Contribution to the dynamic assembly line rebalancing problems
Contribution au rééquilibrage dynamique des lignes d'assemblage : modélisation, résolutions et applications
Résumé
Assembly lines are flow-oriented production systems. They are still typical in industrial production systems despite the evolution from mass-production to more personalized. In order to meet customer demand (quantity, time, etc.) and to reduce manufacturing costs, the lines must be well balanced. In other words, the products need to move from one workstation to another with the same pace, usually called takt time. This assembly line design problem is widely studied in the literature under the name of ALBP (Assembly Line Balancing Problems). Nonetheless, very few studies concern their reconfiguration (or rebalancing) in particular on-line rebalancing faced in a short-term horizon we called this reconfiguration dynamic rebalancing. The work presented in this thesis focuses on the dynamic rebalancing of assembly lines in response to short-term events disturbing production. Two approaches have been studied for their simplicity, speed of implementa;on and innovation in the field of ALBP: the ILS approach (Iterated Local Search) and the reachability analysis approach based on a network of communicating automata. The conclusion of this study showed that both approaches can address the need for a quick resolution required by dynamic rebalancing problem but lacked for adaptation when model constraints or objectives are changed. A methodological approach for assembly line balancing problems modeling and resolution is proposed to bridge the gap of adaptability and genericity. The methodology is composed of two levels of abstraction to ensure the genericity of obtained models. The first deals with a study of the class of the considered problem. The second focuses on the specific problem to solve. ILS approach, SED models and the methodology have been validated on industrial examples from Trane factories.
L’organisation de la production en ligne d’assemblage a fait ses preuves depuis le début de l’industrialisation et reste d’actualité malgré le passage de la production de masse à une production de plus en plus personnalisée et fluctuante. Pour s’assurer de bien répondre à la demande client (quantité, délai, etc.) et de réduire les coûts de fabrication, les lignes doivent être équilibrées de telle manière que les produits passent d’un poste à un autre selon une même cadence, appelée takt time. Si le problème de conception de ces lignes est largement étudié dans la littérature sous le nom d’ALBP (Assembly Line Balancing Problems), très peu de travaux concernent leur reconfiguration (rééquilibrage) et en particulier la reconfiguration dans un horizon court terme et en-ligne que nous appellerons le « rééquilibrage dynamique ». Les travaux présentés dans ce mémoire portent donc sur le rééquilibrage dynamique des lignes d’assemblage en réaction aux événements court terme perturbants la production. L’objectif étant de changer l’allocation des taches à réaliser sur les postes de travail afin de lisser la charge induite par la perturbation. Cela consiste donc à trouver une solution (pas nécessairement optimale) enligne (sans arrêts de production et dans un délai très court). Nous nous sommes intéressés dans un premier temps aux méthodes de résolution approchées pour leur temps de résolution rapide. Deux approches ont été étudiées pour leur simplicité, la rapidité de leur mise en œuvre et leur nouveauté dans le domaine du ALBP : la méthode ILS (Iterated Local Search) et la recherche d’atteignabilité sur un réseau d’automates communicants. La conclusion de cette étude nous a montré que les deux approches peuvent répondre au besoin de réactivité imposé par notre problème mais qu’elles sont difficilement adaptables lorsque les leviers d’action pour rééquilibrer la ligne sont modifiés. Notre proposition pour répondre à ce besoin d’adaptabilité et de généricité est une méthodologie de modélisation et de résolution des problèmes de rééquilibrage des lignes d’assemblage s’appuyant sur un réseau d’automates communicants et une résolu;on par une recherche d’atteignabilité sur celui-ci. Pour s’assurer de la généricité de la méthodologie, celle-ci est décomposée en deux niveaux d’abstraction. Le premier concerne la classe du problème ALBP considéré et le second est centré sur le problème spécifique à résoudre. Les modèles ILS et SED ainsi que notre approche ont été validés sur des exemples industriels issus de la société Trane.
Domaines
Ingénierie assistée par ordinateur
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