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République algérienne démocratique et populaire Ministère de l’enseignement sup

République algérienne démocratique et populaire Ministère de l’enseignement supérieur et de la recherche scientifique Université HADJLAKHDAR -BATNA- Faculté des sciences de l’ingénieur Département génie industriel MEMOIRE DE MAGISTER PRESENTE AU Laboratoire d’Automatique et Productique LAP En vue de l’obtention d’un diplôme de magister Spécialité Génie Industriel Par BENFARHI Amor Ingénieur d’état en Génie Industriel Thème : Réseaux d’automates stochastiques pour l’évaluation de performances de systèmes de production Directeur de mémoire: Dr .N.K. MOUSS JURY Pr. L.H. MOUSS MC. Université de BATNA Président Dr. N. K. MOUSS MC. Université de BATNA Rapporteur Pr. M. DJEBABRA Pr. Université de BATNA Examinateur Pr. M. DJEGHABA Pr. Université de ANNABA Examinateur Dr. A. LOUCHENE MC. Université de BATNA Examinateur M. HAOUES MA. Université de BATNA Co-encadreur 2012 Remerciements Je remercie DIEU tout puissant pour la santé, la volonté, le courage et la patience qu’il ma donné durant ces années d’études. Le travail présenté dans ce mémoire a été effectué au sein de l’équipe gestion industrielle et logistique (GIL) du laboratoire d’automatique et productique (LAP) du département Génie Industriel – Université de Batna. Je souhaiterais adresser mes premiers remerciements à ma directrice de mémoire, Dr Nadia Kinza Mouss pour avoir assuré la direction de ce mémoire et pour ses encouragements tout au long de ces années de travail. Mes vifs remerciements vont également à Pr L.H. Mouss pour l’honneur qu’elle me fait en présidant le jury de mon mémoire. Je suis également très honoré par la présence du Pr. M.Djeghaba, professeur de l’Université de ANNABA dans ce jury. Je lui suis reconnaissant pour l’intérêt qu’il a porté à mes travaux. Je remercie le Pr. M.Djebabra, professeur à l’institut d’Hygiène et Sécurité Industrielle de l’Université Batna, d’avoir accepté de participer à ce jury et aussi pour ses précieux conseils sur le contenu du mémoire. Je veux aussi remercie le Dr A.Louchene pour avoir accepté de s’intéresser à mon travail. Je ne pourrais jamais oublier de remercier M. M.Haoues pour ses conseils et pour leur disponibilité. Mes remerciements s’adressent aussi à tous les enseignants du département Génie Industriel. Mes remerciements vont également à l’ensemble du personnel de l’office national de l’assainissement O NA. Enfin, je remercie tous ceux qui m’ont aidé de loin ou de près à la réalisation de ce mémoire. Dédicace JE DEDIE CE MEMOIRE : A mes parents A ma femme A mon fils Iyed A mes sœurs A mes frères A mes amis i Table des matières Table des matières .............................................................................................................. i Liste des figures .................................................................................................................. iv Liste des tableaux ............................................................................................................... v Liste des abréviations ......................................................................................................... vi Introduction générale ....................................................................................................... 01 Chapitre I : État de l’art 1. Introduction..................................................................................................................... 03 2. L'évaluation des performances ....................................................................................... 03 2.1. Introduction a l'évaluation des performances .............................................................. 03 2.2. Méthodes d’Évaluation de Performances..................................................................... 03 2.3. Formalismes de Modélisation....................................................................................... 04 3. Objectifs de ce mémoire.................................................................................................. 09 4. Conclusion....................................................................................................................... 11 Chapitre II : Introduction aux réseaux d’automates stochastiques 1. Introduction..................................................................................................................... 12 2. Définition........................................................................................................................ 12 3. Caractéristiques .............................................................................................................. 12 4. Description des réseaux d’automates stochastiques ....................................................... 13 4.1. Description Informelle des RAS ................................................................................. 13 4.1.1. Éléments d’un RAS................................................................................................... 13 4.1.2. Représentation graphique des réseaux d’automates stochastiques ........................... 15 4.1.3. Descripteur Markovien ............................................................................................. 16 4.1.3.1. Modèle avec transitions locales ............................................................................. 16 4.1.3.2. Modèles avec transitions locales et événements synchronisant ........................... 16 4.2. Description formelle des RAS ..................................................................................... 17 4.2.1. Définitions générales ................................................................................................ 17 4.2.2. RAS à temps continu ................................................................................................ 18 4.2.2.1. Définitions de base ................................................................................................ 18 4.2.2.2. Descripteur markovien .......................................................................................... 21 4.2.3. RAS à temps discret.................................................................................................. 25 4.2.3.1. Définitions de base ................................................................................................ 