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MODÈLES DE COMMANDE OPTIMALE D’UN SYSTÈME DE PRODUCTION
REVUE DE LITTERATURE
Introduction
Il est devenu primordial pour la survie d’une entreprise manufacturière d’être compétitive face à ses concurrents. Afin de se conformer aux exigences de plus en plus pointilleuses du client, car il veut un produit abordable, de bonne qualité, livré dans des délais courts; l’entreprise doit prendre en considération l’évolution constante de la demande sur le marché. Cette entreprise doit faire face à des prérogatives en prenant en compte la variation et la fluctuation temporelle du taux de demande des pièces produites en fonction de la conjoncture du marché. Pour ce faire, la gestion d’inventaire du système manufacturier est d’une grande importance, car elle permet de répondre plus rapidement à la demande des clients. Dans certains cas, des produits sont retournés à l’entreprise à des fins de réusinage. Elle doit donc prendre en considération ce paramètre nouveau pour l’intégrer à la gestion de la planification de sa production.
Dans la première partie de ce chapitre, nous allons définir le système de production et ensuite énumérer les différents systèmes de production. Dans un deuxième temps, nous allons voir les différentes méthodes de gestion de la production qui permettent à l’entreprise manufacturière d’être compétitive pour enfin finir avec la logistique inverse et ses différentes structures.
Les systèmes de production
Un système de production transforme les matières premières (flux entrants) en produits finis (flux sortants). Il combine l’ensemble des ressources matérielles, monétaires et humaines disponibles en interaction qui contribuent à l’activité de la production selon un processus de transformation organisé. Il est toutefois profitable de munir le système de production d’un système de commande en boucle fermée afin de gérer la production de manière à atteindre efficacement l’objectif désiré; et ce en présence de contraintes internes ou externes d’une entreprise manufacturière (figure 1.1).
Les différents systèmes de production
Les différents systèmes de production sont établis selon différentes classifications. On en dénombre quatre (4).
Classification selon la nature du processus de production
On distingue trois (3) types de production qui sont, la production en continu, la production dite de « processus » et la production en discontinu (Tamani, 2008). Cependant, dans la littérature on retrouve d’autres types de production intermédiaire : – Dans la production en continu, le processus de production est complètement automatisé, les produits sont fabriqués sans interruption suivant la même séquence d’opération de postes de travail linéaires. Les produits sont très standardisés et la production est peu flexible comme dans le cas d’une raffinerie de pétrole, une sidérurgie.
– Dans la production dite de « processus », les flux de matières premières circulent sans interruption en passant par la transformation et le transport jusqu’au client final, Ils ne nécessitent pas de stock intermédiaire, Nous pouvons citer l’exemple de la production d’électricité. – La production en discontinu permet de fabriquer une grande variété de produits finis à tour de rôle en petites séries (production par lot) dans une chaîne de production unique. Dans chaque lot, les produits sont homogènes. Ces différents processus nécessitent un nettoyage et un équilibrage des postes de travail (les machines, outils par exemple) avant de passer de la fabrication d’un produit à un autre (une PME de meubles par exemple).
Classification selon les quantités produites
En fonction de la quantité de produits à fabriquer, il est possible de distinguer trois (3) types de production : la production unitaire, la production par lot et la production en série (Tamani, 2008) : La production unitaire (ou par projet) est la production d’un produit unique sur commande qui vise une demande précise d’un client spécifique. Généralement, ce type de production concerne des produits très complexes (moteur de fusé, barrage, navire par exemple). – La production par lot est la production de différentes séries de produits identiques fabriqués en petite quantité (sur machines-outils par exemple). – La production en série est le type de production opposé à celui à l’unité. Il vise tout un marché pour fabriquer des produits identiques à la chaîne (de masse), la production se fait par anticipation de la demande (automobile, composants industriels par exemple).
Classification en fonction des modes de gestion de la production
Selon Dehayem (2009), il existe trois (3) modes de gestion de la production, soit la production sur stock, où la gestion se fait en flux poussés, soit la production sur commande, où la gestion se fait en flux tirés et la production de nature hybride : – Dans la production sur stock (Push policy), la production est lancée sans que les futurs clients ne soient identifiés et la planification de la production se fait à partir des prévisions de la demande du client. Ce mode de gestion de la production s’appuie sur une production de l’amont vers l’aval afin de satisfaire rapidement une demande qui permet de produire à flux poussés pour constituer les inventaires de produit fini avant leur livraison. C’est pourquoi on parle alors de pilotage par l’amont. Ce système est conçu pour fabriquer des produits simples, standards et de consommation courante. Il permet d’éviter les ruptures de stock, car les produits sont déjà disponibles avant même qu’ils ne soient commandés.
