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Contribution to the optimization of operating plans and maintenance, using an approach based on prognosis : application to the naval domain
No full textDans le domaine naval, lorsqu'un navire quitte le quai, il s'engage à réaliser un ensemble de missions durant un horizon de temps déterminé. L'ensemble des missions à accomplir ainsi que l'ordonnancement de celles-ci constitue le plan d'exploitation. Comme un navire peut réaliser différents types de missions (diplomatique, océanographique, etc.), la dégradation du système dépend des conditions opérationnelles et environnementales. L'objectif consiste donc à choisir parmi toutes les missions proposées, dont la durée cumulée dépasse l'horizon de temps alloué, celles à réaliser ainsi que l'ordonnancement. Aussi, afin de minimiser les coûts de maintenance, différentes stratégies de maintenance seront étudiées telles que les politiques systématique, sporadique périodique et séquentielle. De manière générale, les politiques de maintenance sont constituées d'actions correctives minimales et préventives imparfaites. Compte tenu des hypothèses de travail (horizon de temps fini, loi de défaillance dynamique) l'optimisation de ces politiques de maintenance sera réalisée à l'aide de procédures numériques ou de méta-heuristiques. L'optimisation des plans d'exploitation étant résolue à l'aide méta-heuristiques, l'optimisation conjointe des deux plans peut résulter de l'intégration de deux méta-heuristiques. Le travail de recherche a donc pour objectif le développement d'un outil d'aide à la décision basé sur le pronostic. Il doit permettre de générer les plans d'exploitation et de maintenance optimaux compte tenu de l'historique des missions réalisées, du retour d'expérience d'autres navires mais aussi des missions génériques possiblesThe present research work aims to develop a decision-making tool based on prognosis. Indeed, in the naval domain, when a navy ship leaves the dock, it should experience a set of missions within a finite time horizon. The business plan consist to perform as well as to schedule the overall missions. As a navy ship can achieve different type of missions (diplomatic, oceanographic, etc.), the system degradations varie according to both operational and environmental conditions. Therefore, the business plan consist on choosing among all possible missions those whose the cumulative duration does not exceed the finite time horizon. Such missions should be then scheduled and performed. On the other hand, our work deals with different maintenance policies such as systematic, sporadic, periodic and sequential. Generally, the maintenance actions are of two types, namely minimal corrective and inperfect preventive. Based on some assumptions (finite time horizon, dynamic failure law), the optimization of maintenance policy will be carried out using exact numerical procedures or meta-heuristic. To solve the joint optimization of business and maintenance plans, we use the integration of two types of meta-heuristic. The obtained solution should define the optimal business and maintenance plans given the history of missions performed, the experiences of other navy ships but also of all possible generic mission
Chapter 11 - Intelligent integrated maintenance policies for manufacturing systems
No full textArtificial tntelligence techniques for networked manufacturing enterprises management, ISBN: 978-1-84996-118-9 (in press)International audienceNowadays, the fierce competition between enterprises has led many of them to revise their maintenance and production or service strategies. Satisfying customer demand in a timely fashion has become difficult due to the demand's random nature, a problem compounded by machine failures and low system availability. Much of the literature addressing this situation describes models and methods to optimize maintenance policies. By contrast, the research presented in this chapter is geared toward the development of a set of intelligent maintenance policies, which optimize integrated maintenance, inventory and production elements while satisfying random demand over future periods. This is a complex task due to the various uncertainties involved, which are due to external or internal factors. For instance, the variations in the environmental and operational conditions can be considered as external factors whereas the variations in the material availability can be considered as internal factors. The approach described in this chapter demonstrates the significant influence these factors have on the system failure rate, which is in turn important in the determination of an optimal intelligent maintenance strategy. We also emphasize that, on the one hand, high machine availability is an underlying assumption of just-in-time production control policies, and on the other hand, the traditional approach, which dissociates maintenance and production, is no longer satisfactory
MPC approach for synchronized supply chains of perishable goods
