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AVERTISSEMENT Ce document est le fruit d'un long travail approuvé par le jury de soutenance et mis à disposition de l'ensemble de la communauté universitaire élargie. Il est soumis à la propriété intellectuelle de l'auteur. Ceci implique une obligation de citation et de référencement lors de l’utilisation de ce document. D'autre part, toute contrefaçon, plagiat, reproduction illicite encourt une poursuite pénale. Contact : ddoc-theses-contact@univ-lorraine.fr LIENS Code de la Propriété Intellectuelle. articles L 122. 4 Code de la Propriété Intellectuelle. articles L 335.2- L 335.10 http://www.cfcopies.com/V2/leg/leg_droi.php http://www.culture.gouv.fr/culture/infos-pratiques/droits/protection.htm Université Henri Poincaré, NANCY 1 U.F.R. S.T.M.LA. Ecole Doctorale IAE + M DFD Automatique et Production Automatisée Thèse présentée à l'Université Henri Poincaré pour l'obtention du Doctorat de l'Université Henri Poincaré, Nancy 1 Spécialité Production Automatisée par Luc LOSSENT CONTRIBUTION A LA CONDUITE D'ETUDE DE FAISABILITE DE SYSTEMES DE FABRICATION Soutenue publiquement le 20 Octobre 1997 devant la commission d'examen composée de: Rapporteurs : J-1. LESAGE Professeur à l'ENS. de Cachan P. CHEDMAIL Professeur à l'Ecole Centrale de Nantes Examinateurs : C. HUMBERT Professeur à l'ESSTIN, UHP G. RIS Professeur à l'ESIAL, UHP J-M. POUARD Ingénieur, Responsable du conditionnement aux Brasseries de Champigneulles Directeur de thèse : P.MARTIN Professeur à l'ENSAM, METZ Introduction Conduite d'étude de faisabilité de systèmes de fabrication Sommaire page 1 Glossaire page 3 Introduction page 4 Chapitre 1 La problématique dans la conception-réalisation de systèmes de fabrication Sommaire détaillé 1. Introduction aux systèmes de fabrication 2. Présentation des structures industrielles 3. L'ingénierie des systèmes de fabrication 4. Le Produit, la Pièce et le Système de Fabrication 5. L'homme face au système de fabrication 6. Les intégrations 7. La coopération 8. Conclusions page 7 page 8 page 10 page Il page 19 page 24 page 25 page 32 page 33 Chapitre 2 Méthodologies générales de conception-réalisation de systèmes Sommaire détaillé 1. Introduction 2. Les différentes phases de l'ingénierie 3. Les différentes phases du cycle de vie d'un système de fabrication 4. Les modèles de cycle de vie 5. Les méthodes de conception et de représentation de produit 6. Les méthodes de conception de système de production 7. Les méthodes d'analyse en conception 8. Conclusions page 35 page 36 page 37 page 39 page 43 page 47 page 54 page 60 page 64 Chapitre 3 La simulation et la validation de parties opératives Sommaire détaillé 1. Introduction 2. La simulation de flux 3. La simulation de partie commande et de partie commande 4. Les simulations de mécanismes 4. La simulation robotique 6. Les outils de validation de solutions non simulables 7. Conclusions page 67 page 68 page 68 page 70 page 72 page 77 page 79 page 87 Introduction Conduite d'étude de faisabilité de systèmes de fabrication Chapitre 4 Méthodologie d'études de faisabilité de système de fabrication Sommaire détaillé 1. Introduction 2. Etudes de faisabilité, intégration dans le cycle de conception-réalisation 3. Vers une aide à la conduite d'étude de faisabilité de système de fabrication 4. La syntaxe 5. Les activités de définition d'un projet 6. Le bilan des activités de définition, la vue "définition de la faisabilité" 7. Les activités de recherche 8. La mise en place de solutions faisables et la réalisation 9. L'évolution des activités 10. Le bilan final, la vue "faisabilité" Il. L'amplification des contraintes 12. L'estimation des performances de la méthodologie 12. Conclusions Chapitre 5 Exemples de cas industriels étudiés Sommaire détaillé 1. Présentation 2. Le projet du formeur de nappes 3. Le projet du Système Flexible de Production (SFP) 4. Conclusions des applications Chapitre 6 Le bilan Sommaire détaillé 1. Les limites de la méthodologie 2. Les perspectives 3. Les conclusions générales Bibliographie Annexes 2 page 89 page 90 page 90 page 92 page 94 page 97 page 105 page 106 page 108 page 110 page III page 113 page 114 page 116 page 118 page 119 page 119 page 133 page 148 page 151 page 152 page 153 page 155 page 158 page 171 Introduction Conduite d'étude de faisabilité de systèmes de fabrication Glossaire et abréviations: Etude de faisabilité : nous utilisons cette expression pour désigner une étude dont l'objectif principale est de conclure sur les possibilités de fonctionnement technique d'un système. Contexte concourant: nous désignons un environnement de travail ou l'organisation, les méthodes, les outils utilisés sont du domaine de l'ingénierie concourante. Ingénierie concourante : nous associons à ce terme les notions de parallélisme; - de travail sur des sous-systèmes, - des phases d'étude de faisabilité d'un système, ainsi que les notions de concurrence et d'intégrations. API: Automate Programmable Industriel AIPL : Atelier Inter-établissements de Productique Lorrain AMDEC : Analyse des Modes de Défaillances, de