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Systèmes manufacturiers cellulaires
INTRODUCTION ET OBJECTIFS DE RECHERCHE
Pour répondre à une demande variable en produits et en quantité, les entreprises manufacturières continuent d’adapter leur système de production et d’améliorer leur performance en assurant des coûts de production minimum. Actuellement, ces entreprises ne peuvent développer un avantage concurrentiel sans qu’elles soient intégrées dans des réseaux logistiques performants. Pour cette raison, la maîtrise de la logistique, plus généralement de la chaîne d’approvisionnement est incontournable dans tous les secteurs industriels. Plus spécifiquement, ce sont les contextes de la mondialisation, les nouvelles technologies de l’information, les coûts globaux et la vision du service au client qui ont été les précurseurs du développement des réseaux de chaînes d’approvisionnement et l’émergence de nouvelles problématiques pour les décideurs. L’objectif principal à atteindre pour une chaîne d’approvisionnement est d’optimiser les coûts et surtout d’améliorer le niveau de service à la clientèle. Pour répondre à ces problématiques, les travaux de recherche dans ce domaine s’intéressent de plus en plus à la conception, l’analyse ou le contrôle de la chaîne d’approvisionnement en considérant deux ou plusieurs maillons de la chaîne toute entière. Par ailleurs, les systèmes manufacturiers, une composante des chaînes d’approvisionnement, ont connu le développement du concept des systèmes manufacturiers cellulaires (SMC), une application de la technologie de groupe (TG). Cette dernière est une des approches qui a connu une large utilisation dans les industries manufacturières. Il s’agit d’y identifier des groupes fixes de machines associées à des familles de produits. Ces systèmes ont prouvé être un moyen efficace pour améliorer la productivité dans les systèmes de production par lots. Les décisions majeures liées à la production par une configuration cellulaire sont : le choix des machines et de ressources de manutention, l’implantation des équipements et la planification de la production. Cependant, la formation des cellules de production constitue la 13 principale étape pour la conception d’un système manufacturier cellulaire. Les principaux avantages de ces systèmes concernent les économies dans les coûts de transport et de manutention, la réduction des stocks en cours et une meilleure coordination de la gestion de production. Par ailleurs, la conception des systèmes cellulaires suppose que la demande est affectée à un seul site de production lequel sera configuré selon une base de cellules manufacturières. Maintenant, les SMC doivent opérer dans un contexte logistique où les frontières de l’entreprise sont poussées. Par conséquent, cette entreprise va évoluer dans un réseau où la performance doit être analysée globalement (intégrant les partenaires amont et/ou aval) plutôt qu’individuellement. Dans ce contexte, les systèmes de production, qu ils associent au minimum un acteur en amont ou en aval (fournisseurs de matières premières ou centres d’assemblage) deviennent acteurs d’un réseau de chaîne d’approvisionnement. L’impact des configurations de type cellulaire sur les chaînes d’approvisionnement peut être vu sous deux angles : • Quelles sont les différences entre un SMC sur un seul site et un SMC établi sur plusieurs sites, vus dans un contexte de chaîne d’approvisionnement? • Quel est l’effet d’intégrer les systèmes manufacturiers cellulaires (SMC) multi-sites sur les mesures de performances de la chaîne d’approvisionnement? Les principaux avantages réalisés grâce à un système de production cellulaire sont les économies de coûts de transport et de manutention, la réduction des en cours, la réduction des cycles de production et une meilleure coordination de la gestion de production. Ces avantages suggèrent la question de l’impact de la conception cellulaire des sites de production sur l’efficacité de la conception des chaînes d’approvisionnement auxquelles appartiennent ces sites de production. Dans la littérature sur la conception des réseaux de chaînes d’approvisionnement (Arntzen et al., 1995; Cakravista et al., 2002; Simchi-Levi et al., 2000; Srinivasan, 1999), les modèles mathématiques incorporent des données agrégées pour représenter les centres de production à savoir : 14 – les produits sont considérés individuellement ou en familles, – des coûts fixe et variable sont chargés à chaque alternative de centre de production, – les capacités des centres de production sont globales et liées au flux annuel maximal des produits. Les sites de production alternatifs sont différenciés par des coûts de production et de livraison des produits. Le compromis est établi entre les coûts de production, les coûts d’approvisionnement et les coûts de livraison au client. Dans un contexte de SMC à établir sur plusieurs sites, les compromis de coûts sont étendus aux coûts du système cellulaire multi site. Par conséquent, une nouvelle problématique émerge : examiner l’optimisation de la structure à l’intérieur d’un échelon de la chaîne d’approvisionnement simultanément avec la conception de toute la chaîne d’approvisionnement. Particulièrement, deux questions sous jacentes sont engendrées: 1) La dimension de la configuration des centres de production sur la base d’un système cellulaire et son impact sur la conception de chaînes d’approvisionnement par rapport au processus d’approvisionnement