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THÈSE DE DOCTORAT Présentée à L’UNIVERSITÉ PAUL VERLAINE-METZ Pour l’obtention

THÈSE DE DOCTORAT Présentée à L’UNIVERSITÉ PAUL VERLAINE-METZ Pour l’obtention du grade de Docteur de l’Université Paul Verlaine de Metz Spécialité : Génie Industriel Par KHALAF ALAHMAD Soutenue le 12 mars 2008 devant le jury composé de : BERNARD LAGET Professeur à l’Ecole Nationale d’Ingénieurs de Saint Etienne (Rapporteur) MOUFID MOUWAKEH Professeur à l'Université d'Alep (Rapporteur) NOUREDDINE ZERHOUNI Professeur à l'Ecole Nationale Supérieure de Mécanique et des Microtechniques de Besançon (Examinateur) PIERRE PADILLA Professeur et Directeur de l'ENIM (Directeur de thèse) CHRISTIAN CLEMENTZ Professeur à l'ENIM (Co-encadrant) ALEXANDRE SAVA Maître de Conférences à l’ENIM (Co-encadrant) Systèmes de contrôle de la qualité de production : Méthodologie de Modélisation, de Pilotage et d'Optimisation des Systèmes de Production A MA FAMILLE Remerciements Le travail de thèse présenté dans ce mémoire a été effectué à l’ENIM (Ecole National d'ingénieur de Metz) et au LGIPM (Laboratoire de Génie Industriel et Production Mécanique) dans l’équipe SdP (Systèmes de Production) à l’Université Paul Velraine-Metz. Je tiens à traduire ma respectueuse reconnaissance à mon directeur de thèse, Monsieur directeur d'enim le Professeur P. PADILLA, de m’avoir accueilli au sein de son équipe de recherche et d’avoir accepté de diriger ce travail. Qu’il soit remercié en premier pour sa grande disponibilité, son suivi continu, ses conseils constructifs et la qualité de ses idées qui m’ont permis d’atteindre la finalité de ce travail. J’exprime toute ma gratitude à mon Co-encadrant de thèse M. C. CLEMENTZ, pour son aide, sa compréhension, sa gentillesse et sa compétence qu’elle m’a témoignées tout au long de ces années. Aussi, j’exprime toute ma gratitude à mon Co-encadrant de thèse M. A. SAVA, pour son aide, sa compréhension, sa gentillesse et sa compétence qu’elle m’a témoignées tout au long de ces années. Ma gratitude et mes remerciements vont ensuite aux membres du jury qui ont bien voulu me faire l’honneur de participer à ce jury : z M. Bernard LAGET, Professeur, Ecole Nationale d’Ingénieurs de Saint Etienne, Rue Jean Parot, 42023 Saint Etienne, France. z M. Moufid MOUWAKEH, Professeur, Université d’Alep, Faculté de Génie Mécanique, Alep, Syrie. z M. Noureddine ZERHOUNI, Professeur, Ecole Nationale Supérieure de Mécanique et des Microtechniques de Besançon, chemin de l’Epitaphe, 25030 Besançon, France. J’adresse mes remerciements le plus chaleureux aux membres de l’équipe de SDP pour leur sympathie et leur convivialité. C’est le moment aussi de dire un grand merci à tous ceux qui m’ont aidé pour que je puisse réaliser mes études supérieures par leurs encouragements. Je cite surtout ma mère, mes sœurs, et tous mes amis. J’exprime mes plus sincères gratitudes à toutes ces personnes : vous étiez toujours présents ici, malgré la distance, avec votre humour, votre charme et votre chaleur. 6 Enfin un remerciement très particulier à celui donné le courage pour surmonter les moments difficiles durant cette thèse, pour son soutien et sa confiance à ma femme et mes enfants. Encore une fois, merci à toutes et à tous Table des Matières 7 Table de Matières INTRODUCTION GENERALE .................................................................................................. 15 CHAPITRE I ........................................................................................................................... 21 Système de production & Contrôle de la qualité.............................................................. 21 I.1 Qualité......................................................................................................................... 23 I.2 Système de management de la qualité ........................................................................ 25 I.3 Approche Processus .................................................................................................... 27 I.3.1 Vision hiérarchique et vision processus.............................................................. 29 I.4 Système de production ................................................................................................ 30 I.5 Problématique ............................................................................................................. 32 I.6 Modélisation du système de production...................................................................... 34 I.7 Optimisation du système de production...................................................................... 35 I.7.1 Méthodes d'optimisation exactes......................................................................... 38 I.7.1.1 Méthodes analytiques .................................................................................. 38 I.7.1.2 Méthodes algorithmiques............................................................................. 38 I.7.2 Méthodes d'optimisation heuristiques ou méta-heuristiques............................... 40 I.7.2.1 Méthodes de recherche locale définies par un voisinage ............................ 40 I.7.2.1.1 Algorithme du Grimpeur (ou de la descente stochastique)..................... 40 I.7.2.1.2 Algorithme de la plus grande pente ........................................................ 41 I.7.2.2 Méthodes d'exploration aléatoire................................................................. 42 I.7.2.3 Méthodes méta-heuristiques........................................................................ 43 I.7.2.3.1 Méthode TABOU.................................................................................... 43 I.7.2.3.2 Recuit Simulé.......................................................................................... 43 I.8 Conclusion................................................................................................................... 46 CHAPITRE II.......................................................................................................................... 47 Approche de mise en place et modélisation d'un système de management de la qualité................................................................................................................................... 47 II.1 Mise en place d’un système de management de la qualité ........................................ 