Concurrent optimization of modular products and reconfigurable manufacturing systems configuration : a customer-oriented offer for mass customization
Optimisation simultanée de la configuration de produits modulaires et de systèmes de fabrication reconfigurables : une offre orientée client pour la customisation de masse
Résumé
Reconfigurable Manufacturing Systems (RMS) emerged from companies’ needs to increase their responsiveness to an uncertain market, in which customers are increasingly demanding mass-customised products. Companies focused on mass customisation mainly use the modular product design strategy to cost-effectively provide a large product variety. Hence, coupling the modular product design with the manufacturing in RMS seems to be a good strategy to effectively provide mass-customised products with lower costs. This work proposes a 0-1 nonlinear integer programming model to jointly optimize the modular product configuration and RMS configuration, which includes the process planning and layout design, for minimizing the total cost of manufacturing products driven by specific customer requirements in mass customization contexts. The costs include raw material, operations, material handling, and reconfiguration of machines and layout. The mathematical model is validated through an exact approach. The analysis carried out confirms the RMS configuration impact on the optimal product choice and its total cost. Two solution approaches based on an evolutionary algorithm are proposed and validated with the exact one. Two case studies are suggested to illustrate the ability of proposed approaches to minimize the total cost of concurrently selecting the product and RMS configurations for mid-size problems with relatively low computation time while ensuring all customer requirements satisfaction.
Les systèmes de fabrication reconfigurables (SFR) sont nés du besoin des entreprises d'augmenter leur réactivité face à un marché incertain, caractérisé par une demande croissante de produits customisés en masse. Les entreprises axées sur la customisation de masse utilisent principalement la conception de produits modulaires pour fournir une grande variété de produits, tout en restant rentable. Par conséquence, coupler la conception de produits modulaires avec sa fabrication en SFR semble être une bonne stratégie pour fournir des produits customisés en masse à moindre coût. Ce travail propose un modèle de programmation à nombres entiers non-linéaire pour optimiser simultanément la configuration d’un produit modulaire et du SFR, qui comprend la planification de processus et la conception de l’atelier de production, afin de minimiser le coût total de fabrication du produit selon des exigences spécifiques du client. Les coûts comprennent les matières premières, les opérations, le transfert entre machines et la reconfiguration des machines et de l’atelier. Le modèle mathématique est validé par une approche exacte. L'analyse réalisée confirme l'impact de la configuration du SFR sur le choix optimal du produit et son coût total. Deux approches de solution basées sur un algorithme évolutionnaire sont proposées et validées avec l’approche exacte. Deux études de cas illustrent la capacité des approches proposées à minimiser le coût total de la sélection simultanée de la configuration du produit et celle du SFR pour les problèmes de taille moyenne à un temps de calcul relativement faible tout en garantissant la satisfaction de toutes les exigences du client.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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