CHAPITRE 6 : La proposition pour la modélisation dans la conception intégrée produit
6.4. Approche proposée pour la modélisation concurrente
Pour la modélisation du produit et du processus dans un environnement de conception concurrente, autre qu'un cadre commun, une approche similaire est nécessaire. L'objectif de l'approche est d'aider le concepteur dans la prise de décision dans le processus de conception. Ainsi, l'approche devrait être en mesure de décomposer un système niveau par niveau en fonction des besoins pour guider le concepteur dans le processus de conception. En plus des exigences de cette approche, comme discuté dans le modèle du produit, les exigences du processus doivent être également prises en compte.
Ainsi, dans cette section, les exigences du processus sont prises en compte à chaque niveau de modélisation. Par conséquent, en plus des domaines fonctionnels et structurels, le domaine de processus est ajouté. La figure 6.5 est une démonstration générale de l'approche, avec ses trois domaines et ses quatre niveaux de décomposition. Dans le domaine fonctionnel, les Fn sont les modèles fonctionnels de produit dans différents niveaux de décomposition. Dans le domaine structurel, les Sn sont les modèles structurels de produits pour satisfaire Fn. Le troisième domaine est le domaine de processus, qui comprend des modèles de Pn, qui sont nécessaires pour fournir Sn.
Dans l’approche de modélisation du produit, nous avons proposé EFM pour modéliser le comportement du système et pour assurer la transition de la fonction à la structure. Ici, cette transition est assurée par l'ajout des exigences de processus. Un outil similaire devrait être utilisé pour la modélisation du processus de fabrication. Comme décrit précédemment, MF/IF est la proposition de cette thèse pour la modélisation d'un processus à intégrer dans l'IPPM. Selon MF/IF un processus peut être divisé en quatre éléments :
Operate (O): Toute activité qui ajoute la valeur au produit, y compris la fabrication,
l'assemblage, etc.
Transport (T): Déplacement de matériaux, des pièces, des composants ou des produits
d'un endroit à un autre dans la chaîne de valeur des fournisseurs aux clients. Elle comprend les transports internes et externes.
Control (C): Elle assure le fonctionnement des éléments, ainsi que la qualité du produit.
Storage (S): Partout dans la chaîne d'approvisionnement le matériel, les pièces ou le
49 En raison du nom d'éléments, on écrit « OTCS ». Une représentation générale de ce modèle
dans un niveau le plus haut est illustrée sur la figure 6.6.
Au prochain niveau de décomposition, chacun de ces éléments peut être divisé en différents types. La figure 6.7 montre une classification des différents types d’Operateur, de Transport, de Control et de Storage. Cette classification peut également être utilisée pour l'identification des éléments.
La figure 6.8 montre les domaines de l'approche dont quatre niveaux de décomposition alors qu'il montre l'approche du produit telle que présentée dans le chapitre 3. Dans IPPD, la modélisation des processus a une approche parallèle avec la modélisation des produits. Dans le domaine des processus, le modèle de processus est déterminé dans chaque niveau de décomposition comme noté Pn. P1 est le système de production nécessaire à la fabrication du système requis dans S1. P2 est la décomposition de P1 sur la base des exigences de S2 et ainsi de suite. De P3 à Pn, il pourrait y avoir plusieurs niveaux de modèle de décomposition. Cette décomposition est faite pour identifier les caractéristiques du processus et être en mesure de calculer la productivité et le coût de processus. Ce processus est illustré sous la forme d'un modèle simplifié sur la figure 6.9.
Le premier niveau de modèle de processus (P1) est créé selon S1. Ce modèle est illustré sur la figure 6.10. A l'entrée de ce modèle sont des ressources, y compris les matières premières, et à la sortie, il y a le produit final délivré au client. Ainsi, le système, présenté comme une boîte noire, est le système de fabrication requis pour produire et délivrer le produit final. Deux paramètres de PC et PP sont les Pj. Pour avoir la cohérence avec le modèle de produit, nous
pouvons les considérer comme deux paramètres de valeur de processus (PV). Ainsi, nous pouvons supposer la formule suivante. La figure 6.11 montre le premier niveau de modèle de processus dans CPM.
𝑃𝑉 = 𝑓(𝑃𝐶, 𝑃𝑃)
(32)Dans le deuxième niveau, afin de créer P2, le modèle d’OTCS comme représenté sur la figure 6.6 est utilisé. Ce modèle est illustré sur la figure 6.12. La détermination des paramètres importants de ce niveau est basée sur la catégorisation d’OTCS en tant que Figure 6.7. Comme toujours, l'équation entre les paramètres doit être identifiée. Dans ce niveau, PC est divisé en coût de chaque élément d’OTCS. Donc, la première équation générale est comme l'équation 33.
𝑃𝐶 = 𝑂𝐶 + 𝑇𝐶 + 𝐶𝐶 + 𝑆𝐶 (33)
En plus du coût, la productivité (PP) dans le processus est cruciale. PP est considéré comme le deuxième Pj. Nous définissons la productivité en fonction des temps d’activité. Un
modèle de processus au deuxième niveau est représenté sur la figure 6.13.
