Développement de méthodes d'optimisation multi-objectifs pour le ré-ordonnancement des systèmes de production flexibles avec contraintes de blocage mixtes

multi-criteria optimisation methods design for flexible production systems rescheduling under mixed blocking constraints

• Auteur / Autrice : Sofia Holguin jimenez
• Direction : Christophe Sauvey, Wajdi Trabelsi
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Automatique, Traitement du signal et des images, Génie informatique
• Date : Inscription en doctorat le 19/10/2023
• Etablissement(s) : Université de Lorraine
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale IAEM Lorraine - Informatique, Automatique, Électronique - Électrotechnique, Mathématiques de Lorraine (1992-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LGIPM - Laboratoire de Génie Informatique, de Production et de Maintenance

Mots clés

Mots clés libres

Méta-heuristiques

Recherche opérationnelle

Ré-ordonnancement

Multi-objectif

Aléas

Systèmes de production flexibles

Multi-objective

Meta-heuristics

Operations research

Flexible production systems

Rescheduling

Hazards

Résumé

Au cours de ces dernières années, de nombreux travaux se sont intéressés aux problèmes de réordonnancement en temps réel. Cette problématique était déjà en pleine croissance dans le milieu industriel, mais la crise sanitaire que nous traversons l'a amplifiée. En effet, la progression du e-commerce a modifié non seulement la relation avec la consommation et les habitudes de commande des clients, mais elle a également modifié la manière dont ces commandes sont traitées par les entreprises qui les reçoivent. Là où les hypothèses de validité d'une commande permettaient à un ordonnancement traditionnel d'organiser valablement les systèmes de production ou les systèmes logistiques, la possibilité de créer ou d'annuler une commande à tout moment, en un seul clic, bouscule les habitudes dans ce domaine. Les problèmes de production, comme la panne d'une machine ou le retard dans l'arrivée des matières premières, peuvent également contraindre le planificateur à retarder la réalisation de certaines opérations et avoir un impact sur le calendrier établi. Il est donc également important de pouvoir réagir très rapidement pour ne pas arrêter complètement la production. Ces problèmes de réorganisation sont également présents en service comme dans les systèmes hospitaliers. Par exemple, dans les blocs opératoires, l'arrivée d'opérations d'urgence ou l'annulation de certaines autres conduisent à la modification de l'horaire initial. Dans cette thèse, nous proposons de développer des outils de résolution efficace et rapide, pour répondre simultanément à différents objectifs et garantir la meilleure réactivité possible face aux différents aléas. Nous considérerons des systèmes de grande taille, complexe et flexible, soumis à différents types de blocages dans le cas de machines non identiques, uniformes ou quelconques, pour lesquels des méthodes d'ordonnancement performantes seront proposées. De nombreux travaux ont déjà été réalisés afin de développer des stratégies de réordonnancement dans différents contextes [GAO 17] [ZHE 19]. En particulier, nous avons défini un critère alliant l'efficacité à la stabilité [TIG 20] et des heuristiques ont été développées, validées et appliquées avec succès au problème à une machine [TIG21a], à machines parallèles [TIG 21b], ainsi qu'aux problèmes de type flowshop, avec ou sans blocage [TIG 21c]. Cette thèse s'inscrit donc dans la continuité de ces travaux de recherche, entrepris au laboratoire depuis quelques années. Dans le but d'améliorer et compléter les modèles et méthodes déjà proposés pour résoudre les problèmes de réordonnancement des systèmes de production flexibles, il est nécessaire de développer des méthodes méta heuristiques afin d'être en mesure d'aborder les problèmes de taille plus importante. Le premier objectif de cette thèse est donc de proposer une ou plusieurs méta heuristiques performantes pour résoudre ce problème de réordonnancement des systèmes de production de biens et de services, aussi bien en termes de qualité de solution que de rapidité. Lors du passage à l'expérimentation, un soin particulier sera apporté à l'agilité des algorithmes proposés et programmés. Le second objectif de cette thèse sera, après une étude exhaustive de la bibliographie abondante à ce sujet, de proposer des méthodes d'optimisation et d'aide à la décision multi objectif pour le réordonnancement en temps réel.

In recent years, many works have focused on real-time rescheduling problems. This problem was already growing in the industrial environment, but the health crisis we are going through has amplified it. Indeed, the progression of e-commerce has not only changed the relationship with consumption and customer ordering habits, but it has also changed the way in which these orders are processed by the companies that receive them. Where the assumptions of validity of an order allowed a traditional scheduling to validly organize the production systems or the logistic systems, the possibility of creating or cancelling an order at any time, with a single click, upsets habits in this domain. Production problems, such as the breakdown of a machine or the delay in the arrival of raw materials, can also force the planner to delay the completion of certain operations and have an impact on the established schedule. It is therefore also important to be able to react very quickly so as not to completely stop production. These reorganization problems are also present in services as in hospital systems. For example, in the operating rooms, the arrival of emergency operations or the cancellation of certain others leads to the modification of the initial timetable. In this thesis, we propose to develop effective and fast resolution tools, to simultaneously meet different objectives and guarantee the best possible responsiveness to different hazards. We will consider large, complex and flexible systems, subject to different types of blocking constraints in the case of non-identical, uniform or not, for which efficient scheduling methods will be proposed. Much work has already been done to develop rescheduling strategies in different contexts [GAO 17] [ZHE 19]. In particular, we have defined a criterion combining efficiency and stability [TIG 20] and heuristics have been developed, validated and successfully applied to the problem with one machine [TIG21a], with parallel machines [TIG 21b], as well as to flowshop type problems, with or without blocking [TIG 21c]. This thesis is therefore a continuation of this research work, performed in the laboratory for a few years. In order to improve and complete the models and methods already proposed to solve the problems of rescheduling of flexible production systems, it is necessary to develop metaheuristic methods in order to be able to approach the problems of larger size. The first objective of this thesis is therefore to propose one or more powerful meta heuristics to solve this problem of rescheduling of production systems of goods and services, both in terms of quality of solution and speed. During the transition to experimentation, particular care will be taken to ensure the agility of the proposed and programmed algorithms. The second objective of this thesis will be, after an exhaustive study of the abundant bibliography on this subject, to propose optimization and multi-objective decision support methods for real-time rescheduling.