en matières première et par rapport à l’affectation des demandes clients aux sites de production 2) Lors de l’établissement d’un contexte de chaîne d’approvisionnement en décloisonnant plusieurs centres de production qui collaborent pour réaliser l’ensemble des produits, y aurait-il un avantage lié à un compromis entre l’investissement en équipement et les coûts des flux entre les centres de production? Dans cette thèse, nous nous proposons d’amener une contribution répondant à cette problématique. Nous nous proposons d’intégrer les décisions stratégiques de conception d’une chaîne d’approvisionnement et les décisions impliquant la conception de SMC multisite. Pour les décideurs, l’intégration des ces décisions procure un avantage concurrentiel en améliorant la flexibilité de production et de livraison, surtout dans un contexte de grande compétition. Différents modèles mathématiques sont développés, appuyés par des approches de résolution établissant des contextes de chaînes d’approvisionnement différents et 15 démontrant des gains potentiels en intégrant la conception de type SMC aux décisions de conception de la chaîne d’approvisionnement. 1.2 Généralités Dans cette section, nou nous proposons de rappeler quelques définitions et notions relatives aux systèmes manufacturiers cellulaires et aux chaînes d’approvisionnement. 1.2.1 Systèmes manufacturiers cellulaires La configuration des systèmes manufacturiers implique la détermination de la meilleure combinaison de facteurs pour optimiser un ou plusieurs critères de performance de telle manière que les temps de séjour des ordres, les stocks d’en cours, le taux de demande non satisfaite et le coût de production soient minimisés. Dans cette sous section, nous présentons les différents types de système de production et particulièrement les avantages d’un SMC. 1.2.1.1 Définitions Il existe deux principaux types de systèmes de production: • Systèmes de production en ligne « Flow shop » : systèmes de production organisés en ligne où les produits sont peu variés et suivent la même séquence (figures 1.1). Ils sont conçus pour assurer une grande productivité. • Systèmes de production par lot « Job shop » : systèmes de productions organisés en sections homogènes où chaque section concerne une seule technologie et où les cheminements des ordres de production sont multiples (figure 1.2). Ils sont caractérisés par la flexibilité, en termes de variété et volume de produits. Les SMC (figure 1.3) sont des systèmes hybrides qui associent les avantages d’une production de type « job shop » (flexibilité de produire une grande variété de produits) et 16 d’une production de type « flow shop » (efficacité du flux de production). Ce type de système de production est le résultat de l’application du principe de la technologie de groupe qui consiste à regrouper les pièces en familles tout en exploitant leurs similtudes; ces familles sont destinées à être fabriquées dans les mêmes cellules de machines.
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Table des matières
CHAPITRE 1 INTRODUCTION ET OBJECTIFS DE RECHERCHE
1.1 Introduction
1.2 Généralités
1.2.1 Systèmes manufacturiers cellulaires
1.2.1.1 Définitions
1.2.1.2 Avantages des systèmes manufacturiers cellulaires
1.2.2 Chaînes d’approvisionnement
1.2.2.1 Définitions
1.2.2.2 Niveaux d’analyse de la chaîne d’approvisionnement
1.2.2.3 Les variables de décision d’une chaîne d’approvisionnement
1.2.2.4 Mesures des performances des chaînes d’approvisionnement
1.3 Problématique
1.4 Revue de littérature
1.4.1 Modèles de conception de chaînes d’approvisionnement
1.4.1.1 Modèles déterministes
1.4.1.2 Modèles stochastiques
1.4.1.3 Modèles hybrides
1.4.2 Conception de systèmes manufacturiers cellulaires
1.4.2.1 Systèmes manufacturiers cellulaires virtuels
1.4.2.2 Systèmes manufacturiers cellulaires dynamiques
1.4.3 Application de la technologie de groupe dans un contexte de chaîne
d’approvisionnement
1.5 Conclusion
1.6 Objectifs de recherche et approche de recherche
1.7 Structure de la thèse
CHAPITRE 2 ARTICLE 1: MULTI-PLANT CELLULAR MANUFACTURING SYSTEM
DESIGN WITHIN A SUPPLY CHAIN
2.1 Introduction
2.2 Literature review
2.2.1 Cellular manufacturing design
2.2.2 Supply chain design
2.3 Problem description
2.3.1 Notations
2.3.2 Decision variables
2.3.3 Mathematical model
2.4 Solution approach and illustrative problems
2.4.1 Linearized model
2.4.2 Illustrative examples
2.5 Conclusion
CHAPITRE 3 ARTICLE 2: MULTI-PLANT CELLULAR MANUFACTURING SYSTEM
DESIGN INTEGRATING CUSTOMER ALLOCATION DECISIONS.
3.1 Introduction
3.2 Problem description and mathematical model
3.2.1 Notation and definition of decision variables
3.2.2 Model formulation
3.2.3 Illustrative example
3.3 Solution approach
3.3.1 Generation of an initial feasible solution
3.3.2 Detailed simulated annealing algorithm
3.4 Experimentation
3.4.1 Multi-plant manufacturing system with independent cells
3.4.2 Multi-plant manufacturing system with interplant flows
3.5 Conclusion
CHAPITRE 4 ARTICLE 3: DYNAMIC MULTI-PLANT CELLULAR
MANUFACTURING SYSTEM DESIGN WITH SYSTEM
CONFIGURATION AND PRODUCTION PLANNING DECISIONS .
4.1 Introduction
4.2 Literature review
4.3 Problem formulation
4.3.1 Assumptions
4.3.2 Notation and definition of decision variables
4.3.3 Mathematical model
4.3.4 Linearization
4.4 Numerical examples
4.4.1 Base case example
4.4.2 Sensitivity analysis
4.5 Conclusion
CONCLUSION
RECOMMANDATIONS
BIBLIOGRAPHIE
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