ModÃ©lisation du processus de pilotage d'un atelier - Les thÃ¨ses en ...

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Partie I : Pilotage des systèmes de production (i) les machines outils à commandes numériques (MOCN) : initialement à bandes perforées, actuellement électroniques et programmables, (ii) les MOCN avec magasins porte-outils, (iii) les robots d'usinage (robots soudeurs, etc.), (iv) les cellules flexibles constituées autour d'un groupe de MOCN desservies par des robots de transferts, (v) les centres d'usinage constitués autour d'un groupe de MOCN desservies par un système de palettisation, (vi) la ligne flexible automatique qui est un atelier de production constitué de cellules flexibles ou de centres d'usinages, de systèmes automatiques de chargement et déchargement, d'un système de transfert (convoyage par chaîne, palettes, chariots filoguidés). De plus, la production est contrôlée par un système informatique, ce qui demande l'ajout : de capteurs sur la ligne, d'automates ou d'ordinateurs de contrôle, d'un ordinateur central, (vii) l’atelier flexible (ou Flexible Manufacturing System, FMS) est constitué [GIA 94] « d’un ensemble de machines reliées par un système de manutention automatique, le tout contrôlé par un système central informatisé ». L'atelier flexible doit permettre des cycles de fabrication complexes, variables, passant par des machines différentes ou dans un ordre différent. Ces caractéristiques le distinguent de la ligne flexible (un cycle de fabrication, plusieurs usinages possibles) et de la cellule flexible qui n'effectue généralement qu'un nombre restreint d'opérations sur une même pièce. I.8. Typologie des structures de pilotage Enfin, les systèmes de pilotage peuvent s’organiser selon diverses architectures. Nous établissons une description et une comparaison de chacun d’entre elles. I.8.1. Structure centralisée Il s’agit de l’approche la plus classique et la plus ancienne. Ici, toutes les ressources sont pilotées par un centre de décision unique, qui supervise la production, synchronise et coordonne les différentes ressources et gère en temps réel les imprévus qui surviennent. Le pilotage se fait essentiellement sur la base d’un ordonnancement prévisionnel des différentes tâches (intégrant donc l'ensemble des ressources et des entités). Cet ordonnancement est calculé sur des valeurs moyennes des charges machines et des durées d’exécution. Ceci permet de conserver une certaine souplesse d'exécution (maintenance, réparation...) et de garder une petite marge de sécurité. Les perturbations limitées peuvent être absorbées. Les perturbations trop importantes entraînent le recalcul d’un nouvel ordonnancement. Cette approche est adaptée aux petits systèmes de production. Elle se rencontre fréquemment dans les petites entreprises où l’essentiel du pilotage consiste bien souvent à réordonnancer manuellement les tâches. 24
Partie I : Pilotage des systèmes de production I.8.2. Structure hiérarchisée Dans le cas de systèmes de production plus complexes, on est amené à décomposer le système en sous-systèmes. Cette décomposition est effectuée : par fonctions (approvisionnement, ateliers, logistique aval), par horizons (court, moyen et long termes). Dans un schéma de décision hiérarchisée, un centre de niveau supérieur coordonne et fixe un cadre de décision pour les niveaux inférieurs. Ce cadre de décision va leur fixer les objectifs et les contraintes à respecter. Les niveaux inférieurs se voient ainsi déléguer un certain degré d’autonomie de décision (dans le cadre fixé). En retour, ils doivent remonter au niveau supérieur des informations sur les résultats atteints. Chacune des structures est donc dotée de deux fonctions principales : une fonction de planification : les ordres reçus des niveaux supérieurs sont traités et décomposés en sous-ordres transmis au niveau inférieur, une fonction d'observation : chaque structure de niveau inférieur envoie un compte rendu à la structure de niveau supérieur. Celle-ci collecte les différents comptes rendus, les traite et émet à son tour un compte-rendu global vers le niveau supérieur. Chaque structure va donc pouvoir gérer un certain nombre d’aléas à son niveau. L'apparition de perturbations de plus grande ampleur entraîne cependant la remise en cause des décisions des niveaux supérieurs. Par rapport au modèle centralisé, ce modèle permet de limiter l'impact des perturbations. Mais nous constatons l’absence de liaisons transversales entre les différents sous-systèmes. I.8.3. Structure coordonnée Les liaisons entre les différents sous-systèmes de pilotage d’un même niveau (ex : production, maintenance) sont ajoutées dans la structure dite « coordonnée ». Cette architecture augmente la capacité de décision dans chacun de ces niveaux pour avoir une résolution locale des problèmes. La coopération entre les différents sous-systèmes de pilotage cherche à optimiser la réponse et à mieux réagir localement en cas d’apparition de perturbations. De nombreux travaux de recherche s’intéressent à l’application de cette approche comme par exemple CODECO [Pellet, 1985], qui peut être considéré comme une extension, par l’intégration de la coopération intra niveau du modèle ORABAID. Chaque sous-système de pilotage du niveau inférieur organise ses fonctions localement selon ses contraintes et en collaboration avec les autres sous-systèmes de même niveau. La difficulté se situe dans la détermination du degré de liberté de décision pour chaque poste de conduite locale. Indiquons également le modèle de conduite PCS [Archimède, 1991], qui considère le développement d’une fonction de réactivité basée sur la définition et l’exploitation d’une typologie de perturbation. 25
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