No full textThe movement of perishable goods is growing worldwide. Perishable goods need to be available to the market before the expiration date. With the decrease in inventory levels the components of a supply chain become even more integrated and dependent on coordinated decisions. Information regarding perishable goods must be visible throughout the supply chain for avoiding goods loss. A Model Predictive Control (MPC) heuristic to address operations management at supply chains of perishable goods is proposed in this paper. The approach is capable to follow the remaining time until expiration date which is critical to avoid losses. The supply chain is modeled using a state-space representation and operations management at the supply chain is formulated as anMPC Problem. In order to cope with operational decisions, the problem is solved on a periodic basis. The proposed approach is capable to deal with production decisions, monitor work-in-progress (WIP), and make transport assignments while monitoring the remaining time until the expiration date. Flows over the supply chain can be synchronized and therefore we named this type of supply chain a Synchronized Supply Chain (SSC). The approach is modular and easily scalable for largescale supply chains. Numerical results illustrate these statements.Transport Engineering and Logistic
Multi-stage, multi-criteria framework supporting supplier selection and outsourcing decisions of core product to collaborative supplier
No full textDecision about outsourcing core products is one of the subtlest and most important decisions made by a purchaser. It is a two-edged sword decision that can be the source of huge competitive advantage, such as cutting fixed costs while improving quality and giving access to innovation, but can also be the beginning of company disaster. Indeed, outsourcing a strategic product to an inappropriate contract manufacturer might provoke not only huge financial losses, and corporate image humiliation but can also lead to company bankruptcy. Therefore these decisions must be made with a high level of vigilance. Suppliers must be selected in a way to minimise the risks such as loss of intellectual property, and ethical issues and to maximize potential rewards. The evaluation of suppliers against qualitative and intangible as well as quantifiable criteria is therefore essential and the use of model that facilitates this is highly desirable, leading to better informed decisions. This paper demonstrates the practical application of such a framework in Staedtish, a company faced with the decision regarding the outsourcing of a core product to collaborative supplier
General tensor method, for a multiphysic modelisation of fast magnetomecanic devices
No full textActuellement la connaissance objectif de dispositifs magnétomécaniques est achevée par diverses approches complémentaires . D'une part l'approche physique avec ses formulations mathématiques des forces magnétiques. D'autre part, les approches multiphysiques afin d'aboutir à une connaissance plus fine, et plus réelle, des phénomènes physiques associés aux interactions qui agissent dans le dispositifs. Et finalement, l'approche interdisciplinaire qui tiendrait en compte le cycle de vie du produit, l'éco-conception. Une conception d'un micromoteur ultra rapide à aimantation induite et flux axial est présentée dans ce mémoire avec l'approche physique montrant les limites de celle-ci . Partant donc de l'approche physique, une nouvelle méthode tensorielle générale est développée comme apport à une modélisation multiphysique de dispositifs magnétomécaniques, regroupant ainsi les diverses formulations numériques de forces magnétiques. Une caractérisation du nouveau tenseur est présentée et appliquée pour le calcul des forces sur des milieux en contact.Currently the goal of knowledge magnetomechanical devices is completed by means of several complementary approaches. On one hand the physical approach with mathematical formulations of magnetic forces. On the other hand, multiphysics approaches to achieve a deeper insight and more real, physical phenomena associated with interactions that act in the devices. And finally, the interdisciplinary approach that takes into account the lifecycle of the product, so called eco-design. A design of a ultra fast micromotor with induced magnetization and axial flux is presented in this paper with the physical approach showing the restrictions thereof. Accordingly therefore, the physical approach, a new tensor method is developed as a general contribution to a multiphysics modeling of magnetomechanical devices, bringing together the various numerical formulations of magnetic forces. A characterization of the new tensor is presented and applied to calculate the forces on bodies in contact
Joint maintenance and production management under subcontracting
