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Organisation flexible de la production
(4cr.) Session : AUTOMNE 2011 Technologie de groupe et systèmes manufacturiers cellulaires Programme de baccalauréat en génie des opérations et de la logistique École de technologie supérieure, Montréal, QC.Bibliographie
, Production Systems, and Computer-Mikell P. Groover Notes de cours de GPA 205, A. Chaaban, Département GPA, ÉTS, 2007Notes de cours de IND2303, B. Agard, Département de mathématiques et de génie industriel, École polytechnique, 2004
Modeling and analysis of manufacturing systemsStandridgeSource de cette présentation:
Plan de la présentation
Introduction
Méthodes de classification et de regroupement des produitsAnalyse du flux de production
Technologie de groupe et ses applications
Analyse quantitative des systèmes manufacturiers cellulaires Regroupement de produits et de machines par la méthode de King (Rank Order Clustering) Autres méthodes de de regroupement (CIA, DCA) Formation de groupe avec la programmation mathématiqueDisposition des machines dans une cellule
Introduction
Variété
Volume
Aménagement
par produit (ligne)Aménagement par
famille de produit (cellulaire)Aménagement par
type de procédé (Atelier)Aménagement
Fixe (Projet)
Introduction
Ce type cherche à regrouper des
processeurs de qualifications différentes de façon à réduire les déplacements des produits (encours) tout en offrant une flexibilité de production beaucoup plus importante que les autres types Famille de produits: ensemble de produits similaires regroupés par géométrie, par taille ou encore par traitement requis en fabrication technologie de groupe Aussi appelé Système manufacturier cellulaireIntroduction
Aménagement cellulaire: ligne de production
Introduction
Produit A
Produit C
Produit B
Produit D
Produit E
Poste A2
Poste D1
Poste A1
Poste D3
Poste C2
Poste C1
Poste D2
Poste E3
Poste E2
Poste E1
Poste B2
Poste B1
Poste B3
Cellule 1
A -BCellule 2
B - C - D
2 5 1Départ
3 4 sortiAménagement cellulaire
Cellules autonomes
Aménagement cellulaire/ par
procédé (flux inter-cellules)Introduction
La TG et la production cellulaire sont
appropriées lorsque: Un aménagement par procédé est utilisé avec une production en lots semi-finis et des délais de production Les produits peuvent être regroupés en familles de produitsIntroduction
Deux (2) tâches majeures doivent être accomplies pour implanter un système manufacturier cellulaireIdentification des familles de produits
Réarrangement des machines dans une cellule de production Les avantages de la TG et de systèmes cellulairesetc.
Réduit la manutention des produits
Simplifie la planification de la production
Réduit les temps de production, les stocks de WIP Augmente la satisfaction des employés, et améliore la qualitéMéthodes de classification et de
regroupement des produitsVisuelle
Observation directe des attributs des composants et des machines; Possible avec un nombre de produits limité.Codage
Assignation de symbole aux classes de façon à fournir des informations sur les attributs de la classe (famille);
Le codage peut être basé sur le design de la pièce et/ou sur les attributs manufacturiers.
Analyse du routage des pièces et de la séquence des opérations Programmation linéaire (en nombres mixtes B&B)Méthodes de regroupement
Algorithme CIA (Cluster Identification Algorithm)Algorithme DCA (Direct Clustering Algorithm)
Méthode de King
Analyse du flux de production
De formation de cellules de machines associées aux familles de produitsLa procédure de la AFP:
Collecte de données sur le routage des produits Classification des produits selon les similarités dans la séquence desAnalyse de regroupement (changer la configuration de la matrice similaires constituent des ensembles)
Technologie de groupe et ses
applicationsLa technologie de groupe (TG) est un principe qui tient compte du fait que plusieurs produits ont des caractéristiques en commun
Définition: regroupement systématique des composants semblables étant sujets à une planification et des traitements communs qui permet de solutionner un ensemble de problèmes, ce qui économise du temps et des efforts
La plupart des applications de la (TG) sont dans la production. Ses principes peuvent être appliqués de trois (3) manières:
