Guaranteed Global Deterministic Optimization and Constraint Programming for Complex Dynamic Problems

International audienceIn this article we focus on particular multi-physics (mechanic, magnetic, electronic...) dynamic problems. These problems contain some differential constraints to model dynamic behaviors. The goal is to be able to solve it with guarantee, meaning to get a proof that all constraints are satisfied (without any approximation caused by binary representations or rounding modes from the unit core computing). The idea of getting guarantees on the arithmetic operations has been introduced via Interval Arithmetic. Computers become faster gradually, increasing the rate of operations number computable in one time unit. The results computed are often rounded to the nearest representable values, then the global errors are increasing gradually as well without any control over it

Propagation garantie de contraintes ODE par morceaux pour l'optimisation globale

Prix du jeune chercheurNational audienceL'objectif est de proposer un algorithme d'optimisation garantie d'un problème de dimensionnement dynamique et multi-physique. Le caractère dynamique est modélisé par des contraintes ODE (équations différentielles). Nous traitons le problème particulier pour lequel les fonctions décrivant le système ODE sont des contraintes définies par morceaux permettant de traduire des changements de comportement induits par l'état du système. C'est un problème difficile de part la nature des variables (paramétriques et d'états) et du type de contraintes (algébriques et fonctionnelles, non-linéaires et non-convexes). Nous proposons d'utiliser des approches déterministes d'optimisation globale. Nous développons des algorithmes de type Branch & Bound à base de calcul d'intervalle. Dans la littérature, ces algorithmes sont largement utilisés pour résoudre des problèmes statiques mais aussi dynamiques. Notre contribution porte sur la résolution garantie des ODE définies par morceaux. Nous proposons un ensemble de méthodes de propagation garantie des contraintes ODE par morceaux dans un algorithme de Branch & Bound à base d'intervalle. Nous adaptons pour cela l'approche classique utilisant (1) l'opérateur de Picard-Lindelöf pour déterminer un encadrement global de la solution sur un intervalle de temps, (2) le modèle de Taylor pour la contraction du domaine de la solution et enfin (3) les techniques de propagation de contraintes afin de guider la résolution.</p

An optimization model for selecting a product family and designing its supply chain

International audienceWhen designing a new family of products, designers and manufacturers must define the product family and its supply chain simultaneously. At the very first step of the design process, designers propose various solutions for the set of variants of a product family and their bill-of-materials. The second step is to select some of these variants while choosing the architecture of the supply chain. A mixed integer linear programming model is investigated that optimizes the operating cost of the resulting supply chain while choosing the product variants. This work is applied to the problem of an automotive supplier

Mass customization, configuration and manufacturing

International audienceMass customization has become a main issue for many companies fighting on a world market. In order to define the customized product that fit each customer need, these companies use configuration software called configurators. Most of these configurators, mainly based on artificial intelligence techniques, are just interested in the product definition without addressing relevant manufacturing problems. The goal of this communication is to show that the same kinds of computer techniques can be used to define customized assembly operations and manufacturing routings

Mass customization and configuration: requirement analysis and constraint based modelling propositions

International audienceThe purpose of this paper is, on the one hand, to identify to define and classify customization requirements and, on the other hand, to evaluate how generic modeling and configuration assistance within the Constraint Satisfaction Problem (CSP) framework can fulfil the requirements. The aim is to provide commercial configurator knowledge base designers with constraint based generic modeling elements for customizable industrial product. A first part recalls the main trends of the configuration problem. In a second part divided in four sections corresponding with different requirement set; each section proposes a definition of the requirement set, some CSP based modeling elements and a discussion about adequacy of relevant configuration assistance techniques

Aiding design with constraints: an extension of quad trees in order to deal with piecewise functions

