Reconfiguration de ligne de production

Reconfiguration de ligne de production

Ce chapitre propose un état de l’art sur les méthodes et approches permettant de modéliser, évaluer et valider une configuration de lignes de production. Plusieurs approches, méthodes et outils susceptibles de répondre à notre problématique sont présentés et positionnés dans le contexte de l’assemblage automobile. Nous montrons leurs intérêts, leurs incompatibilités ou leurs limites dans la résolution de notre problème.

Le premier paragraphe propose une analyse des approches permettant de reconfigurer un système en posant les différentes terminologies utilisées dans ce domaine. Elle introduit les concepts de base et les méthodes permettant de définir l’espace des solutions. La deuxième section présente les approches d’évaluation des performances pour la prise de décision.

La troisième section présente des approches de modélisation des processus de fabrication, en présentant les méthodes et outils permettant de gérer et partager les informations nécessaires pour l’ingénierie de production. L’objectif est de construire les solutions en intégrant l’ensemble des données nécessaires permettant de valider une configuration du système.

Reconfiguration de ligne de production La reconfiguration de systèmes de production peut se positionner dans deux contextes différents : en phase de conception et en phase de pilotage. Dans la phase de conception, une reconfiguration de ligne correspond à un ensemble de changement de la configuration du système pour un nouveau besoin (volume, produit).

Ces changements peuvent aller de simple modifications d’outillage à la reconfiguration complète de la ligne. L’objectif est plutôt l’adéquation entre les objectifs de performance et les spécifications du système. Dans la phase de pilotage, la reconfiguration consiste à changer d’état pour faire face à des aléas de production. Dans le contexte particulier de systèmes manufacturiers reconfigurables (RMS : Reconfigurable manufacturing systems [Koren 10]),

l’objectif initial de conception est la reconfigurabilité. Notre problématique s’intéresse à l’analyse et l’évaluation des solutions de reconfiguration d’un système de production. Trois niveaux de problèmes peuvent être étudiés : 1. Problèmes d’architecture : qui consistent à déterminer les composants du système et leurs interactions. 2. Problèmes de configuration : déterminer l’organisation d’un composant du système dans une architecture définie dans le but d’atteindre un objectif.

3. Problèmes de pilotage : déterminer les variables du processus (vitesse de déplacement  de robots…) de sorte qu’une configuration puisse être déployée pour remplir la tâche d’une manière satisfaisante. Dans la suite de ce travail, nous allons nous intéresser aux problèmes liés à l’architecture et à la configuration et non au pilotage.

Les paragraphes suivants proposent quelques définitions autour de la reconfiguration des systèmes puis décrivent les principales caractéristiques des systèmes reconfigurables. Ensuite nous introduisons quelques éléments concernant le processus de reconfiguration et enfin quelques approches de reconfiguration existantes.

Définitions autour de la reconfiguration d’un système

Une configuration est un état correspondant à un arrangement des composants d’un système pour répondre au besoin de production. Il s’agit de l’aménagement d’un ensemble d’équipements permettant de réaliser des opérations de fabrication [Pierreval 01]. La notion de configuration est relative à un ensemble d’éléments qui peuvent être paramétrés et interconnectés dans le sens de l’ingénierie système.

Elle peut être définie comme la traduction d’une exigence du système (ex : produire à une cadence donnée) en une organisation de ses éléments (organisation des ressources). La reconfiguration est un processus permettant d’atteindre une configuration souhaitée à partir d’une configuration existante (fig III.1). Elle comprend les actions d’ajout, de suppression et/ou de réorganisation de façon rentable des composants et des fonctions d’un système.

Il peut s’agir d’un changement d’architecture de ligne ou d’une modification de l’affectation des ressources pour introduire un nouveau produit sur une ligne existante [Kovalev 12]. La reconfigurabilité est la capacité à faire évoluer rapidement et à moindre coût une unité de production [Farid 07].

Dans un problème de configuration, on s’intéresse à prévoir l’état du système sur l’ensemble de son cycle de vie. Dans un problème de reconfiguration, on s’intéresse à une phase bien définie du cycle de vie du système, c’est à dire son évolution vers plusieurs configurations envisageables.

Modélisation des processus de reconfiguration

Un processus de reconfiguration en systémique correspond à une modification de la position d’au moins un objet dans le référentiel temps/espace. La reconfiguration d’un système de production fait intervenir des transformations temporelles et spatiales. Ces transformations sont caractérisées par : 

 La date du changement et la durée de sa propagation. Le déclenchement de la reconfiguration du système correspond à la décision d’introduire le nouveau produit dans l’usine. La durée de sa propagation dépend des solutions envisagées. — L’amplitude du changement représente l’impact des modifications à apporter au système.

Par exemple, si un nouveau véhicule nécessite un capot en aluminium, l’amplitude de ce changement représente les modifications nécessaires à apporter à la structure du système d’assemblage permettant d’assembler ce capot. — Lerythme du changement définit la fréquence d’introduction d’un nouveau produit. Dans l’automobile par exemple, cette fréquence est de l’ordre de 2 à 3 par an.

Elle varie également d’une usine à l’autre. Dans la figure II.1 le processus de reconfiguration est considéré comme un processus de changement de plusieurs niveaux d’une usine [Georgoulias 10]. Ce processus comporte quatre phases :

1. Définition des modifications : il s’agit de définir les orientations concernant les évolutions possibles du système de production. 2. Planification des modifications : il s’agit de planifier les travaux permettant de réaliser les modifications identifiées par rapport à la date de démarrage prévue.