Ordonnancement simple et routage des piècesCellules de machine virtuelles (les familles de produits sont identifiées ainsi que les équipements dédiés à leur fabrication, sans que ces équipements soient physiquement réaménagés: les machines cellule virtuelle gardent leur emplacement original dans
Des familles de produits sont identifiées et des les machines sont physiquement aménagées et relocalisées dans les cellules
Analyse quantitative des systèmes
manufacturiers cellulaires Regrouper des produits et des machines en familles Réorganiser la disposition des machines dans une cellule Regroupement des produits et des machines par la méthode de King (Rank Order Clustering) créer des blocs (avec le maximum de 1) sur la diagonale Chaque bloc représente un groupe de machines et de produitsÀ chaque colonne et à chaque ligne, on assigne une valeur 2n (de droite à gauche pour les colonnes et de bas en haut pour les lignes). Chaque ligne et chaque colonne est lue comme un nombre binaire. Celui-ci est converti ensuite à une valeur décimale
Analyse quantitative des systèmes
manufacturiers cellulaires Calcul des valeurs décimales des lignes avec la méthode de King Calcul des valeurs décimales des colonnes avec la méthode de KingSomme de produits
Somme de produits
Analyse quantitative des systèmes
manufacturiers cellulairesétapes suivantes
1.2.-Si oui, aller à 6. Sinon, aller à 3
3.4.-précédente? Si oui, aller à 6. Sinon aller à 5
5.Répéter la procédure (en réordonnant à chaque fois les lignes et les
6.STOP
Analyse quantitative des systèmes
manufacturiers cellulairesExemple: appliquer la méthode de King pour
déterminer les cellules pour la matriceAnalyse quantitative des systèmes
manufacturiers cellulairesCalcul des valeurs décimales des lignes
Ordre des lignes et calcul des valeurs
décimales des colonnesAnalyse quantitative des systèmes
manufacturiers cellulairesOrdre des colonnes et calcul des valeurs
décimales des lignes donc: Cellule 1: machines 1 et 5 pour les produits A, H et D Cellule 2: machines 4 et 7 avec les produits B, F et G Cellule 3: machines 2, 3 et 6 avec les produits I, C et EAnalyse quantitative des systèmes
manufacturiers cellulaires Il existe plusieurs autres méthodes. Les plus célèbres sont: La méthode de Kusiak (CIA: Cluster Identification algorithm)La méthode de Wei & Kern
La méthode DCA (Direct Clustering Algorithm) (non-traitée dans ce cours)Algorithme de base de Kusiak
horizontale
Pour chaque 1 rencontré, tracer une ligne verticale Pour chaque 1 rencontré, tracer une ligne horizontaleet une ligne verticale
Former les cellules avec les pièces et les machines qui sont traversées par les lignes tracées
Enlever les éléments utilisés et former une nouvelle matrice avec les éléments qui restent. Reproduire les mêmes étapes
Analyse quantitative des systèmes
manufacturiers cellulaires pour déterminer les cellules de la matriceCellule 1: Machines 1 et 5 pour les
produits A, D et HCellule 2: Machines 2, 3 et 6 pour
les produits C, E et IAnalyse quantitative des systèmes
manufacturiers cellulairesCellule 3: Machines 4 et 7 pour les
produits B, F et GAnalyse quantitative des systèmes
manufacturiers cellulairesMéthode de Wei & Kern
Basée sur la notion de poids de similarité mettre 2 machines dans une même cellule Les poids de similarité sont calculés pour toutes les combinaisons 2 à 2 de machines.Avec M machines, une matrice triangulaire M
par M est forméeAnalyse quantitative des systèmes
manufacturiers cellulaires Pour calculer les poids de similarité Cij de placer la machine de la colonne i avec la machine de la colonne j, on procède de la façon suivante: Si pour une même pièce on a des 1 dans chacune des colonnes, on additionne la valeur " card(P)-1 » à la somme totaleSi on a des 0 dans chacune des colonnes, on
additionne " 1 » à la somme totale Si on a seulement un 1 dans une des 2 colonnes, onAnalyse quantitative des systèmes
manufacturiers cellulairesPour la formation des cellules, on place dans une même cellule les deux machines associées au Cij le plus grand. situations:
Une des 2 machines du couple appartient déjà à une seule commence une nouvelle cellule avec les deux machinesLes deux machines appartiennent à deux cellules distinctes, on place ce Cij de côté et on poursuit la procédure avec le suivant
machines soient attribuées à une cellule. On identifie les pièces exceptions et on traite les Cij mis de côté pour voir si des cellules peuvent être fusionnées, en autant que le nombre maximum de machines le permettent
Analyse quantitative des systèmes