𝑃𝑃 = 𝑁𝑃
𝑂𝑇 + 𝑇𝑇 + 𝐶𝑇
(34)
De la même manière, P3 est déterminé selon F3 et S3. Cette approche continue jusqu'à ce que tous les composants nécessaires pour le produit soient déterminés et que le processus de fourniture des composants soit connu/décidé. « Fournir » comprend la fabrication ou l'achat. Au niveau 3, et les niveaux suivants, les équations dépendent du MF/IF. Le modèle de processus au troisième niveau est illustré sur la figure 6.14. La détermination des modèles de CPM pour
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chacun des éléments est illustrée dans l'annexe B. Ainsi, chaque élément d’OTCS peut être décomposé en fonction du type de cet élément. L'approche IPPM est représentée sur la figure 6.15.
Pour résumer, à chaque niveau de décomposition, sur la base du modèle fonctionnel et du modèle structurel de ce niveau, le modèle de processus est déterminé. L'une des caractéristiques les plus importantes dans la conception détaillée de produit est la tolérance. L'allocation de tolérance des entités importantes est une exigence pour la conception de processus dans le niveau de détail. Les entités importantes sont celles qui sont identifiées dans le flux d'énergie parce que ces entités sont directement liées au fonctionnement du système. Il y a un compromis entre la qualité et le coût. Le tolérancement est l'un des moyens pour relier le modèle de produit au modèle de processus.
Sur la base du niveau de qualité requis/choisi, l'intervalle de tolérance (IT) est déterminé. L’IT est une exigence dans la conception de processus qui peut être liée à diverses questions telles que la précision de la machine. L’IT est le résultat d'une capabilité de processus comme indiqué dans l'équation 35.
𝐶𝑝 =𝑈𝑆𝐿 − 𝐿𝑆𝐿
6𝜎 =
𝑈𝑇𝐿 − 𝐿𝑇𝐿
6𝜎 (35)
Quand;
Upper Specification Limit (USL) = Upper Tolerance Limit (UTL) Lower Specification Limit (LSL) = Lower Tolerance Limit (LTL)
Donc, la capabilité de chaque processus doit être considérée. Il pourrait y avoir plusieurs processus pour une seule entité. Dans ce cas, l’IT de cette entité devient la limite de spécification de la capabilité des processus liés ensemble. Si Cp du processus est connu, le coût de rebut (OCS) peut être calculé en utilisant l'équation 36.
𝑂𝐶𝑆 = 𝑁𝑃. 𝑈𝑆𝐶 × (𝐹𝑅. 2 × (1 − 1 √2𝜋𝑒
− 𝐶𝑝22) + 𝛼. (1 − 𝐹𝑅) + 𝛽. 𝐹𝑅) (36)
OCS est l'un des paramètres au niveau le plus bas de la décomposition du processus pour
estimer le coût. Ceci est une approche bottom-up pour le calcul des coûts comme le montre la figure 6.16. En d'autres termes, en utilisant les relations entre les éléments de P4, P3, P2 et P1, les différents types de coût peuvent être calculés et, éventuellement, le coût total sera obtenu.
Le temps des opérations peut également être utilisé pour le calcul du PP dans une approche bottom-up similaire. Le temps des tâches dans le niveau le plus décomposé est plus facile à gérer. En utilisant de MF/IF et l'approche de décomposition proposée, le concepteur peut savoir ce qu'il faut rechercher à chaque niveau de décomposition. Après avoir mesuré le temps et la capabilité de processus, la durée totale de chaque élément et chaque entité du système de fabrication peut être calculé et PP est atteint.
Cette approche peut aider le concepteur dans la prise de décision. La prise de décision s’effectue dans chaque partie de l'approche. Comme mentionné précédemment, les décisions pour les modèles structurels sont basées sur les exigences fonctionnelles. En outre, sur la base du modèle structurel, les décisions relatives au modèle de processus sont faites. En d'autres termes, le modèle de la structure indique comment le produit (ou une partie du produit) doit
51 satisfaire la fonction, et dans le modèle de processus, il est décidé comment « fournir ». Fournir
comprend la production en interne ou la sous-traitance.
Après avoir calculée le coût du processus, les décisions de la structure sont prises en fonction du coût du processus. Cette prise de décision se fait à tous les niveaux de décomposition. Au niveau 1, le coût de la solution est comparé à la fonction requise. Par exemple, si les deux produits A et le produit B peuvent être utilisés pour satisfaire la fonction X avec le même niveau de qualité, le produit moins cher est choisi. De même, si le coût de ces deux produits est le même, le produit qui crée une meilleure qualité et/ou qui remplit mieux la fonction est choisi. La figure 6.17 montre les effets du modèle de processus sur le modèle structurel de chaque niveau dans la prise de décisions.
La prise de décision entre le modèle structurel et le modèle de processus comprend une vérification à deux sens à chaque niveau de décomposition, comme illustré à la figure 6.18. Une vérification plus importante dans la conception de détail est l'analyse de la tolérance. Comme indiqué, les exigences de tolérance sont utilisées pour relier le modèle de produit au modèle de processus.
Une autre analyse à utiliser dans le processus décisionnel est l'analyse des risques. Un outil commun pour l'analyse des risques est l’Analyse des Modes de Défaillance, de leurs Effets et
de leur Criticité (AMDEC). L’AMDEC est une technique systématique pour l’analyse des
défaillances et elle atténue l'analyse des risques dans les systèmes, dans le processus, dans la conception ou dans les services (H.-C. Liu, Liu, & Liu, 2013). Il identifie la défaillance potentielle afin d'améliorer la fiabilité des systèmes complexes. Par FMEA et MF/IF on peut identifier l'importance des entités dans le processus. Les entités du niveau le plus bas sont les opérations. Ainsi, l'importance d'une opération peut être interprétée comme la gravité des conséquences, qui seraient arrivées, en cas de dysfonctionnement.