Optimisation conjointe des stratégies de production et de réutilisation en environnements incertains

Le travail de cette thèse est d’élaborer des stratégies optimales conjointes de production, de réutilisation et de maintenance des systèmes de production dans un contexte dynamique intégrant la logistique inverse. Les procédés de production et de réutilisation sont intégrés au modèle d’optimisation stochastique des systèmes manufacturiers soumis aux pannes et réparations aléatoires des machines. Une analyse de la dégradation de l’unité de production en fonction de son utilisation est faite. Parallèlement des pièces usagées retournées au fabricant peuvent être remises à niveau comme des pièces neuves dans le cadre de la réutilisation. La disponibilité de pièces usagées et les différences de coûts et de performance des machines de production et de réutilisation justifient le recours à ce procédé logistique inverse. Les contributions de cette thèse sont présentées en quatre phases. La première phase est l’étude de l’optimisation conjointe de la production et des stratégies de maintenance (préventive et corrective) d’un système manufacturier soumis à des réparations imparfaites. Le système est constitué d’une machine produisant un seul type de pièce. Suite aux défaillances du système, des réparations imparfaites sont effectuées. Ainsi, le taux de défaillance dépend du nombre de pannes. Une approche hiérarchique de prise de décision permettant au premier niveau de déterminer le taux de panne de la machine et au second niveau les politiques de production, de maintenance préventive et corrective est utilisée. Le problème d’optimisation est résolu par des méthodes numériques. Et pour illustrer l’utilité de nos résultats, une analyse de sensibilité a été faite. Cependant, dans cette phase, la question de savoir ce qui se passe lorsque la machine est sollicitée à sa vitesse de production maximale pendant une longue période n’a pas été posée. La deuxième phase permet de répondre à cette question. Pour cela, nous avons travaillé sur la planification de la production d’un système manufacturier constitué de deux machines non-identiques en parallèle produisant un seul type de pièce. Le taux de panne de la machine principale (machine dont le taux de production est le plus élevé) dépend de son taux de production. Une modélisation a été faite par une chaîne de Markov non-homogène, et une résolution numérique à travers des équations d’Hamilton-Jacobi-Bellman (HJB) a conduit à la solution du problème étudié. Les résultats ont montré que pour tenir compte de la fiabilité de la machine et réduire le coût total du système de production, il est nécessaire de réduire le taux de production en fonction du stock des produits finis. Cette approche est très importante dans le cas des systèmes manufacturiers où la vitesse de la production influence considérablement l’usure de l’outil de coupe (exemple des machines d’usinage). Nos résultats ont été analysés par le biais d’une étude de sensibilité. Bien que les phases une et deux permettent d’obtenir des résultats intéressants, nous ne pouvions conclure ce travail sans explorer l’aspect de la logistique inverse. En effet, de nos jours, plusieurs entreprises réintègrent les produits usagers dans la chaîne de production à cause de la rareté et du coût des matières premières, du respect de l’environnement et des législations sur l’environnement. Nous avons tenu compte de cet aspect dans la troisième phase. Dans cette phase, la seconde machine de la deuxième phase est considérée comme une machine de remanufacturing (réutilisation des pièces récupérées sur le marché). Ainsi, nous faisons une étude combinée des systèmes hybrides de production / réutilisation avec une dégradation de la machine de production en fonction de son taux d’utilisation. En réduisant le taux de production de la machine de production pour tenir compte de sa fiabilité, celle-ci ne peut plus satisfaire la demande, d’où la réutilisation des produits retournés pour combler la demande manquante. L’objectif ici est de trouver les politiques optimales de production et de réutilisation qui permettent d’avoir un coût total minimal incluant les coûts du stock des produits finis, les coûts de pénurie et les coûts du stock des produits retournés. Le modèle est résolu par des méthodes numériques. Des analyses de sensibilité sont élaborées pour montrer la pertinence de l’approche proposée. La quatrième phase est la validation des modèles développés sur un cas pratique. Nous visons les compagnies fabricant des cartouches compatibles, Laser et Jet d’encre, neuves et remanufacturées. Sous des hypothèses raisonnables, d’autres domaines industriels tels que les lignes d’assemblage d’automobile et des aéronefs, les usines de fabrication des pièces mécaniques peuvent aussi bénéficier des résultats obtenues