Cela a pour conséquence des frais de stockage très élevés. – Dans la production sur commande (Pull policy), le système de production est géré à partir de la réception d’une commande déterminée dont l’ordre de fabrication est déclenché. On parle alors de pilotage par l’aval. Ce mode de pilotage s’appuie sur une production en petites séries, selon des produits complexes tirés par la commande du client de l’aval vers l’amont. Cela permet de produire à flux tirés, c’est pourquoi on parle de production en juste à temps (JAT). Cela permet aussi d’éliminer les inventaires suivant une logique de vente pour produire, tout en minimisant le coût d’inventaire. Dans ce cas présent, le client subit des délais d’attente d’approvisionnement, de fabrication et de livraison. Toutefois cette méthode requiert une grande fiabilité des livraisons, de la polyvalence et de la flexibilité des travailleurs (Stevenson et Benedetti, 2006). – Dans la production hybride, on se sert des deux méthodes de production : la méthode de flux poussés et la méthode de flux tirés. Cette production combine la production sur stock et la production sur commande. Pour illustrer cette méthode, prenons les exemples du secteur automobile, du module de transformation pour fabriquer les produits standards à flux poussés et de ligne d’assemblage pour assembler les produits plus complexes à flux tirés.
Classification en fonction d’aléas et du temps
Une classification des systèmes de production en fonction de la prise en compte de variations aléatoires et du temps a été proposée par (Law et Kelton, 1991). Ils distinguent : – Les systèmes dynamiques et déterministes qui sont des systèmes indépendants de l’influence de variables aléatoires (par exemple une demande à taux constant). Dans le cas des systèmes dynamiques et stochastiques, les imprévus, tels que les mises en course, les accidents de travail et les arrivées de pannes ont un effet significatif sur le comportement du système (Dehayem N., 2009). – Les systèmes statiques, quand à eux ne dépendent pas du temps et ne connaissent qu’un seul état (exemple de calcul du bénéfice annuel net) contrairement aux systèmes dynamiques qui ont un comportement assujetti aux changements dans le temps (exemple de système de manutention dans une usine).
Méthodes de gestion de la production
Le MRP (Material Requirements Planning), le JAT-Kanban et le TOC (Theory of Constraints) sont les principales méthodes de gestion de la production discutées dans la littérature.
Le MRP
Le MRP (Material Requirements Planning) est une méthode qui permet de planifier les besoins en composants en flux poussés. Cette méthode a été développée aux États-Unis en 1965 par J. Orlicky (1975). Le principe d’Orlicky se base sur deux (2) types de besoins : les besoins indépendants et les besoins dépendants. Il dit que : « les besoins indépendants doivent être estimés par des prévisions, les besoins dépendants peuvent et doivent être calculés… ». Tout d’abord, on doit calculer les besoins bruts (besoins dépendants) en matières premières et composants grâce aux nomenclatures des produits finis et aux données du PDP (Programme Directeur de Production) qui permet d’obtenir les prévisions de la demande (besoins indépendants) et puis selon l’état des inventaires et des en-cours pour enfin calculer les besoins nets en matières premières et composants. De son évolution, le MRP2 (Manufacturing Resources Planning) en français Planification de Ressources de Production (PRP), permet en plus de prendre en compte toutes les ressources de l’entreprise (matérielles, humaines, comptables, financières, etc.) pour effectuer une planification des besoins en capacité afin de répondre aux besoins du PDP (prévisions de la demande), mais aussi d’ajuster les charges de travail en fonction des capacités de production avant de lancer l’ordre de fabrication ou d’achat. C’est à la fois une méthode de gestion des stocks, mais aussi de planification (Johnson et Montgomery, 1974).
Parmi les avantages du MRP, notons qu’il permet de réduire les inventaires, les en-cours et d’éviter le risque de rupture de stock. Par contre pour une meilleure gestion de production, le MRP nécessite des données précises et le fait de ne pas prendre en réalité les contraintes de limite de capacité des ressources de production rend le pilotage plus difficile lorsque la demande est fluctuante. De plus, on parle de système MPR FCS (Finite Capacity and Scheduling) qui vient combler les omissions ou absences du MRP2 en prenant en compte la limite de capacité des ressources de production (capacité finie). Plusieurs chercheurs ont contribués dans l’amélioration de cette méthode comme Wuttipornpun et Pisal (2007) et Pandey et al. (2000). Une nouvelle version du MRP proposée est le MRP APS (Advanced Planning and Scheduling), une technique de planification avancée qui permet d’analyser la capacité des ressources de production sur un horizon à long terme.
