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Quelle produit fabriquer et comment le réaliser? Voilà les deux premières décisions qui doivent prendre les responsables lors de la mise en place du système opérations, car ensembles elles contribuent à atteindre les objectifs aux revenus, au profit et à la croissance de la firme.

On entend par produit, la combinaison de bien et de services à fournir, c'est à dire l'extrant de l'entreprise; par ailleurs, on entend par processus, l'ensemble des opérations et des procédés par lesquels le système crée ou réalise les biens et les services: il s'agit du système opérationnel.

Dans l'entreprise, les produits sont, pour diverses raisons, remplacés ou modifiés périodiquement. Ces changements dans les produits occasionnent fréquemment des changements dans le processus de fabrication, d'où l'importance de bien connaître du point de vue gestion la méthodologie et les étapes du développement de ces produits et de ces processus.

En somme, l'entreprise peut choisir l'une des trois approches suivantes dans le lancement d'un nouveau produit:

Vendre ce que le marché exige sans égard à la technique du processus existant. Dans ce cas, on doit identifier les besoins du marché, créer le produit et, s'il y a lieu adapter le processus de fabrication aux nouveaux produits.

Ne vendre que ce qui peut être fabriqué par le système opérationnel. Ici, on doit choisir que des produits compatibles avec la technologie de production et, par la suite, on doit tenter de les vendre.

Trouver un équilibre entre ces deux extrêmes. On ne doit vendre que ce dont le marché a besoin tout en s'assurant qu'il y a adéquation entre le produit et le processus.

Cette approche exige que les divergences mentionnées plus haut soient aplanies et nécessite un système de coordination efficace pour intégrer les opérations des fonctions de l'entreprise.

La réalisation d'un produit comporte de nombreuses étapes préalables variant dans leur intensité et dans leurs forme selon le type d'entreprise et selon les moyen disponibles à chacune d'elles. de façon générales, les étapes préalables sont les suivantes:

La conception, le choix, la planification des processus de fabrication et d'assemblage pour chaque pièce, chaque composant, chaque sous ensemble et chaque assemblage final; les processus sont définie de façon à y inclure l'ordre des opérations, la spécification des intrants, les méthodes et les procédures de travail; le choix des machines.

La conception et la planification des installations.

La conception et le choix des outillages et des gabarits.

La conception et la planification des sous-systèmes de pilotage, s'il y a lieu, ou leur adaptation.

Une attention particulière est portée aux systèmes de qualité et d'ordonnancement et sur les habiletés de la main-d'œuvre sans négliger les systèmes d'information.

On se qui suit on va développer une recherche pour définir la planification d'un processus d'usinage et la planification des tâches dans un atelier.

(sommaire)

II- planification d'un processus d'usinage:

II-1- Introduction :

L'optimisation d'une configuration d'usinage est une opération complexe. Nous proposons de formaliser et d'exploiter les informations nécessaires à travers une modélisation orientée objet et l'utilisation d'algorithmes d'intelligence artificielle. L'objectif de ce travail est de fournir un outil efficace d'aide à la décision en planification dans un processus de fabrication.

II-2- PROBLEMATIQUE:

Ces travaux s’inscrivent dans le cadre de l’élaboration d’une application pour le contrôle du processus de coupe. Le principe retenu est de fédérer, dans un même outil, l’ensemble des données et méthodes issues des différents métiers liés à l’usinage par enlèvement de matière. Plusieurs domaines de compétence sont utilisés dans le contrôle du processus de coupe. Chaque spécialiste d’un domaine a sa propre vision du problème. Les préoccupations de chacun n’étant pas les mêmes, les données manipulées sont bien souvent différentes d’un domaine à l’autre. Or, la maîtrise du processus de coupe nécessite la prise en compte de l’interaction entre les différents domaines. L’intégration de l’ensemble des connaissances dans une même banque d’informations facilement accessible et exploitable permettrait de simplifier et d’accélérer à la fois les travaux de recherches et les applications industrielles.

II-3- La planification:

II-3-1- Définition de la planification:

La planification des opérations vise la répartition des ressources en fonction des objectifs stratégiques de l'entreprise, des contraintes existantes et de la demande prévue. Depuis longtemps dans le domaine de la gestion des entreprises, on reconnaît l'importance de planifier tant à long terme qu'à moyen et court termes, et de fournir les efforts nécessaires à une utilisation optimale des ressources. Il ne faut donc pas se surprendre de la place essentielle qu'occupe la planification en gestion des opérations et de la production ( G O P ) où l'on administre de 70% à 80% des ressources dans de nombreuse entreprises.