manufacturiers cellulairesExemple: appliquer la méthode de Wei &
Kern pour déterminer les cellules de la matriceAnalyse quantitative des systèmes
manufacturiers cellulairesCalcul des poids de similarité (pour les
machines M1 et M2):Analyse quantitative des systèmes
manufacturiers cellulairesCréation de cellules
Créer une
première cellule 1 avec les machinesM3 et M6
Créer une
seconde cellule 2 avec les machinesM4 et M8
Analyse quantitative des systèmes
manufacturiers cellulairesCréation de cellules
Ajouter la
machineM1 à la
cellule 2 (avec les machinesM4 et M8)
IdemAnalyse quantitative des systèmes
manufacturiers cellulairesCréation de cellules
Créer une
troisième cellule 3 (avec les machinesM5 et M9)
Ajouter la
machine M2 à la cellule 2 (avec les machines M1,M4 et M8)
Ajouter la
machine M7 à la cellule 1 (avec les machines M3 et M6)Analyse quantitative des systèmes
manufacturiers cellulairesCréation de cellules
Ajouter la
machine M10 à la cellule 3 avec les machinesM5 et M9
Analyse quantitative des systèmes
manufacturiers cellulairesCréation de cellules
Pièces
dexceptionCellule 1: M3, M6 et M7 pour la pièce P5
Cellule 2: M1, M2, M4 et M8 pour les pièces P1, P3 et P6 Cellule 3: M5, M9 et M10 pour les pièces P4 et P7P2 et P8 sont des pièces dexception
Analyse quantitative des systèmes
manufacturiers cellulairesFormation des groupes par la
programmation mathématiqueConsiste à trouver la configuration des
groupes de machines de façon à minimiser les différents coûts associés opérations sur les pièces et des machines aux groupesAnalyse quantitative des systèmes
manufacturiers cellulairesRésumé des notations du modèle
f Indice des familles de pièces g Indice des groupes i Indice des opérations m Indice des machines cm cg Coût fixe associé au groupe g Di H Coût associé au mouvement de pièces entre les groupes (coût par chargement) Li ml, mu Bornes inférieure et supérieure sur le nombre de machines par groupe qfRm Temps disponible de la machine m
tim Ffg Variable binaire indiquant si la famille f est affectée au groupe g XigYmg Nombre de machines m assignées au groupe g
Zg Variable binaire indiquant si un groupe potentiel g est utiliséAnalyse quantitative des systèmes
manufacturiers cellulairesFonction-objectif: minimisation des coûts
totaux:Coûts relatifs de mouvement de produits
entre les groupes aux groupesAnalyse quantitative des systèmes
manufacturiers cellulaires Fonction-objectif: minimisation des coûts totaux: mouvement intergroupe desproduitsMachines 1 1 1 G g=1 1 1Groupes Assignation de familles aux groupe
min G M I m mg ig i g m i GF g g f fg gf c Y H v L c Z q FAnalyse quantitative des systèmes
manufacturiers cellulairesContraintes
1 1 11,..., (limitesdu nombredemachines par groupe)
1,..., 1,..., (Suffisamment demachinesdanschaquegroupe)
M l mg u m I i im ig m mg i ig i m Y m g GDt X R Y g G m M
XX d 1 1 Déterminationsides produitsdoivent transiter entrelesgroupes1 1,..., (Chaqueopération est affectéeà un groupe )
g ig ig G ig g ig i vv X i I X1,..., (utilisation du groupesiau moinsuneopération luiest assignée)
1,..., , 1,..., (Assignation dela famillef au
f I g ig f g iSI Z g G
X I F g G f F
d groupegsi uneopérationsur un produit dela famillef est assignéeau groupeg) entiers 0,1 0,1 0,1 , 0,1mg ig g fg ig igY X F v vAnalyse quantitative des systèmes
manufacturiers cellulairesDisposition des machines dans une cellule
Trois (3) étapes:
Développer un diagramme de flux de matières (origine- destination) indiquer le nombre de produits en transit entre les différentes machines de la cellule sans tenir compte des flux entrant et sortant de la cellule Déterminer les ratios de flux pour chaque machine les flux entrants dans la même machine de fluxAnalyse quantitative des systèmes
manufacturiers cellulairesExemple: les machines 1, 2, 3 et 4
appartiennent à une cellule. 50 pièces entrent à la cellule par la machine 3, 20 pièces quittent la cellule par la machine 1 et 30 par la machine4. Déterminer la disposition des machines dans
la celluleAnalyse quantitative des systèmes
manufacturiers cellulairesCalcul des flux et des ratios
décroissants 3214Analyse quantitative des systèmes
manufacturiers cellulaires Compléter le diagramme (aménagement de la cellule) avec les autres fluxCalcul de trois (3) mesures de performance
Pourcentage de déplacement en séquence
Pourcentage de déplacement by-pass
Pourcentage de retour en arrière
321440
302550
3020 5 15 10 10