Optimisation multi-objectifs du problème d'ordonnancement dans l'environnement du Jobshop dynamique et flexible sous les contraintes de fatigue des travailleurs

Multi-objective optimization of the dynamic and flexible Job shop scheduling problem under workers fatigue constraints

• Auteur / Autrice : Dorsaf Aribi
• Direction : Hind El Haouzi, Olfa Belkahla driss
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Automatique, Traitement du signal et des images, Génie informatique
• Date : Inscription en doctorat le 01/06/2023
• Etablissement(s) : Université de Lorraine en cotutelle avec Ecole Nationale des Sciences de l'Informatique, Université de la Manouba
• Ecole(s) doctorale(s) : IAEM - INFORMATIQUE - AUTOMATIQUE - ELECTRONIQUE - ELECTROTECHNIQUE - MATHEMATIQUES
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : CRAN - Centre de Recherche en Automatique de Nancy
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : ISET - Ingénierie des Systèmes Eco-Techniques complexes

Mots clés

Mots clés libres

Ordonnancement dynamique

Facteurs Humains

JobShop dynamique

Dynamic sheduling

Humans factors

Job shop scheduling

Résumé

Les nouvelles technologies évoluent rapidement, créant de nouveaux défis environnementaux et industriels qui doivent être abordés. La planification de la production est considérée comme l'une des tâches les plus importantes exécutées dans les systèmes de fabrication pour promouvoir l'efficacité et la productivité. Toutefois, des événements imprévus peuvent survenir dans le processus de production, comme l'annulation d'emploi, la panne d'une machine, l'absence d'opérateur, etc. La prise en compte de tels événements rend le processus de planification dynamique et nécessite un ré-ordonnancement [Liang et Haibin, 2001]. L'objectif principal de l'ordonnancement/ré-ordonnancement est de permettre aux ressources disponibles d'effectuer un certain nombre de tâches, sur une période donnée, de la meilleure façon possible pour optimiser un ou plusieurs objectifs tels que la réduction des délais de production ou des coûts associés au stockage en respectant les contraintes de l'environnement de fabrication [Jain et Elmaraghy, 1997]. De même, dans un tel environnement agile, les travailleurs et les machines se complètent pour accomplir la production [Hu, 2004]. À chaque étape, les opérateurs jouent un rôle important en dirigeant et en participant à l'ensemble du processus de production, en contrôlant et en supervisant toutes sortes d'équipements, en accomplissant toutes sortes de travaux, en communiquant avec l'environnement et en coordonnant d'autres opérations. Le facteur humain joue un rôle important dans la sécurité de la production et le succès de l'opération. Dans cette thèse, nous considérons le problème de Jobshop flexible et dynamique à double ressources, en tenant compte de la fatigue des travailleurs et son impact sur la qualité des produits. Même si plusieurs travaux ont traité du problème de Jobshop flexible et dynamique [Chen et coll., 2018] [Tao et Liu, 2019] [An et al., 2022], les facteurs humains, n'ont pas été considéré. Pour résoudre ce problème, nous souhaitons explorer une optimisation bi-objective basée sur des algorithmes évolutifs multi-objectifs. Les deux objectifs qui seront étudiés sont le temps d'achèvement (makespan) et le retard pondéré total, la précocité et les pièces rejetées. Les événements imprévus qui seront pris en considération sont l'arrivée d'un nouveau job, l'annulation d'un job et la panne d'une machine. Pour prouver l'efficacité des algorithmes, l'expérimentation sera effectuée sur des benchmarks étendus. [An et al., 2022] An, Y., Chen, X., Gao, K., Li, Y., and Zhang, L. (2022). Multiobjective flexible job-shop rescheduling with new job insertion and machine preventive maintenance. IEEE transactions on cybernetics, PP. [Chen et al., 2018] Chen, C., Ji, Z., and Wang, Y. (2018). Nsga-ii applied to dynamic flexible job shop scheduling problems with machine breakdown. Modern Physics Letters B, 32:1840111 [Hu, 2004] Hu, P.-C. (2004). Minimising total tardiness for the worker assignment scheduling problem in identical parallel- machine models. International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 23:383–388. [Jain and Elmaraghy, 1997] Jain, A. K. and Elmaraghy, H. (1997). Production scheduling/rescheduling in flexible manufacturing. International Journal of Production Research, 35(1):281–309. [Tao and Liu, 2019] Tao, Z. and Liu, X. (2019). Dynamic scheduling of dual-resource constrained blocking job shop. In Yu, H., Liu, J., Liu, L., Ju, Z., Liu, Y., and Zhou, D., editors, Intelligent Robotics and Applications, pages 447–456, Cham. Springer International Publishing.

New technologies are evolving rapidly, creating new environmental and industrial challenges which must be tackled. Production scheduling is considered as one of the most important tasks carried out in manufacturing systems to promote efficiency and productivity. However, unexpected events may occur in the production process such as a job cancellation, machine breakdown, absence of operator, etc. The consideration of such events makes the scheduling process dynamic and requires a rescheduling [Liang and Haibin, 2001]. The main aim of scheduling/rescheduling is to allow available resources to perform a number of tasks, over a given period of time, in the best possible way to optimize one or more objectives such as reducing production delays or costs associated with storage and respecting the existing constraints of the manufacturing environment [Jain and Elmaraghy, 1997]. Likewise, in such an agile environment, workers and machines complement each other to accomplish the production [Hu, 2004]. At each stage, operators play an important role in leading and participating in the whole process of production, controlling and supervising all kinds of equipment, completing all kinds of work, communicating with the environment, and coordinating other operations. The human factor plays an important role in ensuring production safety and the success of the operation. In this thesis, we will tackle a novel Dynamic Dual-Resource Constrained Flexible Job shop Scheduling Problem with consideration of Worker's fatigue DyDRCFJSP. In this thesis, we consider the dual-resource flexible and dynamic Jobshop problem, taking into account worker fatigue and its impact on product quality. Although several works have addressed the flexible and dynamic Jobshop problem [Chen et al., 2018] [Tao and Liu, 2019] [An et al., 2022], human factors, have not been considered. To solve this problem, we propose a bi-objective optimization based on multi-objective evolutionary algorithms. The two objectives will be studied that are the completion time (makespan) and the total weighted tardiness, earliness and rejected pieces. The unexpected events that will be considered are new job arrival, job cancellation and machine breakdown. To prove the efficiency of the algorithms, experimentation will be performed on extended benchmarks. [An et al., 2022] An, Y., Chen, X., Gao, K., Li, Y., and Zhang, L. (2022). Multiobjective flexible job-shop rescheduling with new job insertion and machine preventive maintenance. IEEE transactions on cybernetics, PP. [Chen et al., 2018] Chen, C., Ji, Z., and Wang, Y. (2018). Nsga-ii applied to dynamic flexible job shop scheduling problems with machine breakdown. Modern Physics Letters B, 32:1840111 [Hu, 2004] Hu, P.-C. (2004). Minimising total tardiness for the worker assignment scheduling problem in identical parallel- machine models. International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 23:383–388. [Jain and Elmaraghy, 1997] Jain, A. K. and Elmaraghy, H. (1997). Production scheduling/rescheduling in flexible manufacturing. International Journal of Production Research, 35(1):281–309. [Tao and Liu, 2019] Tao, Z. and Liu, X. (2019). Dynamic scheduling of dual-resource constrained blocking job shop. In Yu, H., Liu, J., Liu, L., Ju, Z., Liu, Y., and Zhou, D., editors, Intelligent Robotics and Applications, pages 447–456, Cham. Springer International Publishing.