Les sections principales du système de planification se prêtent bien à la modélisation et à la quantification. Les chercheurs, souvent à la recherche de solution optimales, ont exploité ces particularités. Toute fois, il est rarement possible d'obtenir des conditions réelles qui permettent d'appliquer intégralement un modèle, et qui répondent parfaitement à toutes les hypothèses du modèle théorique.

La planification des opérations à moyen et court termes vise tout particulièrement l'atteinte des objectifs de volume, de temps et de coûts; à long terme s'ajoute l'objectif de lieu par le biais du choix de la localisation.

La planification est établie à des niveaux hiérarchiques différentes et pour des horizons plus au moins éloignés, selon les caractéristiques des décisions envisagées.

La planification des opérations se décompose en étapes et qui sont dérivées de la planification globale de toute la firme. Ces étapes sont illustrées comme suit:

Etapes de la planification des opérations

II-4- Le processus:

II-4-1- Définition d'un processus :

Est une collection, un ensemble de tâche ou d'opérations qui sont reliées par un flux de matières et qui transforment divers intrants en extrants utiles ; de plus, un processus doit permettre d'entreposer non seulement les matières, mais aussi les informations nécessaires à leurs transformations.

Pour le flux de matières, dans lequel la matière est déplacée d'un endroit à un autre, c'est à dire d'un lieu de stockage à un poste d'opération et vice versa ; d'un poste d'opération à un autre poste d'opération, ou d'un poste d'opération à un poste d'inspection. Ces déplacements peuvent être sous forme de manutention, à l'aide de machines, de transporteurs, etc. Ce flux de matières peut aussi être sous forme de déplacements de main-d'œuvre d'une activité à l'autre. Parfois, la même personne peut opérer plusieurs machines ou exécuter diverses tâches, comme dans les systèmes où il y a élargissement et enrichissement des tâches.

L'autre forme de flux, d'une importance capitale, est le flux de l'information. Il permet le couplage du système opérationnel au système de pilotage et vice versa. L'information contient l'ensemble des renseignements nécessaires au pilotage du système en terme de qualité, de volume, de temps, de lieu et de coûts. Parfois, certains informations suivent le cheminement de matières premières.

II-4-2- Les caractéristiques d'un processus de fabrication :

Les caractéristiques nécessaires pour la conception, la planification et le contrôle d'un processus de fabrication concernent le niveau de technologie, la capacité, la flexibilité, l'efficience et l'efficacité du système.

Le niveau de technologie correspond au niveau de sophistication des opérations, du processus, des techniques, des méthodes et des machines utilisées à chaque étape du système opérationnel. Cette caractéristique permet de saisir s'il y a importance relative dans l'utilisation de la main-d'œuvre ou dans celle du bien capital ainsi que le déplacement possible, dans le temps, de l'un vers l'autre. Le de la technologie dictera les liens entre chaque étape du processus et le choix des ressources nécessaires pour transformer l'intrant en extrant. De façon générale, la technologie choisie a des répercussions sur le type de produit à fabriquer, sur le volume et le niveau de qualité, sur le type de flux de matières et sur la nature même de la tâche à accomplir.

La capacité du système détermine le taux de production possible dans un agencement donné et permet aussi d'identifier si le système souffre de goulots d'étranglement à diverses étapes, ce qui empêcherait le processus de suffire à la demande planifiée.

La flexibilité se subdivise en trois catégories: la flexibilité-quantité, la flexibilité-produit et la flexibilité-délai. D'une part, la flexibilité-quantité mesure le degré d'adaptabilité du système face à des variations de quantité de produit. D'autre part, la flexibilité-produit mesure la souplesse du système à s'adapter à des modifications de produit ou à l'introduction de nouveaux produits. Enfin la flexibilité-délai mesure le temps de réaction du système face à une demande. Mesurer individuellement chacune des trois caractéristiques de la flexibilité est difficile, mais l'est encore plus lorsqu'elles sont regroupées.