25 4.2.3.2. Construction de la chaîne de Markov équivalente ................................................ 27 5. Conclusion ...................................................................................................................... 29 Chapitre III : Modélisation des systèmes de production par les RAS 1. Introduction .................................................................................................................... 30 2. Système de production ................................................................................................... 30 2.1. Définition ..................................................................................................................... 30 2.2. Les composants d’un système de production .............................................................. 30 2.3. Topologies des cellules de production ........................................................................ 32 2.3.1. La cellule de production série ................................................................................... 32 2.2. La cellule de production convergence stocks amont-machine .................................... 33 2.3. La cellule de production divergence machine-stocks aval .......................................... 33 ii 3. Hypothèse de travail ....................................................................................................... 34 4. Modèles génériques de référence associés aux différents types de cellules ................... 37 4.1. La cellule de production série....................................................................................... 37 4.2. La cellule convergence stocks amont-machine ........................................................... 39 4.3. La cellule divergence machine-stocks aval ................................................................. 41 5. Modélisation d’un système de production manufacturier.............................................. 43 5.1. Décomposition du système de production ................................................................... 44 5.2. La modélisation des cellules de production par les RAS ............................................ 45 5.2.1. La première cellule de production ............................................................................ 46 5.2.1.1. Description de la cellule de production ................................................................. 46 5.2.1.2. Modélisation de la cellule de production par les RAS........................................... 46 5.2.2. La deuxième cellule de production ........................................................................... 47 5.2.2.1. Description de la cellule de production ................................................................. 47 5.2.2.2. Modélisation de la cellule de production par les RAS........................................... 48 5.2.3. La troisième cellule de production ........................................................................... 48 5.2.3.1. Description de la cellule de production ................................................................. 48 5.2.3.2. Modélisation de la cellule de production par les RAS........................................... 49 5.2.4. La quatrième cellule de production .......................................................................... 49 5.2.4.1. Description de la cellule de production.................................................................. 49 5.2.4.2. Modélisation de la cellule de production par les RAS........................................... 50 5.2.5. Les Cellules virtuelle ajoutés au système de production........................................... 51 5.2.5.1. Cellule virtuelle N°0............................................................................................... 51 5.2.5.1.1. Description de la cellule de production .............................................................. 51 5.2.5.1.2. Modélisation de la cellule de production par les RAS........................................ 51 5.2.5.2. Cellule virtuelle N°5............................................................................................... 52 5.2.5.1.2. Modélisation de la cellule de production par les RAS........................................ 52 6. Algorithme de Génération Automatique de Descripteur Markovien GADM ................ 52 6.1. Principe de l’algorithme .............................................................................................. 53 6.2. Illustration et application de l’algorithme GADM....................................................... 54 6.2.1. Application à la première cellule.............................................................................. 55 6.2.2. Application à la deuxième cellule ............................................................................ 56 6.2.3. Application à la troisième cellule ............................................................................. 57 6.2.3. Application à la quatrième cellule ............................................................................ 58 7. Conclusion ...................................................................................................................... 60 Chapitre IV: Résolution du Descripteur Markovien par les RAS 1. Introduction .................................................................................................................... 61 2. Résolution modulaire des descripteurs Markovien ........................................................ 61 2.1. Les paramètres à propager............................................................................................ 61 2.2. Principe de propagation amont aval............................................................................. 61 2.3. Hypothèses et notations................................................................................................ 62 2.4. Algorithme PAMAV-RAS........................................................................................... 64 2.4.1. Étape I : Initialisation ............................................................................................... 64 2.4.2. étape II : Propagation vers l’amont .......................................................................... 65 2.4.3. étape III : Propagation vers l’aval ............................................................................ 66 iii 2.4.4. étape IV : Condition d’arrêt ..................................................................................... 