No full textLes mutations économiques récentes ont favorisé l'émergence des pratiques industrielles plus appropriées aux nouveaux défis imposés. Dans ce contexte, les entreprises ont de plus en plus recours à de nouvelles méthodes d'organisation basées sur plus de coopération et de coordination entre elles. Parmi ces méthodes, la sous-traitance est devenue un outil important pour augmenter la compétitivité des entreprises et un moyen pour faire face à la complexité croissante des technologies pouvant générer dans certains cas un déficit de connaissance et de savoir faire. Dans ce cadre, notre but est d'étudier un système soumis à la contrainte de sous-traitance, dans un contexte de couplage de la gestion de la maintenance et la gestion de la production. En effet, la productivité des systèmes de production est directement affectée par les pannes des machines qui les composent et reste très sensible aux différentes politiques de commande et de maintenance adoptées. L'approche classique dissociant la maintenance et la production est limitée pour faire face aux exigences des nouveaux modes de gestion comme le juste à temps. Pour cela, nos études intègrent la maintenance et la production qui s'est avérée être une approche s'adaptant le mieux aux conditions de la gestion moderne des systèmes manufacturiers. Ainsi, nous avons étudié la sous-traitance industrielle et nous nous sommes intéressés aux systèmes industriels sous-traitants, c'est à dire prestataires de services de sous-traitance. De telles entreprises doivent garantir leurs propres demandes, qui leur parviennent directement, tout en offrant leurs services pour des tiers sous forme de tâches périodiques appelées «Tâches de Sous-Traitance» (TST). Proposer des services de sous-traitance est motivé par le fait que l'entreprise a la capacité de satisfaire sa propre demande, ce qui lui permet d'accomplir des actions supplémentaires générant des profits additionnelsIn today's increasingly competitive global industrial world, the relationships between enterprises are getting improved towards more cooperation and collaboration. In this context, many companies have recourse to the industrial subcontracting which became a very widespread practice to face competition, but also to cure the technological lack to manufacture a product with a sufficient effectiveness, or the incapacity to product within the deadlines and with the requested quantities. This recourse to subcontracting can be also justified by the will of the company to concentrate on core activities and turn to external sources and collaborate with external partners in order to develop shared technological capabilities. Thus, the importance of subcontracting has increased, creating new challenges for companies. We find in the literature various studies treating subcontracting in aeronautics, manufacturing, construction, business and supply chain..., In this thesis, we study the problems generated by the integration of subcontracting activity in companies providing subcontracting service
Contribution to the development of integrated maintenance strategies calling up subcontracting
No full textLe cadre générale du mémoire s’articule autour de la gestion de la maintenance intégrée à la production en tenant compte de la contrainte de sous-traitance. Notre recherche traite particulièrement la gestion économique du soutient productique d’un ou de plusieurs sous-traitants qui diffèrent par leurs disponibilités et leurs coûts unitaire de production. L’étude économique consiste à minimiser un coût total intégrant la production, l’inventaire et la maintenance. Notre étude sera menée suivant deux axes. Dans un premier axe, nous considérons une demande constante sur un horizon de temps infini. Une étude analytique est menée afin d’établir la politique de maintenance à adopter et le choix entre plusieurs sous-traitants. Dans un deuxième axe, nous avons considéré une demande aléatoire à satisfaire sur un horizon de temps fini. Cette demande doit être satisfaire sous un niveau de service exigé en faisant appel à la sous-traitance tout en assumant que le taux de panne de la machine principale varie avec l’usage et le temps. L’objectif a été de proposer un plan optimal de maintenance et de production satisfaisant le niveau de service et tenant compte de la dégradation de la machine tout en minimisant les coûts de production, d’inventaire et de maintenance. Les modèles analytiques établis dans les deux axes sont validés par des exemples numériques et interprétés à travers des études de sensibilitésThe general study framework is built around the maintenance management integrated with the production, taking into account the constraint of subcontracting. Our research specifically addresses the economic management of the production delivery from one or more subcontractors that differ in their availability and cost per unit of production. The economic study consists in minimizing the total cost including production, inventory and maintenance. Our study will be conducted along two axes. In a first axis, we consider a constant demand on an infinite time horizon. An analytical study is conducted to determine the maintenance policy to be adopted and the choice between several subcontractors. In a second axis, we considered a random request to accommodate over a finite time. This application must be met in a required level of service by using outsourcing while assuming that the failure rate of the main machine varies with use and time. The objective was to propose an optimal production maintenance plan that satisfies the level of service and taking into account the deterioration of the machine while minimizing production, inventory and maintenance costs. The analytical models developed in the two axes are validated by numerical examples and interpreted through sensitivity studie