L'efficacité(faire la bonne chose) mesure ce qui est réalisé par rapport à ce qui est planifié.

L'efficience (faire la chose de la bonne façon) mesure la valeur des extrants par rapport à la valeur des intrants.

II-4-3- Le design d'un processus de fabrication:

Le design d'un processus de fabrication ressemble en quelque sorte au design d'un produit: à partir d'une série d'idées on concrétise, à la suite de diverses itérations, un choix final de processus. L'important, c'est de reconnaître les spécifications des produits qui doivent être harmonisées avec les multiples méthodes disponibles pour les réaliser. Les étapes suivantes formalisent le design d'un processus:

L'analyse achat-fabrication;

La définition des opérations;

L'identification préliminaire des moyens;

L'analyse détaillée des moyens;

L'étude d'interdépendance des moyens;

Le choix final;

Le pilotage et le système d'information.

II-4-4- Interaction du produit et du processus:

Quoique de nombreuses références furent faites concernant l'interaction entre le produit et le processus, le concept mérite une attention particulière.

Il existe trois étapes de développement du processus, qui sont qualifier de non coordonnées, de segmentées et de systémiques, tandis que les trois étapes correspondant au développement du produit sont qualifier de maximisation de performance du produit, de maximisation des ventes et de minimisation des coûts.

Durant la première étape, les innovations de produit, stimulées par les besoins de concurrence, sont fréquentes; la diversité des produits augmente et la firme désire accroître la performance de ceux-ci en anticipant les besoins du consommateur. Face à la diversité et à l'instabilité des produits, le processus est modifier pour s'adapter aux caractéristiques nouvelles des produits, et doit être flexible, car il est largement composé d'opérations manuelles et non standards avec des équipements de type général plutôt que spécialisé. Le processus est alors qualifié de non coordonné, car les liens entre chaque activité du processus sont relativement lâche et imprécis.

Durant la deuxième étape, les designs de produit se stabilisent, quelques-uns commencent à dominer et la période de maximisation des ventes est entamée. Les produits entrent au début de leur phase de maturité, la concurrence sur le prix devient plus intense, le processus s'adapte par des innovations technologiques qui visent particulièrement l'efficience. Le processus devient plus spécialisées, plus standardisées et plus sujettes à des contrôles formels. Le processus est qualifié de segmenté, car l'intégration des opérations se fait particulièrement par le système de pilotage et chaque opération est améliorée en fonction d'elle-même et non en fonction de l'ensemble des opérations. Par contre, certaines opérations peuvent être fortement automatisées avec des innovations technologiques tandis que d'autres peuvent demeurer essentiellement manuelles et non spécialisées résultant ainsi en un système opérationnel segmenté.

Durant la troisième étape, le produit a atteint sa phase de maturité; sa diversité est réduite et le produit devient plus standardisé. La concurrence se fait sur une base de prix; les marges de profit diminuent; la firme se concentre sur la minimisation des coûts exigeant plus d'efficience. le processus est amélioré par des innovations qui réduisent les coût. Il devient plus automatisé et les investissements en machines plus élevés.

Toutes les opérations physiques dépendent alors des machines et le processus devient fortement intégré rendant même difficiles et coûteuses des modifications de produit. Le processus est qualifié de systématique à cause de sa forte intégration physique et de l'interdépendance élevé des opération; en effet, à cette étape, une modification de produit ou de processus, même minime, peut engendrer des modification importantes et coûteuses à chacune des autre activités du système opérationnel.

Ce modèle dynamique d'innovation de produit- processus montre bien l'interaction entre l'évolution du produit et l'évolution du design d'un processus. A chaque étape de développement, on constate la tendance progressive d'une forte flexibilité vers une forme de rigidité tant du produit que du processus; de même, cette tendance s'accompagne d'une faible préoccupation des coûts vers une exigence de forte efficience; et enfin, cette tendance de forte innovation mène vers une stagnation de l'innovation.

II-4-5- L'adaptation du produit et du processus:

Puisque le produit évolue selon une série de phases principales, le processus de fabrication pour ce produit puisse également par une succession d'étapes, pour ensuite s'adapter aux exigences du produit. Habituellement, le processus est conçu pour être souple au début. Puisqu'il doit s'adapter, il est faiblement productif et s'oriente par la suite vers une standardisation, une mécanisation, une automatisation accrue, pour tendre vers un processus continu, où il culmine. Ce processus continu, bien qu'il diminue le prix de revient, augment les dépenses d'investissement et, bien qu'il permette de fabriquer de grandes quantités de produits, demeure peu flexible. Il s'adapte difficilement et ses coûts de modification sont élevés.