66 2.5. Application de l’algorithme PAMAV-RAS sur l’exemple de l’étude......................... 67 2.5.1. Étape I : Initialisation ............................................................................................... 67 2.5.2. Étape II : Propagation vers l’amont .......................................................................... 69 2.5.3. Étape III : propagation des taux de dépôt vers l’aval ............................................... 73 2.5.4. Étape IV : Condition d’arrêt...................................................................................... 84 3. Conclusion....................................................................................................................... 86 Chapitre V: Prédiction des performances 1. Introduction .................................................................................................................... 87 2. Les indicateurs de performance ...................................................................................... 87 2.1. Définitions ................................................................................................................... 87 2.2. Les attributs de la sûreté de fonctionnement ............................................................... 88 2.2.1. La Disponibilité ........................................................................................................ 89 2.2.2. La Fiabilité ................................................................................................................ 92 2.2.3. Maintenabilité ........................................................................................................... 92 2.3. Autres indicateurs de performance .............................................................................. 93 2.3.1. La productivité .......................................................................................................... 93 3. Tableau de bord des indicateurs de performances et de sûreté de fonctionnement......... 95 4. Conclusion ...................................................................................................................... 96 Conclusion générale .......................................................................................................... 97 Bibliographie...................................................................................................................... 99 iv LISTE DES FIGURES Figure 1.1 : Processus d’évaluation de performance .................................................................. 04 Figure 2.1: Modèle RAS avec événement local.......................................................................... 14 Figure 2.2: Modèle RAS avec événement synchronisant............................................................ 14 Figure 3.1 : Cellule de production série ...................................................................................... 32 Figure 3.2 : Cellule de production demi-série Amont................................................................ 32 Figure 3.3 : Cellule de production demi-série Aval..................................................................... 33 Figure 3.4 : Cellule de production convergence stocks amont-machine..................................... 33 Figure 3.5 : Cellule divergence machine-stocks aval.................................................................. 34 Figure 3.6 : Cellule série.............................................................................................................. 37 Figure 3.7 : modèles génériques de référence des différents modules de la cellule série............ 38 Figure 3.8 : Cellule convergence stocks amont-machine............................................................ 39 Figure 3.9 : modèles génériques de référence des différents modules de la cellule convergente 40 Figure 3.10 : Cellule divergence machine-stocks aval................................................................ 41 Figure 3.11 : modèles génériques de référence des différents modules de la cellule divergente 42 Figure 3.12 : Système de production de cette étude.................................................................... 44 Figure 3.13 : Système de production décomposé........................................................................ 45 Figure 3.14 : La première cellule de production.......................................................................... 46 Figure 3.15 : Modèles RAS pour la première cellule de production........................................... 47 Figure 3.16 : La deuxième cellule de production........................................................................ 48 Figure 3.17 : Modèles RAS pour la deuxième cellule de production.......................................... 48 Figure 3.18 : La troisième cellule de production......................................................................... 49 Figure 3.19 : Modèles RAS pour la troisième cellule de production.......................................... 49 Figure 3.20 : La quatrième cellule de production........................................................................ 50 Figure 3.21 : Modèles RAS pour la quatrième cellule de production......................................... 50 Figure 3.22 : La Cellule virtuelle C0 ........................................................................................... 51 Figure 3.23 : Modèles RAS pour la cellule virtuelle C0.............................................................. 51 Figure 3.24 : La Cellule virtuelle C5 ........................................................................................... 52 Figure 3.25 : Modèles RAS pour la cellule virtuelle C0.............................................................. 52 Figure 3.26 : Algorithme GADM................................................................................................ 53 Figure 4.1 : Le principe de la propagation amont aval selon PAMAV-RAS.............................. 62 Figure 4.2 : Représentation des interactions entre les cellules................................................... 63 Figure 5.1 : Disponibilité opérationnelle de chaque machine..................................................... 89 Figure 5.2 : Disponibilité propre de chaque machine.................................................................. 90 Figure 5.3 : Disponibilité totale uploads/Industriel/inj-benfarhi-amor.pdf