49 II.2 Description de l'entreprise ......................................................................................... 51 II.2.1 Objectif du service maintenance........................................................................ 52 II.2.2 Ressources du service maintenance ................................................................... 52 II.2.3 Indicateurs de maintenance................................................................................ 53 II.3 Application de la méthode de mise en place de système de management de la qualité ............................................................................................................................... 53 II.4 Approche formelle ..................................................................................................... 61 II.4.1 Famille d'IDEF................................................................................................... 61 II.4.1.1 IDEF0/SADT.............................................................................................. 62 II.4.1.2 IDEF3 ......................................................................................................... 66 Table des Matières 8 II.5 Modèle SADT du service de maintenance ................................................................ 68 II.6 Modèle IDEF3 ........................................................................................................... 73 II.7 Conclusion ................................................................................................................. 73 CHAPITRE III ........................................................................................................................ 77 Du SADT aux réseaux de Petri .......................................................................................... 77 III.1 L'outil réseaux de Petri............................................................................................. 79 III.1.1 Quelques définitions d'un RdP.......................................................................... 80 III.1.2 RdP Temporisés................................................................................................ 82 III.1.3 RdP stochastique............................................................................................... 83 III.2 Passage du IDEF0/SADT aux réseaux de Petri........................................................ 84 III.3 Application ............................................................................................................... 91 III.4 SADT temporel ........................................................................................................ 97 III.5 Comparaison............................................................................................................. 103 III.6 Conclusion................................................................................................................ 104 CHAPITRE IV ........................................................................................................................ 107 Optimisation des ressources............................................................................................... 107 IV.1 Optimisation de ressources....................................................................................... 109 IV.2 Méthode d'optimisation de ressources proposée...................................................... 112 IV.3 Application............................................................................................................... 115 IV.3.1 Modèle SADT................................................................................................... 117 IV.3.2 Modèle réseau de Petri ..................................................................................... 118 IV.3.3 Résultats numériques........................................................................................ 121 IV.3.3.1 Résultats obtenus par le Recuit simulé ..................................................... 124 IV.3.3.2 Méthode proposée..................................................................................... 125 IV.4 Conclusion................................................................................................................ 126 CHAPITRE V.......................................................................................................................... 129 Analyse de différentes politiques de contrôle de la qualité ............................................. 129 V.1 Politiques de contrôle ................................................................................................ 131 V.2 Méthode utilisée ........................................................................................................ 132 V.2.1 Contrôle par échantillonnage et opérateurs polyvalents (scénario 1)................ 132 V.2.2 Contrôle avec régleur (scénario 2)..................................................................... 136 V.2.3 Contrôle par lot (scénario 3) .............................................................................. 137 V.3 Méthode d'optimisation ............................................................................................. 139 V.4 Résultats numériques................................................................................................. 140 V.5 Comparaison.............................................................................................................. 146 V.6 Conclusion................................................................................................................. 148 CONCLUSION GENERALE...................................................................................................... 151 REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES ....................................................................................... 155 ANNEXE 1 .............................................................................................................................. 167 Etapes de création de modèle SADT ................................................................................. 167 Table des Matières 9 ANNEXE 2 .............................................................................................................................. 179 Tableaux de calcule de la méthode d'optimisation........................................................... 