Issu de : IESM'05 - International Conference on Industrial Engineering and Systems Management, Marrakech, MOROCCO, May 16-19, 2005International audienceThis paper deals with aiding preliminary design when considered as a constraint satisfaction problem (CSP). In this case, constraint filtering techniques provide some kind of interactive assistance to the designer. However, some kinds of numerical constraints corresponding with numerical relations cannot be filtered precisely with classical analytical filtering techniques such as interval arithmetic or box-consistency; it is therefore necessary to discretize them in order to include them in the CSP. To this end, quad trees (QT) have been proposed for binary constraints, or 2k trees when more than two variables are considered; but QT assume that a constraint must be defined by a single numerical function. The aim of this paper is to show that QT techniques can be extended when a constraint is defined by a piecewise function or by a set of numerical functions defined on intervals. The first section recalls some basics relevant to the preliminary design problem and the interests of the CSP assistance. The second section presents the principles of the QT. The last section describes our contributions relevant to QT extensions dealing with piecewise functions

Configurateur et modeleur CAO : deux outils complémentaires pour l'aide à la conception de produits à forte diversité

International audienceCet article traite de la problématique d'aide à la conception de câblages automobiles. Ce produit est caractérisé par une grande diversité issue de la personnalisation des besoins ainsi que par un aspect géométrique important. Dans ce contexte, notre objectif est de définir progressivement le produit à partir de l'expression du besoin. Nous proposons alors une démarche de développement du câblage et les outils d'assistance appropriés. Notre démarche vise la réduction du cycle et des erreurs de conception et la maîtrise des coûts de production et de logistique. La mise en oeuvre d'une telle démarche se fait par l'exploitation des connaissances précédemment acquises. La prise en compte de la diversité du besoin s'effectue par une approche de configuration qui consiste à identifier une nomenclature du produit. Les aspects géométriques et d'agencement des composants nécessitent le couplage du configurateur avec un modeleur CAO. Nous montrons, dans notre cas, comment ces deux outils peuvent se compléter pour assister le concepteur. Mots clés Aide à la Conception, Modèles Produit, Configurateur, CSP, Outils CAO

Chaines logistiques et conception de produits

International audienc

Contribution a la conception de produits a forte diversité et de leur chaine logistique : une approche par contraintes.

The works presented in this thesis deal with the simultaneous design of a product and its supply chain while facing a demand with a large diversity. Between product design and supply chain management, these works are closely related to the field of Integrated Engineering or Concurrent Engineering. With the growth of the product diversity, this simultaneous approach proves to be necessary to quickly design a product family and its supply chain in order to minimise the global operating cost of the supply chain. The first part deals with the design of products. It presents a routine approach to design products with large diversity and some computer aided tools that rely on generic models and constraints satisfaction approach (CSP models). The result of this first step is a set of design solutions. The second part deals with the design of supply chains. It presents an approach allowing to select a design solution and to specify the supply chain layout thanks to a mixed integer linear programming model. The model targets to optimise a global operating cost of the supply chain. These works are relevant to an industrial problem of automotive wiring harness design.Les travaux présentés dans cette thèse portent sur la conception simultanée du produit et de sa chaîne logistique, dans le cas où la demande présente une diversité élevée. Situés entre conception de produit et dimensionnement de chaîne logistique, ces travaux se placent fondamentalement dans le domaine de l'Ingénierie Intégrée ou du Concurrent Engineering. Avec la diversité croissante des produits, cette démarche est rendue nécessaire pour pouvoir concevoir le plus rapidement possible une famille de produits et leur chaîne logistique dans le but de minimiser le coût total de fonctionnement de la chaîne logistique. La première partie de la thèse porte sur l'aide à la conception de produits. Elle présente une démarche multi-phases de préconception et de personnalisation des produits à forte diversité et des outils d'assistance à cette démarche de conception exploitant des modèles génériques à base de connaissances de type propagation et satisfaction des contraintes (modèles CSP). Le résultat de cette démarche est un ensemble de solutions de conception. La seconde partie de la thèse porte sur la conception de réseaux logistiques. Elle présente une approche permettant de sélectionner les solutions produits et de dimensionner la chaîne logistique en s'appuyant sur un modèle de recherche opérationnelle de type programmation linéaire mixte en nombres entiers et dont l'objectif est de minimiser le coût de fonctionnement global de la chaîne logistique. L'application industrielle visée, concernant la conception de systèmes de câblage pour l'industrie automobile est présentée, permettant d'illustrer la démarche proposée