2005. A poursuivre? Structure de la chaîne Modes de production Type de production Niveau de décision Dyadique Convergente Divergente Série Réseau Production continue Production par lots Production discrète Production unitaire Production hybride Production de masse Intraentreprises Inter-entrepises Services Unitaire Flux tirés Flux poussés Flowshop Jobshop Conception à la commande (ETO) Stratégique Tactique Opérationnel Temps réel Fabrication à la commande (MTO) Assemblage à la commande (ATO) Fabrication pour stock (MTS) Processus Approvisionnement Production Distribution Pilotage Retour Activtés Entreposage Stockage Transport Paradigme de réalisation des simulation Caractéristique du modèle Centralisé ou local (1 modèle, 1 calculateur) Parallèles (multiprocessuer) Distribué (distribution géographiqueréseau) Activités Processus Evénements Transformation (opération) Mixte Avance de temps par incrément de temps Conditionnement Contrôle Ordonnancement Planification Attente Avance de temps prochain évènement Flux Par date Par quantités Déterministe Stochastique Linéaire Non linéaire Méthode utilisée Programmation mathématique Heuristique Approche par contraintes (CSP) Théorie des jeux Jeux d entreprises Simulation continue Simulation discrète Multiagents High level architecture HLA Outil utilisé Logiciel AdHoc Simulateur Solveur générique Jeux de plateau Jeux informatiques Tableur 28

Perspectives et pistes de recherche 3- Quelques pistes d évolution des outils Modélisation : faciliter la construction et la validation Intégration avec autres applications : ERP/APS, BPM, Liens avec le système réel : calibration, synchronisation, initialisation, émulation 29

Bibliographie [Klingstam, 99], "Overview of simulation tools for computer-aided production engineering", Computers in Industry 38, p173,186 [Gogg, 93], "Introduction to simulation", proceedings of Winter Simulation Conference, p.9-17 [Pegden, 95], "Introduction to simulation using Siman", McGraw-Hill [Nikoukaran, 99], "Software selection for simulation in manufacturing : a review", Simulation Practice and Theory 7, p1-14 [Pidd, 92], "Computer Simulation in Management Science", John Wiley and Sons [Norme JIS Z 8206, 82], "Graphicals symbols for process chart", Japanese Industrial Standard, 1982 [Quéré, 97], Modélisation multi-agents et ordonnancement dynamique d'un convoyeur à entrées/sorties multiples", Actes du 2 ème congrès de Génie Industriel, Albi, 1997 [Kleijnen, 05], "Supply Chain simulation tools and techniques: a survey", International journal of simulation and process modelling, Vol.1, n 1/2, 2005 [Cavalieri, 04], "Simulation in the supply chain context: a survey", Computers in Industry 53, p3-16 [Bel, 05], "Quelques spécificités de la simulation des chaînes logistiques", présentation GDR Vendôme, 12/2005 30