La diversité, le degré de standardisation et la quantité de produits à fabriquer déterminent non seulement le processus de fabrication à utiliser, mais aussi le degré de productivité et de flexibilité pouvant être réalisé par une combinaison donnée. Un même processus ne peut satisfaire simultanément et économiquement les exigences de divers produits si ces derniers appartiennent à des étapes différentes de leurs cycles de vie et le processus doivent nécessairement former un ensemble homogène.

Le besoin d'adaptation du produit au processus et vice versa, mérite une attention constante. Par exemple, si le cycle de vie des produits évolue différemment de celui du processus, l'entreprise peut, soit segmenter son processus par rapport à ces cycles, soit avoir des processus distincts pour chaque gamme de produits, ou encore se spécialiser dans certains segments de production et de confier à des sous-traitants ses autres besoins. En somme, l'entreprise doit penser à la focalisation de ses opérations.

II-4-6- Les nouvelles technologies:

Un processus industriel peut avoir un certain nombre de caractéristiques selon la variété et la quantité de produits à fabriquer. Un processus peut être automatisé, flexible, adaptable, versatile ou posséder ces deux dernières caractéristiques à la fois.

Un processus automatisé est conçu de telle sorte qu'une machine puisse remplacer à divers degrés les activités de travail d'une personne. plus précisément, on entend par automatisation cet art et, de plus en plus, cette science des machines qui s'autocontrôlent au point d'éliminer en totalité ou presque les opérations manuelles. Le degré d'automatisation dépend de la capacité du système de diagnostiquer ses activités, de corriger un écart, d'activer et de terminer ses opérations sans intervention humaine. Plusieurs réalisations ont été produites en regard de l'usine de demain et ont comme source :

Le contrôle numérique " CN ".

Le contrôle numérique direct "CND".

Le contrôle numérique informatisé "CNI".

Les avantages des systèmes CN, CND, CNI sont en grande partie attribuables à la réduction des temps non productifs, c'est à dire les délais causés par la personne ou par la machine lors des mises en route, des remplacements d'outillage, des agencements d'opérations et de manutention; ce sont là des temps autres que le temps d'opération de la machine. Pour le contrôle et l'amélioration du temps d'opération de la machine elle-même, on utilise un système appelé contrôle adaptatif "CA". La CA mesure et contrôle les variables du processus même afin d'accroître le temps d'opération: par exemple, on pourrait tenter d'améliorer le taux d'enlèvement du métal dans le cas d'une machine- outil. La machine à contrôle adaptatif calcule ce que doit être la vitesse d'un outil en fonction du degré de dureté du métal, de la largeur et de la profondeur de la coupe, etc., et tente de rendre l'opération la plus efficiente possible.

Dans ce premier groupe de systèmes automatisés, il reste un dernier système à traiter, soit le robot industriel. Les robots remplacent le travailleur surtout dans des tâches difficiles, monotones et insalubres.

Le deuxième groupe de systèmes est celui des systèmes flexibles. Par flexible on entend système qui s'adapte à des changement rapides de mises en route, qui permet la fabrication de petite séries de produits et qui facilite la manutention de matières et de composants. Un système de fabrication flexible "SFF", parfois aussi désigné par la fabrication intégrée à l'aide de l'ordinateur consiste en un groupe de machines, généralement à contrôle numérique, interconnectées à un système de convoyeurs et d'appareils de transport de pièce. Le tout est organisé de sorte qu'un éventail de produits différents mais ayant des similitudes puisse être fabriqué, soit avec ou sans intervention humaine. Le SFF fait appel à deux concepts qui sont la localisation et l'aménagement : la fabrication cellulaire et le groupement technologique. Dans le groupement technologique, des pièces ayant des caractéristiques similaires sont regroupées en familles; dans la fabrication cellulaire, des machines différentes sont choisies et regroupées en cellules, de manière à ce que la cellule de machines puisse traiter les familles de pièces. En somme, un SFF est un système de fabrication cellulaire hautement automatisé où la fabrication et la manutention sont intégrées à un contrôle par ordinateur.