Efficient device for assessing the Pitot sensor reliability taking into account the changing of the operational and the environmental conditions
No full textAvec plus de 2 milliards de passagers transportés chaque année, l’avion reste le moyen de transport le plus sûr pour voyager. D’après différents rapports, il apparaît que 75 % des accidents sont liés à des facteurs humains présents chez les pilotes, les contrôleurs aériens, les responsables de maintenance, voire même les ingénieurs des bureaux d'études. Parmi les accidents aériens de ces dernières années, il en est un qui a été principalement meurtrier. Il s’agit du vol AF 447 du 1er Juin 2009. Après différentes enquêtes, les experts sont parvenus à la conclusion que cet accident était dû à une défaillance matérielle, en l’occurrence aux capteurs de mesure de la vitesse, les sondes de Pitot. Les différents rapports concordent sur l’hypothèque que cet accident est principalement lié à une incohérence des mesures de la vitesse renvoyées par les sondes. Cette incohérence est liée au gel des tubes de Pitot puis à une combinaison de facteurs humains résultant d’une incompréhension de la situation. Une solution technique envisageable serait d’ajouter un tube de Pitot supplémentaire, rétractable, qui permettrait de vérifier la concordance des valeurs renvoyées par les sondes fixes. La mise en place de cette nouvelle solution technique nécessite, dans un premier temps, la connaissance des différentes variables et relations qui peuvent influer sur la qualité des mesures. A partir de ces variables et relations, il devient possible de modéliser la dégradation de la qualité des mesures. Par la suite et grâce à ces modèles, des politiques d'inspection, périodique et séquentielle, peuvent être déterminées en considérant la qualité des mesures comme critère décisionnel. L'optimisation de ces politiques d'inspection sera réalisée à l'aide de procédures numériques ou de méta-heuristiques. Le travail de recherche a donc pour objectif de proposer une contribution originale à la sûreté de fonctionnement des tubes de Pitot par l'ajout d'un tube rétractableSafety is the primary consideration in the air transportation sector. According to various accident reports, it seems that 75% of these accidents are related to human factors such as pilots, air traffic controllers, maintenance managers and even design engineers. This study is derived from an aeronautic problem defined following the crash of the Airbus 330 in the Rio-Paris flight, in 1 June 2009. Investigations concluded that the accident was due to the aircraft’s pitot tubes failure, after which the crew reacted incorrectly. In order to overcome the problem of Pitot sensors measurements inaccuracy and incoherence, we propose a technical solution which consists in setting up a fourth retractable probe to assess the Pitot sensors measurement accuracy during the flight. The implementation of this new technical solution implies a need to know the different variables that can affect the Pitot sensors measurements quality. From these variables, it is possible to model the Pitot sensors measurements quality degradation. Subsequently and thanks to these models, periodic and sequential inspection policies are proposed by considering the measurement quality degradation as a decision criterion. Optimization of these inspection policies will be carried out using numerical procedures or meta-heuristics. The current research work aims to propose an original contribution for operational safety of Pitot sensor
A jointly maintenance and emission optimisation for manufacturing and remanufacturing system
No full textEn réalité, la considération des aspects environnementaux au niveau opérationnel est relativement nouvelle dans la littérature. Malgré l'existence de certaines réalisations intégrant les aspects environnementaux et tenant compte du comportement dynamique des systèmes de production (dégradation, maintenance ...), le problème de contrôle, sous contrainte environnementale, est resté encore un sujet ouvert dans la littérature scientifique. Même les normes internationales, telles que ISO14000, fixent des cibles et des objectifs généraux à atteindre en termes de gestions environnementales, mais sans trop de détails sur le niveau opérationnel. Dans ce contexte, on s’est intéressé au problème de management conjoint de production, de maintenances et d’émissions pour une logistique inverse qui se compose d’un système de fabrication qui génère des émissions et fait l'objet d'une politique de maintenance. Le travail de recherche de cette