L’ensemble des versions de MRP sont intégrées dans la plupart des logiciels de GPAO (Gestion de la Production Assistée par Ordinateur), logiciel né dans les années soixante et qui permet de gérer toutes les activités de la production d’une entreprise manufacturière. Progressivement, avec l’évolution technologique, le GPAO s’étend vers le ERP (Entreprise Resources Planning) ou PGI (en français, Progiciel de gestion intégré) des sociétés SAP, Oracle, Baan et PeopleSoft etc. en gérant toutes les fonctions de l’entreprise telles que : la planification de la production, la gestion de la qualité, la maintenance, la chaîne logistique, les finances, la comptabilité, etc. L’avantage, est que ces fonctions peuvent communiquer entre elles en temps réel grâce aux applications client-serveur web.
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Table des matières
INTRODUCTION
CHAPITRE 1 REVUE DE LITTERATURE
1.1 Introduction
1.2 Les systèmes de production
1.3 Les différents systèmes de production
1.3.1 Classification selon la nature du processus de production
1.3.2 Classification selon les quantités produites
1.3.3 Classification en fonction des modes de gestion de la production
1.3.4 Classification en fonction d’aléas et du temps
1.4 Méthodes de gestion de la production
1.4.1 Le MRP
1.4.2 Le JAT
1.4.3 La méthode TOC
1.5 La logistique
1.6 Les différentes logistiques
1.6.1 Les domaines classiques de la logistique
1.6.2 Les nouvelles approches
1.6.3 La chaîne d’approvisionnement (supply chain)
1.7 Niveaux de décision
1.8 Gestion de production des systèmes manufacturiers
1.9 Revue de littérature de la gestion de production dans la logistique inverse
1.10 Problématique de recherche
1.11 Objectifs et méthodologie de recherche
1.12 Démarche d’optimisation proposée
1.13 Conclusion
CHAPITRE 2 MODÈLES DE COMMANDE OPTIMALE D’UN SYSTÈME DE PRODUCTION
2.1 Introduction
2.2 Nature du système de production
2.3 Méthodes de modélisation mathématique
2.3.1 Les chaînes de Markov
2.3.2 Les réseaux de files d’attente
2.3.3 Les réseaux de Petri
2.4 Classification des méthodes d’optimisation des systèmes de production
2.4.1 Méthodes d’optimisation exactes
2.4.1.1 Méthodes analytiques (principe du maximum de Pontryagin)
2.4.1.2 Méthodes algorithmiques
2.4.2 Méthodes d’optimisation approchées ou heuristiques
2.5 La commande hiérarchisée
2.6 Quelques politiques de commande des systèmes de production
2.7 Conclusion
CHAPITRE 3 SYSTÈME DE PRODUCTION EN DEMANDE ALEATOIRE
3.1 Introduction
3.2 Modèle de commande de production
3.2.1 Notations et hypothèses
3.2.2 Énoncé du problème
3.3 Solution des problèmes de commande optimale
3.3.1 Solution du problème de commande optimale
3.3.2 Solution du problème de commande optimale
3.4 Exemple numérique
3.5 Analyse de sensibilité
3.6 Conclusion
CHAPITRE 4 LOGISTIQUE INVERSE
4.1 Introduction
4.2 Formulation du problème et modélisation
4.2.1 Notations et hypothèses
4.2.2 Énoncé du problème
4.3 Solution des problèmes de commande optimale
4.3.1 Solution du problème de commande optimale
4.3.2 Solution du problème de commande optimale
4.4 Exemple numérique
4.5 Analyse de sensibilité
4.6 Conclusion
ANNEXE I SIMULATION NUMERIQUE DE L’EQUATION D’ETAT STOCHASTIQUE
ANNEXE II FORMULATION MATHEMATIQUE DES FONCTIONS OBJECTIVES
ANNEXE III METHODE DE TIR
ANNEXE IV ARTICLE ACCEPTE ET PUBLIE DANS THE ELECTRONIC
INTERNATIONAL JOURNAL ADVANCED MODELING AND
OPTIMIZATION
LISTE DE RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES..
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