Le troisième groupe de systèmes concerne les systèmes adaptables, ainsi nommés car ils s'accommodent aux modifications de produits, à la création de nouveaux produits ou à des exigences nouvelles de la clientèle. La conception assistée par ordinateur "CAO" utilise l'ordinateur à des fins de création, de modification, d'analyse ou d'optimisation d'une conception, ce qui augmente la productivité du concepteur, améliore la qualité de conception et crée une base de donnée pour la fabrication. La fabrication assistée par ordinateur "FAO" se définit comme étant l'utilisation de systèmes d'ordinateurs pour planifier, diriger et contrôler les opérations de fabrication. L'ordinateur peut communiquer directement avec le processus afin de le surveiller, de le mesurer et de contrôler les variables clés. L'ordinateur peut être indirectement relier au processus - la communication est alors complétée par une personne- et fournir des plans, des horaires, des prévisions, des données pour alimenter les systèmes à contrôle numérique. L'alliance CAO-FAO ou CFAO permet, à partir d'une idée de produit, de détailler le dessin industriel, de spécifier la nomenclature du produit, de programmer le processus selon les besoins d'une machine à contrôle numérique, de fabriquer la pièce et d'exécuter d'autres activités de soutien telles que l'estimation des coûts, la planification du processus la gestion des stocks, l'ordonnancement.

Enfin le quatrième groupe est celui des systèmes versatiles, c'est à dire que le système peut fabriquer un grand nombre d'articles différents les uns des autre. La versatilité est l'antonyme de la focalisation et quoique souhaitable, elle comporte des coûts élevés. La plupart des nouvelles technologies déjà discutées, la CFAO, le CN etc., peuvent conduire à la versatilité; toutefois, un système peut être automatisé, flexible, adaptable mais sans être nécessairement versatile. Par exemple, une installation peut être fortement automatisée et conçu spécifiquement pour une gamme restreinte de produits de haute technologie: le système est automatisé, car il est conçu en fonction de l'utilisation des machines et non en fonction des personnes; il est flexible, car les séries sont facilement changeables au sein de la gamme restreinte de produits; il est adaptable, car pour cette gamme de produits, on peut y intégrer des changements dictés par le marché; enfin, il peut ne pas être versatile, car pour fabriquer gamme élargie de produits ou une variété différente d'articles, le système devrait être révisé et repensé.

Ces nouvelles technologies, comme nous l'avons constaté, comportent des avantages non négligeables pour l'entreprise qui les adopte. Ces avantages ressortent clairement dans la réduction des coûts d'exploitation; les coûts de main-d'œuvre par l'utilisation plus intense de la machine; les coûts d'espace et de machine à cause du taux accru d'utilisation des machines; les coûts de stockage à cause des temps plus rapides de fabrication et la quasi-élimination des stocks de produits en cours. Les avantages relatifs à la qualité sont reliés à la réduction des coûts d'exploitation: la nouvelle technologie donne une qualité uniforme et souvent supérieure à cause de la plus forte précision des machines améliorant le taux de transformation-matière, ainsi que réduction des chutes, des rejets et du réusinage. Combinés à ces éléments, les facteurs de rapidité et de fiabilité des livraisons s'accroissent surtout à cause de la vitesse des communications dans l'ordre idée- produit- processus- livraison. De toute évidence le gestionnaire de l'avenir devra se préoccuper davantage de la nouvelle technologie.

II-4-7- Révision et amélioration du processus:

Comme les produits, les processus aussi vieillissent ou subissent des changements dans le temps; on suggère de revoir le système opérationnel de façon périodique pour s'assurer qu'il demeure compatible avec la nouvelle technologie et avec les demandes sans cesse renouvelées par le marché ou la clientèle. Cette évaluation peut se faire par une audition du système opérationnel, des systèmes de pilotage et d'information et du système hiérarchique de prise de décision. Voici quelques exemples de questions pertinentes posées lors d'un audit: l'automatisation est-elle utilisée à son point maximal ? Peut-on libérer le système de ses goulots d'étranglement ? le volume de produit s'est- il accru de façon à utiliser une nouvelle typologie de production?