179 Liste de Tableaux 11 Liste de Tableaux Tableau I.1. But de système de management de la qualité [Heitz, 03].................................... 26 Tableau III.1. Eléments de SADT et leurs équivalents de RdP selon [Santarek, 97] .............. 87 Tableau III.2. Règles pour faire le passage de SADT vers RdP .............................................. 90 Tableau III.3. Description les abréviations du diagramme A0 ................................................ 92 Tableau III.4. Description les abréviations du diagramme A1 ................................................ 95 Tableau III.5. Description les abréviations du diagramme A2 ................................................ 97 Tableau III.6. Comportement des activités dans le diagramme A0 du modèle SADT.......... 100 Tableau III.7. Comportement des activités dans le diagramme A1 du modèle SADT.......... 101 Tableau III.8. Comportement des activités dans le diagramme A2 du modèle SADT.......... 102 Tableau IV.1. Comparaison entre les deux méthodes............................................................ 126 Tableau V.1. Résultats de simulation de scénario 1............................................................... 141 Tableau V.2. Résultats de simulation de scénario 2............................................................... 143 Tableau V.3. Résultats de simulation de scénario 3............................................................... 145 Tableau V.4. Comparaison entre les scénarios ...................................................................... 148 Liste de Figures 13 Liste de Figures Figure I.1. Système de management de la qualité [Pillet, 01a]................................................ 27 Figure I.2. Principaux éléments d’un processus [Mitonneau, 04]............................................ 28 Figure I.3. Liens entre processus, procédure, produit et client [Mitonneau, 04] ..................... 28 Figure I.4. Entreprise et vision verticale (vision hiérarchique)................................................ 29 Figure I.5. Entreprise et la vision horizontale (vision processus)............................................ 30 Figure I.6. Modèle conceptuel de production [Clementz, 00] ................................................. 31 Figure I.7. Notre méthodologie................................................................................................ 33 Figure I.8. Optimisation et simulation [Castagna, 04]............................................................. 36 Figure II.1. Principe du pilotage par la quallité ....................................................................... 51 Figure II.2. Architecture d'une centrale thermique .................................................................. 52 Figure II.3. Schéma du processus de maintenance................................................................... 54 Figure II.4. Fonctionnement du processus de maintenance dans une centrale thermique ....... 54 Figure II.5. Schéma de fonctionnement du processus d'achat ................................................. 55 Figure II.6. Modèle explicatif et global de la compétence [Harzallah, 00] ............................. 56 Figure II.7. Digramme cause-effet du service de maintenance dans une centrale thermique.. 58 Figure II.8. Risques et leurs contraintes................................................................................... 59 Figure II.9. Planifications des améliorations proposées........................................................... 60 Figure II.10. Principe de la méthode SADT............................................................................. 63 Figure II.11. Modèle SADT avec des points de vue................................................................ 64 Figure II.12. Actigramme et datagramme du modèle SADT................................................... 65 Figure II.13. Méta-modèle de IDEF3 [Maye, 95].................................................................... 67 Figure II.14. Modèle SADT de centrale thermique - Diagramme A-0.................................... 69 Figure II.15. Modèle SADT de centrale thermique - Diagramme A0 ..................................... 69 Figure II.16. Modèle SADT de centrale thermique - Diagramme A1 ..................................... 70 Figure II.17. Modèle SADT de centrale thermique - Diagramme A2 ..................................... 71 Figure II.18. Modèle SADT de centrale thermique - Diagramme A3 ..................................... 72 Figure II.19. Modèle SADT de centrale thermique - Diagramme A4 ..................................... 72 Figure II.20. Modèle IDEF3 du diagramme A2....................................................................... 73 Figure II.21. SADT et Principe PDCA .................................................................................... 75 Figure III.1.Transition de puit et de source.............................................................................. 82 Figure III.2. RdP temporisé...................................................................................................... 83 Figure III.3. RdP stochastique.................................................................................................. 84 Figure III.4. Représentation d'une tâche .................................................................................. 85 Figure III.5. Flèches de synchronisation.................................................................................. 86 Figure III.6. Modélisation des ressources partagées................................................................ 87 Figure III.7. Diagrammes SADT et les RdP équivalents selon [Santarek, 97]........................ 88 Liste de Figures 14 Figure III.8. Modéle SADT - diagramme A0........................................................................... 91 Figure III.9. Exemple de ramification d'interfaces................................................................... 93 Figure III.10. Exemple de regroupement d'interfaces.............................................................. 93 Figure III.11. Contôle externe.................................................................................................. 94 Figure III.12. RdP équivalent de diagramme A0 ..................................................................... 94 Figure III.13. RdP équivalent de diagramme A1 ..................................................................... 95 Figure uploads/Industriel/ alahmad-khalaf-smz0801-pdf.pdf