thèse s’articule autour du développement de politiques de maintenances intégrées pour une logistique inverse avec prise en compte de contraintes écologiques. La contribution principale est de proposer : premièrement, une stratégie d’optimisation de la production/maintenance d’un système de manufacturing et de remanufacturing sous contrainte de quantité de carbone. Deuxièmement, la développement d’une nouvelle stratégie d’optimisation de la production/maintenance avec appel à la sous-traitance et sous-contrainte de quantité de carbone. Troisièmement, une stratégie qui mixte deux politiques avec et sans sous-traitance pour un système de manufacturing et de remanufacturing. Le système de production étudié dans ce travail de thèse, se compose de deux unités de production (manufacturing et remanufacturing) qui doit satisfaire les demandes aléatoires des clients tout en respectant un taux de service. Les unités de production sont soumises à la réglementation en vigueur concernant la taxe carbone. Soit une quantité de carbone annuelle à ne pas dépasser pour une production sans pénalité. D’autre part, les activités de manufacturing et de remanufacturing peuvent être sous-traitées chez un sous-traitant afin d’économiser des quantités carbones et de minimiser les taxes de carbone. Cette solution propose de faire appel à un sous-traitant dans le cadre d’un appel d’offre où nous allons chercher le coût minimal d’un sous-traitant afin de respecter notre politique écologique de production et de maintenance. Dans l’étape suivante, afin de réduire la quantité totale de carbone émise pendant le processus de production, nous proposons un tableau de bord de gestion en répondant à la question suivante : à quelle condition le sous-traitant participera-t-il à la manufactruing et non à la remanufacturing et vice versa ? L’originalité de ce travail est d'étudier l'impact du produit retourné, de la quantité de carbone ainsi que le niveau de service sur le plan économique de production et sur le plan optimal de maintenance pour les unités de manufacturing et remanufacturing. Et en terme de fiabilité, l’impact de la variation des taux production sur le taux de défaillances de la machine et par conséquent sur le nombre moyen de pannes et les stratégies de maintenance proposées.For industrial manufacturing, the integration of ecological and social aspects with economic considerations has more importance in managerial decision making of the enterprise. This importance will be in terms of products and services that the manufacturer offers and in terms of the processes that the manufacturer deploys. Under this reality, an ecological performance has an important role in the efficiency and traditional performance measures of a manufacturing system. Consequently, the manufacturing system will use their operational strategies to solve and find the solutions of production and maintenance problem by adapting to the random conditions and constraints of the market, and by collaborating, even while integrating environmental concerns. Concerning the environmental aspect (industrial discharges, pollutant emissions...) and its influence on the production and maintenance problem in a dynamic stochastic context is ignored in the literature. However, the main problem for manufacturing system is to minimize the production and maintenance costs through the best management but at the same time meets the environmental requirements regulated increasingly by the majority of industrialized countries. In this context, many researches were carried out in industrial field dealing with joint production and maintenance planning optimization as a solution facing to the constraints imposed by the environmental requirements in the manufacturing system management and the ambiguity for consideration of harmful emissions in the industry. Such an optimization may be more efficient when calling the subcontracting in order to minimize the total production, maintenance and harmful emissions cost. The different literature works have showed the different strategies of controlling manufacturing systems but the consideration of the integration of environmental aspects on an optimisation problem of manufacturing system remains an open problem which shows that the combination between the economic efficiency and the ecological aspects has become a necessity. In the light of this reality, the work of this thesis will provide decision makers with manufacturing strategies that integrate both economic and ecological aspect. Thus, a stochastic optimal forecasting production and maintenance control problem of a manufacturing system emitting toxins is considered. The goal is to develop an ecological optimization for production and maintenance strategy in order to determine an economical production planning, an optimal maintenance strategy and emissions penalty, based on subcontractor solution and taking into account that the failure rate of principal machine is correlated with the production
Spare parts remanufacturing policy optimization in the context of an integrated maintenance and closed loop supply chain
