Modélisation et optimisation de la planification intégrée de la production et de la maintenance des systèmes de production

Abstract

La production se situe au cœur de l’entreprise avec la complexification de ses systèmes, l’organisation de ses activités est devenue très importantes. En parallèle, avec l’accroissement de l’utilisation des machines qui remplaçaient l’être humain, le problème de maintenir ces machines et les garder en bon état de fonctionnement est devenu l’une des préoccupations majeures de l’entreprise. Dès lors, les chercheurs se sont penchés sur la question des plans séparés ainsi que ceux intégrés de la production et de la maintenance. En outre, les systèmes technologiques se distinguent de plus en plus par la complexité croissante de leur structure. Cette complexité accroit l'occurrence de défaillances catastrophiques qui peuvent entraîner d'importantes conséquences pour les entreprises. Ces défaillances peuvent, ainsi, engendrer d'énormes pertes de production, pertes financières, pertes de temps, accidents, blessures, décès, insatisfaction de la clientèle, etc. et exiger d'importants investissements pour la réparation des préjudices causés. Ces situations peuvent réduire la compétitivité des entreprises. L’objectif de notre contribution est de proposer une nouvelle approche pour pallier à l’apparition aléatoire des pannes et par la suite intégrer des stratégies de maintenance à la planification des opérations de la production au niveau tactique dans les systèmes manufacturiers qui sont affectés par des arrêts imprévus tout au long de leur durée de vie. Ces phénomènes sont responsables des défaillances aléatoires et réduisent l’aptitude des systèmes à assurer leur fonction. Dés lors, la mise au point des politiques de maintenance appropriées permettant de maximiser la disponibilité des systèmes à un coût minimum est nécessaire ainsi que prévenir un plan de production capable de satisfaire les besoins des clients dans les délais prédéfinis avec le respect de la qualité du produit sans avoir de hauts niveaux de stocks ni de ruptures sur la demande pour un système avec un ensemble de produits, de périodes et de lignes. Cette thèse montre l’intérêt de disposer des modèles de référence pour construire, piloter et évaluer un plan intégré de la production et de la maintenance. En effet, nous avons proposé deux nouveaux modèles de planification intégrant la production avec la maintenance des systèmes de production mono et multi-lignes. L’approche de résolution proposée est basée sur la programmation linéaire des problèmes à entiers mixtes en utilisant un ensemble de méthodes exactes inséré dans les solveurs CPLEX et Matlab. On a programmé notre propre algorithme génétique sous le logiciel Python comme une méthode approchée pour faire l’optimisation, ses avantages sont traduits au niveau de la réduction des coûts obtenus et des temps d’exécution par rapport au programme existant dans Matlab. On a également fait une analyse de sensibilité qui consiste à varier les paramètres jusqu'à trouver le meilleur paramétrage de l’algorithme appliqué. Ensuite, nous avons fourni des exemples numériques pour illustrer les résultats et représenter l’écart économique entre la planification séparée et celle intégrée. Enfin, les résultats obtenus dans cette thèse montrent l'impact économique réalisé par l'intégration de la planification de la production et de la maintenance. Les méthodes de résolution développées dans ces travaux de thèse permettent la résolution des problèmes de petite ainsi que ceux de grande taille.