Contribution à l'amélioration de la performance des systèmes de production et de service par la prise en compte des principes de Lean dès la phase de conception dans le cadre de l'Industrie 4.0

Contribution to improving the performance of production and service systems by taking into account Lean principles from the design phase within the framework of Industry 4.0

• Auteur / Autrice : Rabih Slim
• Direction : Rémy Houssin, Amadou Coulibaly
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie industriel - Conception
• Date : Soutenance le 17/12/2020
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques, sciences de l'information et de l'ingénieur (Strasbourg ; 1997-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire des sciences de l'ingénieur, de l'informatique et de l'imagerie (Strasbourg ; 2013-....)
• Jury : Président / Présidente : Kondo Hloindo Adjallah
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Denis Cavallucci
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Hind Bril EL Haouazi, Ali Siadat

Mots clés

Mots clés contrôlés

Génie industriel

Industrie

Efficacité de l'organisation

Production au plus juste

Mots clés libres

Lean

Conception technique

Conception interactive

Méthodes de conception

Conception inventive

Industrie 4.0

Développement durable

Lean

Engineering design

Interaction design

Design methods

Inventive design

Industry 4.0

Sustainability

Résumé

Lean est une approche qui vise à optimiser la performance globale d’un système de production en développant des méthodes d’amélioration permettant d’éliminer les gaspillages dans tout le processus industriel, de la conception à la distribution. Des études sur Lean montrent que la prise en compte des fonctionnalités de Lean dans les phases de conception d’un nouveau système peut conduire à un système optimal dès la phase de conception, et ne nécessite pas l’application des outils de Lean qui sont parfois coûteux, chronophages, et gênants pour les utilisateurs en terme de sécurité de l’utilisateur. Ce qui pourrait conduire à des blocages difficiles à surmonter. En plus, la prise en compte des fonctionnalités Lean dès les premières phases de la conception du système de production pourrait faciliter le développement de l'Industrie 4.0. Dans cette thèse, nous développons une approche innovante de la conception par l’intégration de Lean dès les phases de conception dans le but de choisir les solutions qui ne garantissent pas seulement une utilisation sûre du système, mais permettent de concevoir des systèmes (machines) fiables, sans gaspillage, rentables, etc. Nous avons en premier lieu réalisé un sondage pour savoir comment les concepteurs intègrent les conditions d’utilisation dans le processus de conception de leurs systèmes, ensuite nous avons analysé la correspondance entre le Lean et l’Industrie 4.0 pour proposer une méthode qui va avec les occupations actuelles des industriels. Pour cela, nous analysons les fonctionnalités de Lean, les identifions, et les classifions pour déterminer celles qui sont intégrables dans la conception de systèmes de production dans le contexte de l’industrie 4.0. Une démarche « Lean-Système-Design » a été développée. Elle définit un guide systématique et détaillé pour l’intégration de Lean dès la première phase de conception. Cette démarche est illustrée par deux exemples pédagogiques. Le premier porte sur le cas de la conception d’un système intelligent de traitement des déchets. Le deuxième évoque le cas du débouchage de la buse d’une imprimante 3D. Une troisième application industrielle a été réalisée en partenariat avec une entreprise sur la conception d’un outil numérique de système de commerce de proximité.

Lean is an approach that aims to optimize the overall performance of a production system by applying improvement methods to eliminate waste in the entire industrial process, from design to distribution. Studies on Lean show that most of the technical and organizational tools and methods developed by engineers and engineering departments aim at improving the overall performance of an existing system in terms of productivity, quality, time-saving, and costs, etc. Therefore, there is no need to implement Lean tools, which are sometimes costly, time-consuming, and disruptive for users in terms of safety, training, and task existence. These can lead to obstacles that are difficult to overcome. Besides, considering Lean functionalities from the early design phases could facilitate the development of Industry 4.0. In this thesis, we develop an innovative design approach for the integration of Lean from the early design phase to select solutions that not only guarantee the safe use of the system but also allow the design of reliable, no waste, cost-effective systems (machines), etc. We first surveyed to find out how designers integrate the conditions of use in their system design process. Then, we analyzed the correspondence between Lean and Industry 4.0 to propose a method suited to companies' current activities. For this purpose, we analyzed, identified, and classified the functionalities of Lean to determine which ones can be integrated from the design phase of production systems in the context of Industry 4.0. A "Lean-System-Design" approach has been developed. It defines a systematic and detailed guide for the integration of Lean from the early design phase. The approach is illustrated on two pedagogical examples: The first one concerns the case of a smart waste treatment system. The second one concerns the case of a 3D printer clogged nozzle. And a real industrial example in collaboration with a company refers to design a digital tool for convenience stores.