Optimisation et aide à la décision pour la planification de production opérationnelle en fabrication de semi-conducteurs

Optimization and decision support for operational production planning in semiconductor manufacturing

• Auteur / Autrice : Quentin Christ
• Direction : Stéphane Dauzère-Pérès
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie Industriel
• Date : Soutenance le 16/01/2020
• Etablissement(s) : Lyon
• Ecole(s) doctorale(s) : Ed Sis 488
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : École nationale supérieure des mines (Saint-Etienne ; 1816-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre Microélectronique de Provence - Site Georges Charpak (CMP-GC)
• Jury : Président / Présidente : Lionel Amodeo
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Stéphane Dauzère-Pérès, Lionel Amodeo, Safia Kedad Sidhoum, Khaled Hadj Hamou, Nabil Absi, Céline Gicquel, Didier Lepelletier, Philippe Vialletelle
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Safia Kedad Sidhoum, Khaled Hadj Hamou

Mots clés

Mots clés contrôlés

Heuristique

Ordonnancement (gestion)

Production -- Planification

Semiconducteurs

Mots clés libres

Planification de Production

Ordonnancement

Fabrication de Semiconducteurs

Heuristique

Aide à la décision

Production Planning

Scheduling

Semiconductor Manufacturing

Heuristic

Résumé

Dans les sociétés connectées d'aujourd'hui, ordinateurs, capteurs, centres de données, électronique automobile et dispositifs portables sont devenus omniprésents. Au cœur de ces produits, se trouvent les semi-conducteurs, dont les systèmes de production actuels font partie des plus complexes au monde. Dans cette thèse, nous traitons du problème de planification de production opérationnelle, dont l'objectif est de faire le lien entre la planification de production tactique, définissant les plans de livraisons et de lancements des produits dans l'usine, et l'ordonnancement détaillé de la production. Du fait de la complexité des systèmes de production en fabrication de semi-conducteurs, considérer ce problème frontière est indispensable, mais a fait l'objet de peu de travaux de recherches. Après avoir formalisé le problème étudié et montré que celui-ci est NP-Difficile, une étude expérimentale est menée afin de montrer l'impossibilité de résoudre le problème de manière exacte pour des instances industrielles, justifiant l'utilisation de méthodes approchées. Nous présentons une heuristique en trois étapes initialement en place dans le système de production et en soulignons certaines limites. Nous introduisons de nouvelles méthodes ayant pour but d’améliorer la qualité des solutions fournies par l’outil d’aide à la décision en fonction des besoins des utilisateurs. Cette thèse ayant été réalisée en entreprise, l'objectif fût à la fois d’avancer sur les aspects scientifiques, mais également de réfléchir à l'intégration de ces méthodes dans le système industriel.

In today's connected societies, computers, sensors, data centers, automotive electronics and portable devices have become ubiquitous. At the heart of these products are semiconductors, whose current production systems are among the most complex in the world. In this thesis, we address the problem of operational production planning, whose objective is to link tactical production planning, which defines the delivery and launch plans for products in the plant, to detailed production scheduling. Due to the complexity of production systems in semiconductor manufacturing, this essential frontier problem remains under-researched. After having formalized the studied problem and shown that it is NP-Difficile, an experimental study is carried out in order to show the impossibility of solving the problem in an exact way for industrial instances, justifying the use of approached methods. We present a three-step heuristic initially in place in the production system and highlight some of its limitations. We introduce new methods aimed at improving the quality of the solutions provided by the decision support tool according to the users' needs. As this thesis was carried out in a company, the objective was both to make progress on the scientific aspects, but also to think about the integration of these methods in the industrial system.