Ces travaux de thèse se positionnent dans le domaine de conception du système de production reconfigurable. Ils visent à établir un lien entre le niveau stratégique et le niveau opérationnel, et à proposer des outils de conception au niveau opérationnel ; ils contribuent à répondre à :
« Comment optimiser la conception du processus d’usinage et du système de production reconfigurable en tenant compte des interactions entre le processus et les ressources, des contraintes technologiques imposées par la pièce à fabriquer ? »
La démarche que nous avons mise en œuvre pour atteindre cet objectif se décompose de la façon suivante :
• Etude bibliographique relative aux démarches et outils de conception des
systèmes de production,
• Formalisation des besoins et problématiques de nos travaux,
Les travaux relatifs aux méthodologies de conception des systèmes de production sont orientés vers deux directions : une au niveau stratégique visant à optimiser le retour sur investissement, la seconde au niveau opérationnel visant à optimiser la structure et la partie commande. Nous pouvons remarquer un manque de connections entre ces deux directions. Les approches existantes de génération de gammes d’usinage nécessitent des connaissances sur les architectures des systèmes de production utilisables ; de même, les approches de conception de l’architecture de système de production nécessitent la connaissance des gammes d’usinage à réaliser sur celui-ci. Nous sommes confronté à un paradoxe : la conception de A nécessite des connaissances sur B et « vice et versa ».
Ces deux constats ont motivé nos travaux.
• Définition d’un cadre de conception permettant le lien entre le niveau
stratégique et le niveau opérationnel,
Basé sur les travaux de D. Cochran utilisant l’approche Axiomatic design pour formaliser la conception d’un système de production au niveau stratégique, nous avons proposé une adaptation de l’approche FBS pour la conception de celui-ci au niveau opérationnel, et des connections entre ces deux niveaux par la structuration des indicateurs de performances et l’utilisation des principes d’Axiomatic Design.
• Définition d’une démarche algorithmique permettant d’explorer les solutions
au niveau opérationnel (co-conception des gammes d’usinage et des configurations cinématiques associées du RMS),
Basé sur les travaux de génération de gamme d’usinage (entité d’usinage, carte de visite, matrice d’antériorité,…), nous avons proposé une approche algorithmique de génération des gammes d’usinage en explorant l’ensemble des possibilités offertes par les RMS : plusieurs structures cinématiques usinant en simultané, … et en s’affranchissant de l’objectif nombre minimal de phases. La génération est supportée par une structuration en graphe des solutions générées. Des gammes d’usinage peuvent être créées comme des
41 variantes de gammes déjà existantes et en phase de génération. Cette démarche générative peut être assimilable à un problème de satisfaction de contraintes dynamiques - le nombre de variables et de contraintes dépendant des valeurs prises par certaines variables. Les configurations cinématiques nécessaires pour chaque opération d’usinage sont identifiées. Cette démarche a été implémentée, puis validée sur 3 pièces du domaine de l’automobile.
• Définition des procédures d’évaluation des solutions générées,
Basé sur le cadre défini dans le chapitre 2 et sur une étude bibliographique, nous avons proposé pour chaque critère d’évaluation une ou plusieurs approches afin de définir et quantifier celui-ci. Une attention plus particulière a été déployée pour le critère Qualité, les approches existantes nécessitant une adaptation afin de traiter la simulation des défauts à partir des graphes générées dans le chapitre 3. Une adaptation des graphes de S. Tichadou et l’utilisation de la simulation par ∆l permettent la validation ou non des gammes générées.
Une vue panoramique sur la conception algorithmiques de RMS est montré dans la Figure 96.
Nous émettons des critiques relatives à cette proposition :
• Lors de la génération des gammes et structures, les contraintes liées au posage
de la pièce n’ont pas été intégrées.
• Lors de la génération des gammes et structures, les contraintes liées aux
collisions entre les structures n’ont pas été intégrées.
• La robustesse et l’agrégation des indicateurs de performance pour l’évaluation
et la sélection des solutions n’a pas été traité.
• La validation du cadre de conception proposé dans le chapitre 2 n’a été
expérimentée qu’au niveau opérationnel.
Ces critiques ouvrent différentes perspectives à ces travaux. Il est très important d’y ajouter comme perspective le couplage de cette approche d’exploration des solutions avec l’optimisation du système de production d’un point de vue logistique (par exemple les travaux d’A. Dolgui).
En dernier point, ces travaux qui au départ se focalisait sur la conception de système de production reconfigurable, ont abouti à la co-conception de processus d’usinage reconfigurables et de systèmes de production reconfigurables. Ce point n’a pas encore été exploité, il nous semble pertinent de le considérer lors de la reconfiguration d’un système existant pour la fabrication d’un nouveau produit : Quelle est la gamme et quelle est la configuration minimisant l’activité de reconfiguration ?
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Introduction
In the recent times, there has been a lot of development and expansion in the different manufacturing system paradigms. The reductions in demand, rapid evolution of products have made the new paradigm of Reconfigurable Manufacturing System appear. In terms of capability and flexibility, it finds itself in between the two previous types i.e. Flexible Manufacturing Systems and Dedicated Manufacturing Systems.
This new advancement requires a design methodology that responds to the question:
How to optimize the design of the manufacturing processes and reconfigurable manufacturing system while taking into account the interactions between the processes and resources, the technological constraints imposed by the part to be manufactured ?
A lot of work has been carried out at the “Engineering research centre for reconfigurable manufacturing systems” at the University of Michigan, Michigan, USA. Their work has demonstrated future trends towards the standardisation of parts and machine modules in all aspects of reconfiguration. Among the aspects being researched upon are: system level reconfiguration, machine level reconfiguration, reconfiguration of the machining processes, control system reconfiguration… The production system can be constituted of machine tools, weather independent or regrouped based on their capability for a small, medium or large series production line.
This thesis report is written in four chapters.
Chapter 1, allows us to position ourselves with respect to the general concepts of