leurs effets et de leurs criticités CMAO : Conception de Mécanismes Assistée par Ordinateur DFM : Design For Manufacturing FAST: Function Analysis System Technic Gestion de configuration: également appelé Système de configuration de produits ou Product configuration management, permet de désigner un SGDT avec une gestion des nomenclatures, des versions et des documents associés. PRIMECA : Pôle de Ressource Informatique pour la MECAnique GDT : Gestion de Données ou de Documents Techniques QFD : Quality Function Deployement PC : Partie Commande PO : Partie Opérative SADT : Structured Analysis and Design Technic SGBD = Système de Gestion de Base de Données: c'est un technologie informatique qui gère des informations ou des données structurées. SGDT = Système de Gestion de Données ( ou de Documentation) Techniques: sert à la gestion des données de production (gammes, articles, nomenclatures ...) et à celles des données du cycle de vie d'un système ou d'un produit. SFP : Système Flexible de Production situé à l'AIP Lorrain 3 Introduction Conduite d'étude de faisabilité de systèmes de fabrication - Introduction au mémoire Nous présentons dans ce mémoire les travaux de recherche menés au sem de l'équipe d'Ingénierie de la Conception et de la Fabrication (lCF) du Centre de Recherche en Automatique de Nancy (CRAN), dans le domaine des Systèmes de Fabrication. Nous situons nos investigations dans le cadre de la démarche PRIMECA [PRI 90] où nous travaillons sur les aspects mécanique des Systèmes de Fabrication et leurs interactions avec les aspects commande. Il s'agit bien de Conception de systèmes Mécaniques, terme avancé dans le projet PRIMECA sous la désignation: Conception de produit et de systèmes Mécaniques Assistée par Ordinateur (CMAO). Pour certains projets industriels, de recherche ou pédagogiques, nous utilisons les moyens situés à l'Atelier Inter- établissements de Productique Lorrain (AIP Lorrain), notamment pour les aspects de maquettage et de prototypage de Systèmes de Fabrication. Ces projets sont menés dans le cadre de différents sites universitaires: -l'Université Henri Poincaré (UHP) avec l'Ecole Supérieure des Sciences et Technologies de l'Ingénieur de Nancy (ESSTIN), l'Ecole Nationale Supérieure des Technologies de l'Industrie du Bois (ENSTIB) à Epinal et différentes équipes du Centre de Recherche en Automatique de Nancy (CRAN). -l'Institut National Polytechnique de Lorraine (lNPL) avec l'Ecole Nationale Supérieure d'Agronomie et des Industries Alimentaires (ENSAIA). Certains projets font intervenir également des élèves de différentes années et de différentes filières de ces mêmes écoles. Les projets réalisés avec nos partenaires industriels sont issus de différents domaines: sidérurgie, automobile, alimentaire, ferroviaire, bois... Les entreprises avec lesquelles nous avons travaillé sont en majorité des PME-PMI où des services de grands groupes de la taille de ces entreprises. Ces diversités sont sources de flexibilité et de richesses mais induisent rigueur et méthode pour cerner les problèmes et les résoudre. Au cours des différents projets, nous sommes principalement confrontés en phase de conception, notamment en recherche et développement, aux études de faisabilité des Systèmes de Fabrication. Il s'agit essentiellement de la faisabilité de principe de fonctionnement. Les travaux réalisés avec ces supports d'expérience industrielle dans le domaine de la faisabilité, domaine actuellement peu formalisé, nous ont amené à proposer une méthodologie pour aider les partenaires d'un projet à conduire des études de faisabilité de systèmes de fabrication. C'est une méthodologie permettant l'intégration et le travail en ingénierie concourante où une 4 Introduction Conduite d'étude de faisabilité de systèmes de fabrication méthode et un langage commun permettent la communication entre différents métiers. La méthodologie formalise les évènements corpte tenu de la diversité et de l'importance de la créativité dans le domaine de la faisabilité. Cette méthodologie est basée sur une démarche inductive. Nos fournisseurs de projets constituent notre support d'expérience et de compétence pour le développement de la méthodologie proposée. D'autre part les travaux menés dans le cadre universitaire, entrainent des applications pédagogiques dans les différentes filières concernées. Dans la première partie, nous situons les problèmes liés à la conception de système de fabrication dans la phase de faisabilité de fonctionnement. Ces problèmes dépendent des produits fabriqués, de l'environnement industriel ,des hommes et des méthodes de travail actuelles. Dans une seconde partie, nous dressons un bilan des méthodes approchant le concept d'étude de faisabilité, ces méthodes sont connexes aux domaines de conception ou de reconception de produits ou de systèmes de production. Elles répondent mal aux attentes des industriels en PME- PMI, notamment dans le cas de conception et de réalisation de systèmes de fabrication. Elles ne sont pas adaptées aux phases d'études de faisabilité uploads/Industriel/ scd-t-1997-0269-lossent.pdf