Habilitation à Diriger des Recherches
Résumé
Ce mémoire traite de l’amélioration de performance des systèmes de production discrets au niveau
opérationnel selon deux points de vue complémentaires.
Le premier concerne les problèmes rencontrés dans les applications réelles du domaine industriel. La
caractéristique essentielle de ces systèmes est leur complexité qui rend difficile la modélisation et l’optimisation
par des approches analytiques. Sur ce plan, l’apport de notre travail réside dans l’intérêt d’une approche
combinant de multiples méthodes de résolution pour l’aide à l’amélioration de performance de ces systèmes. Il
s’agit de la mise oeuvre des outils et concepts de la simulation des systèmes à événements discrets associés aux
outils d’analyse systématique que sont les plans d’expériences, pour l’aide à l’analyse des performances du
système. Il s’agit également du couplage de cette approche de la simulation avec des méthodes d’optimisation
méta-heuristiques développées en recherche opérationnelle pour l’amélioration de performance du système.
Cette combinaison de méthodes de résolution se révèle un moyen efficace de pallier la difficulté du problème
énoncé et d’apporter des solutions efficaces.
Le second point de vue abordé dans ce travail concerne le domaine plus académique des problèmes
d’ordonnancement et plus particulièrement les problèmes de nature cyclique et flexible. La contribution du
mémoire porte sur l’exploitation du concept des algorithmes évolutionnistes pour la résolution de ces problèmes.
Le paradigme des algorithmes évolutionnistes ou évolutifs s’inspire du processus de l’évolution naturelle. Il est
apparu que les méthodes d’optimisation approchées en général et évolutionnistes en particulier n’ont été que très
peu mises en oeuvre pour la résolution de ces deux catégories de problèmes d’ordonnancement dont la
complexité est de manière générale de type NP-difficile. L’idée développée à travers nos travaux est de montrer
le potentiel de ces algorithmes pour la résolution des problèmes cycliques et flexibles et donc d’étendre leur
domaine de résolution qui était jusqu’alors essentiellement restreint aux problèmes d’ordonnancement standards,
non cycliques.
L’organisation du mémoire correspond aux deux points de vue mentionnés ci-dessus et comporte deux
parties principales.
La première partie propose une méthode générale d’amélioration de performance des systèmes de
production qui est constituée de deux étapes. La première étape est centrée sur l’évaluation de performance du
système en utilisant les plans d’expérience dans le contexte de la simulation des systèmes à événements discrets.
La seconde étape aborde la mise en oeuvre de méthodes méta-heuristiques pour l’amélioration de performance.
Ces travaux ont été validés sur une ligne de production de grande série du secteur automobile.
La seconde partie de ce mémoire aborde la résolution de problèmes d’ordonnancement par les méthodes
évolutionnistes. Cette partie se décompose plus précisément en six chapitres dont les deux premiers concernent
un état de l’art des domaines que nous abordons: dans un premier temps un aperçu du domaine vaste de
l’ordonnancement est donné en insistant plus particulièrement sur les problèmes cycliques puis dans un
deuxième temps, une présentation des méthodes évolutionnistes est proposée en se focalisant sur l’application de
ce concept au domaine particulier de l’ordonnancement. Les trois chapitres suivants abordent la résolution par
les algorithmes génétiques de problèmes d’ordonnancement dans le domaine cyclique ou flexible. Le troisième
chapitre propose une méthode de modélisation par réseaux de Petri et une résolution approchée du job shop
cyclique linéaire. Le quatrième chapitre décrit une méthode de résolution des problèmes d’ordonnancement en
production flexible manufacturière. Enfin, le cinquième chapitre présente une méthode de résolution du job shop
flexible multicritère. Finalement, nous présentons un ensemble de perspectives de ces travaux de recherche qui
portent sur les trois types de problématiques d’ordonnancement étudiés ainsi que sur les problèmes de transport
et notamment les problèmes de routage de véhicules.
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