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de cette thèse. Il ne m’est pas possible d’oublier les soutiens inconditionnels et silencieux des professeurs Hervé PINGAUD et Didier GOURC pour m’avoir occasionnellement aidée dans mon travail durant cette période et pour leurs sympathies et leurs prédispositions pour aider les autres. Je tiens à remercier toutes les personnes du site expérimental de Rascol pour m’avoir permis de travailler sur la plateforme expérimentale technologique pour mettre en place la démonstration de ces travaux. J’adresse particulièrement mes remerciements à M. Daniel BLACHE, M. Jean-Claude GRISENTI, M. Frédérique DUBOSC pour leurs soutiens matériels et leurs conseils pratiques. Je ne saurai jamais assez remercier ma mère et mon père qui, dans des conditions difficiles et loin de moi, participent à la réalisation de mes projets. Je n’oublie évidemment pas mes sœurs, Sara et Shirin, qui m’ont rassurée en me remplaçant auprès d’eux pendant tout ce temps. Une pensée particulière va enfin et bien sûr à Olivier pour son amour, sa patience et son soutien qui m’a supportée avant d’être docteur et me supportera encore, enfin je l’espère.

Merci encore à tous

Sommaire général de la thèse

Introduction et problématique………………………………………….………………………..1 I. Pilotage des systèmes de production ............................................................................................. 7 I.1. Introduction ........................................................................................................................ 9 I.2. Pilotage d’un système......................................................................................................... 9 I.3. Pilotage des systèmes industriels...................................................................................... 11 I.4. Fonctions génériques du pilotage de la production .......................................................... 14 I.5. Finalités des systèmes de pilotage de la production ......................................................... 18 I.6. Évolution des systèmes de production et de leurs objectifs ............................................. 19 I.7. Flexibilité et réactivité...................................................................................................... 22 I.8. Typologie des structures de pilotage ................................................................................ 24 I.9. Structure retenue par la suite. ........................................................................................... 26 I.10. Typologie du pilotage selon l’origine de perturbation et selon la période de lancement 28 I.11. Conclusion...................................................................................................................... 31 II. Les outils d’aide à la décision pour le pilotage d’atelier.......................................................... 35 II.1. Introduction..................................................................................................................... 37 II.2. Les progiciels existants pour le pilotage d’une unité de production « supervision, ordonnancement » .......................................................................................................... 37 II.3. Choix des outils pour le pilotage en temps réel d’atelier « MES et SED »..................... 44 II.4. Optimisation en couplant les méthodes simulatoire/analytique dans un atelier de fabrication intermittente ................................................................................................. 58 II.5. Conclusion de cette optimisation .................................................................................... 70 III. Simulation en ligne couplée à l’exécution................................................................................ 77 III.1. Introduction.................................................................................................................... 79 III.2. Simulation en ligne ........................................................................................................ 79 III.3. Proposition de modélisation du processus de pilotage en temps réel à l’aide de la simulation en ligne ......................................................................................................... 87 III.4. Chronogramme d’utilisation de la simulation en ligne pour le pilotage en temps réel 109 III.5. Couplage entre Simulation et MES pour l’aide à la décision dans le pilotage ............ 116 III.6. Conclusion ................................................................................................................... 122 IV. Démonstration de la faisabilité technique ............................................................................. 129 IV.1. Introduction ................................................................................................................. 131 IV.2. Présentation de la plateforme expérimentale............................................................... 131 IV.3. Construction du modèle de simulation hors ligne de la plateforme expérimentale..... 141 IV.4. Étude de la faisabilité technique pour réaliser des simulations en ligne...................... 150 IV.5. Conclusion................................................................................................................... 153 Conclusions et perspective…………………………………………………………...………157

Introduction et problématique

Dans un monde en perpétuel changement, les industriels ont besoin d’être réactifs pour rester compétitifs et pour conquérir de nouveaux marchés. Pour y arriver, ils sont contraints d’améliorer leur façon de piloter la production, tant au niveau stratégique, pour s’adapter aux progrès de la technologie ou suivre les évolutions du marché, qu’au niveau opérationnel, pour réagir face aux aléas. Au niveau stratégique, ceci les conduit à modifier et adapter leurs moyens de production pour faire face à l'arrivée de nouveaux produits et de nouveaux concurrents, pour réduire notamment leurs délais de fabrication. L’objectif de la réactivité en production est de pouvoir adapter régulièrement le système de production à la demande. Les industriels doivent aussi maîtriser leur système de production au niveau opérationnel. Ils doivent être capables de réagir sur le très court terme aux événements imprévus tels qu’une modification ou une annulation d’un ordre de fabrication, l’arrivée d’une commande urgente, des perturbations aléatoires du système de production et ce, de façon la moins perturbante et la plus rapide possible. Pour y parvenir au mieux, les entreprises manufacturières ont besoin de réagir au moment opportun pendant la fabrication. Parmi les solutions possibles, elles peuvent adapter leurs systèmes de production face à l’apparition d’aléas via le système de pilotage d’atelier. Le pilotage concerne l’organisation des relations entre le sous-système physique et le soussystème de décision et l’organisation liée à la prise de décision [Le Moigne, 1974]. Le pilotage a pour but d’assurer la cohérence des décisions entre des ordres issus de la gestion prévisionnelle à court terme et les actions exécutées au niveau du système de production. Il doit faire face aux contraintes de décision et d’objectif et aux aléas du système physique comme les pannes machines, les retards, etc. Le pilotage d’atelier doit s’appliquer notamment d’une manière précise et rapide en comparant l’état réel du système de production en exploitation et l’état attendu. Il existe de nombreux outils pour assurer le pilotage d’un atelier et de nombreux travaux [Hanisch et al., 2003], [Kouiss et Pierreval, 1999], etc. apportent leur contribution en particulier dans le domaine de l’ordonnancement d’atelier en temps réel « réactif », de la maintenance et de la fiabilité des équipements, de la supervision, des MES « Manufacturing Execution System », etc. L’originalité de ce travail de recherche repose sur l’utilisation de la simulation de flux à événements discrets, qui n’est généralement pas un outil destiné au pilotage mais plutôt à la conception et à l’amélioration de processus. Le potentiel de la simulation est très vaste, car elle est applicable à tous les flux de l’industrie et même des services, à tous les niveaux hiérarchiques et à toutes les phases du cycle de vie d’un système de production [Berchet, 2000]. Le plus souvent, le logiciel de simulation est utilisé en phase de conception ou d’amélioration des ateliers pour dimensionner les capacités des stocks et files d’attente, pour tester des règles de fonctionnement, pour identifier les goulots d’étranglement, pour mesurer l’influence des perturbations, etc. La simulation de flux peut également être utilisée en phase d’exploitation, en complément d’outils de planification ou d’ordonnancement pour, par exemple, estimer des délais. Elle permet aussi de déterminer les valeurs optimales des paramètres de pilotage à appliquer au système de production avant de lancer l’exécution en couplant au modèle de simulation un algorithme d’optimisation [Fontanili, 1999].

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Introduction et problématique

Dans ce travail de recherche, la simulation sera appliquée en ligne, c’est-à-dire connectée au système réel. L’intérêt est d’avoir un outil d’aide à la décision centré sur le pilotage