No full textMotivés par l'évolution des réglementations en matière d'écologie mais aussi par des contraintes purement économiques, plusieurs secteurs industriels se sont retrouvés dans l'obligation de développer de nouvelles méthodes et modèles pour la gestion des produits en fin de vie. Dans ce contexte, la remanufacturation vise à gérer la récupération de la valeur d’un produit avant sa fin de vie. Elle permet de prolonger le cycle de vie du produit et d’économiser une partie des besoins industriels en matière première. Ces produits remanufacturés seront remis dans le marché et destinés à une autre catégorie de clients, différente de celle des produits neufs. Dans d'autres cas, les produits remanufacturés sont réutilisés sous la forme de pièces de rechange dans les actions de maintenance, mais cette réutilisation peut varier selon la stratégie de maintenance adoptée. Dans ce contexte, cette thèse s'intéresse à l’intégration d'un flux d’approvisionnement hybride en pièces de rechange dans un modèle de maintenance basé sur la dégradation stochastique d’un système de production. Deux types de flux d’approvisionnement en pièces de rechange sont étudiés : un flux direct et un flux inverse. Le flux direct est représenté par l'utilisation de pièces de rechange neuves et le flux inverse est représenté par la réutilisation des pièces récupérées lors des remplacements ultérieurs, avec la possibilité de réaliser une action de remanufacturation pour améliorer l'état de dégradation de ces pièces de rechange. Plusieurs problématiques ont été traitées pour permettre de comprendre l'impact et l'influence d'une politique de remanufacturation sur les performances d'un système de production. En effet, dans un premier temps, nous nous sommes intéressés à des systèmes de production composés d'une seule machine. Dans ce cadre, nous avons proposé des études séquentielles puis intégrées pour optimiser la politique de maintenance et celle de l'approvisionnement hybrides en pièces de rechange destinées aux actions de remplacements. Nous avons étudié également la gestion de production soumise à une contrainte de qualité basée sur l'évolution de la dégradation de la machine. Ensuite, et dans un second temps, nous avons présenté des généralisations des modèles étudiés dans le cadre de systèmes de production composés de plusieurs machines. Enfin, nous avons développé un outil d'aide à la décision pour conception de systèmes de production dans le cadre d'une politique de remanufacturation. Cette problématique - du niveau stratégique - vise à sélectionner le meilleur ensemble de machines pour construire un nouveau système de production capable de satisfaire les contraintes de production définies par décideurMotivated by the change of regulations in the matter of sustainability, but also by pure economic constraints, several industries have found themselves obligated to develop new methods and models for the management of products that are at the end of their life cycle. In this context, the remanufacturing aims at managing the recovery of the product’s value before its end of life. This type of action will extend the product life cycle and save the use of the raw material. These remanufactured products will be re-injected in a market that serves another class of customers, different from the one using new products. In other cases, the remanufactured products are reused as spare parts for the maintenance, but this reuse may vary according to the maintenance strategy adopted. This thesis focuses on the integration of a hybrid flow supply of spare parts in a service model based on stochastic degradation of a production system. Two types of spare parts supply flows are studied: a direct flow and reverse flow. The direct flow is represented by the use of new spare parts and the reverse flow is represented by the reuse of the recovered parts during the replacements, with the ability to perform remanufacturing action to improve the degradation level of these spare parts. Several issues were treated to better understand the impact of remanufacturing policies over the performance of a production system. At the beginning we started our study with production systems composed of a single machine. In this context, we proposed sequential studies then integrated one to optimize the maintenance policy as well as the Hybrid provisioning in regard to spare parts destined to replacement actions. Similarly, we’ve studied the production management subjected to quality constraint based on the machine’s degradation process. Furthermore, we’ve presented generalizations of studied models within the context of a production system composed of several machines. Finally, we’ve developed an aid-to-decision-design tool for production systems within the remanufacturing process. This problematic aims at –from a strategic point- selecting the best group of machines to build a new system of production that is able to satisfy the constraints of a production defined by the decision make
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