Ordonnancement dans les ateliers hybrides en environnement incertain

Scheduling of hybrid workshops in uncertain environment

• Auteur / Autrice : Ghassen Cherif
• Direction : Dimitri Lefebvre
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Automatique, signal, productique, robotique
• Date : Soutenance le 25/03/2021
• Etablissement(s) : Normandie
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale physique, sciences de l’ingénieur, matériaux, énergie (Saint-Etienne du Rouvray, Seine Maritime)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Groupe de Recherche en Electrotechnique et Automatique du Havre (Le Havre, Seine-Maritime ; 1999-....)
• Jury : Président / Présidente : Isabel Demongodin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Pascale Marangé, Edouard Leclercq
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Ahmed Nait-Sidi-Moh, Moamar Sayed-Mouchaweh

Mots clés

Mots clés contrôlés

Petri, Réseaux de

Ordonnancement (informatique)

Fabrication, Systèmes flexibles de

Mots clés libres

Ordonnancement

Système manufacturier flexible

Réseau de Petri temporisé

Systèmes manufacturiers flexibles (FMS) hybride

Recherche en faisceau

Performance

Risque

Scheduling

Flexible manufacturing system

Timed Petri net

Résumé

Cette thèse concerne les problèmes d'ordonnancement pour une classe de systèmes manufacturiers flexibles (FMS) en environnement incertain. Les systèmes considérés répondent aux exigences de l’industrie 4.0 qui requièrent des organisations plus agiles permettant de proposer des produits personnalisés. Plus précisément, les systèmes proposés dans ce travail sont appelés FMS hybrides et traitent les opérations avec des contraintes de précédence partielles entre les opérations. La première contribution est une approche systématique de modélisation des FMS hybrides avec les réseaux de Petri temporisés sur les transitions (T-TPN) et un formalisme multi-niveaux basé sur la structuration hiérarchique des opérations. La deuxième contribution concerne la recherche d’ordonnancements pour les FMS hybrides. Nous utilisons la recherche en faisceau et proposons une fonction coût basée sur la modélisation multiniveaux. Nous proposons également une nouvelle variante de la recherche en faisceau, appelée Generation Filtered Beam Search (GFBS). Cette nouvelle variante améliore la qualité des candidats sélectionnés par rapport à d’autres variantes par un meilleur équilibre entre la largeur et la profondeur de la recherche. La troisième contribution concerne l’étude des aléas pouvant affecter le système. Un risque d’interruption, dû à l’occurrence d'événements incontrôlables, est intégré, et une nouvelle fonction coût qui intègre ce risque est définie. Enfin, un algorithme de recherche en faisceau modifié, appelé Generation Double Filtered Beam Search (GDFBS), qui accélère la convergence de la méthode, est proposé. Ce nouvel algorithme est basé sur un mécanisme de filtrage qui utilise la fonction coût pour explorer de manière sélective l'espace d'état du T-TPN afin de trouver une séquence de contrôle qui réalise un compromis entre performance et risque.

This thesis concerns the scheduling problems for a class of flexible manufacturing systems (FMS) in uncertain environment. The considered systems meet the requirements of Industry 4.0, which require more flexibility and modularity to offer personalized products. More precisely, the proposed systems in this work are called hybrid FMS and deal with operations with partial precedence constraints. The first contribution is a systematic approach used for the modeling of hybrid FMS with timed Petri nets (T-TPN) and a multi-level formalism based on the hierarchical organization of operations. The second contribution concerns the scheduling of hybrid FMS. We use the beam search and propose a cost function based on the multi-level modeling. We also offer a new variant of beam search called Generation Filtered Beam Search (GFBS). This new variant improves the quality of the selected candidates compared to other variants of beam search by a better balance between the width and the depth of the search. The third contribution concerns the study of interruptions that can affect the system. A risk of interruption, due to the occurrence of uncontrollable events, is integrated, and a new cost function that incorporates this risk is defined. Finally, a modified beam search algorithm, called Generation Double Filtered Beam Search (GDFBS), which accelerates the convergence of the method, is proposed. The new algorithm is based on a filtering mechanism that uses the cost function to selectively explore the state space of the TPN in order to find a control sequence that achieves a tradeoff between performance and risk.