Dans ce genre d'étude pour l'amélioration du système opérationnel, un danger majeur guette le gestionnaire, les ajouts parcellaires. En effet, trop souvent, le gestionnaire ajoute une machine, ici et là, réorganise le flux des matières dans un département, ou modifie une procédure sans tenir compte de l'ensemble des opérations. L'ajout parcellaire corrige un problème immédiat, mais la somme de ces ajouts est rarement optimale. Pour corriger cette lacune, certaines entreprises, après avoir fait une audition du système de production, créent une équipe de gestionnaires de l'ingénierie du produit et du processus, de l'approvisionnement, de la production et des ventes. Cette équipe a pour mission de concevoir, dans ses grandes lignes et non dans ses détails, une usine qui utiliserait les dernières technologies de production en considérant les possibilités en approvisionnement et les exigences du marketing. Cette usine, sur papier, sert alors de référence pour corriger et améliorer les problèmes particuliers qui se présentent. En somme, cette approche est systémique; elle permet à la fois d'éviter les pièges de l'ajout parcellaire et offre une configuration qui aide à mieux positionner les améliorations dans un tout que serait l'usine de demain. (sommaire)

II-5- Usinage:

II-5-1- Définition d'un usinage :

Usiner c'est réaliser des pièces par enlèvement de matière pour respecter, avec des états de surface déterminés, des formes géométriques aux dimensions et positions respectives, exigées par le dessin de définition pour la fabrication, et ses commentaires (dessin et cahier des charges).

La valeur de rugosité admise, les tolérances de forme, de position et de dimension, situent les fourchettes dans lesquelles l'usinage satisfait les exigences déterminées par le dessin. Elles impliquent directement le choix, les règles à respecter, le mode d'usinage à adopter en fonction également des caractéristiques de la pièce : - sa désignation,

sa forme et son échelle,

ses dimensions et leurs tolérances,

son débit (nature du brut et ses dimensions),

sa matière d'œuvre,

ses surfaces usinées et associées,

ses traitements éventuels des surfaces : protection, thermiques, chimiques, thermochimiques,

les quantités de pièces à usiner.

II-5-2- Influences sur les usinages :

II-5-2-a- La pièce et sa matière :

L'élaboration de pièces coulées, soudées, forgées, matricées occasionne des tensions internes.

L'étirage de la matière oriente " les fibres" du métal surtout si la section est de faible épaisseur.

Des sections différentes de matière composant la pièce, ou des formes tourmentées, se comportent comme des éléments différents.

II-5-2-b- Les traitements :

Les traitements thermochimiques partiels (cémentation) obligent à des réserves de matière (surépaisseurs), dites de recouvrement, sur les parties qui ne sont pas traitées, ces mêmes parties sont découvertes (réusinées) avant la trempe et après la cémentation. Il faut prévoir cette dernière phase d'usinage.

Après la trempe, ou sur des aciers traités, ou pré-traités, (R>140 daN), l'usinage ne peut être assuré que par des outils abrasifs en céramique ou par électroérosion (revenu d'homogénéisation nécessaire après la trempe).

Divers recuits sont à envisager pour stabiliser le métal ou le rendre homogène.

II-5-2-c- L'outil :

L'outil doit posséder, afin d'être rigide et d'éviter les flexions et les vibrations :

la section maximale compatible avec l'usinage,

la longueur la plus courte possible,

les fraises à dentures multiples alternées,

le plus grand pas de denture possible,

le moins d'éléments intermédiaires dans son montage (douilles, rallonges, etc.).

Il faut surtout qu'il soit en excellent état, approprié à la matière à usiner et au travail à réaliser.

II-5-2-d- Montage et maintien de la pièce :

Le montage doit :

être rigide, indéformable,

assurer la mise en position isostatique de la pièce,

être solidement maintenue sur la machine,

permettre l'usinage complet,

permettre l'évacuation des copeaux,

permettre le contrôle en cours d'usinage,

éviter toute déformation de la pièce,

empêcher tout déplacement sur ses positions.

Sa forme et son encombrement doivent être connus du gammiste pour définir les diverses courses.

II-5-2-e- La machine :

D'elle dépendent directement la précision et les possibilités d'usinages (conditions de coupe, courses, puissance, capacités)

Les bancs et les tables des machines réagissent comme des poutres. Ils se déforment et fléchissent sous les poids et les efforts trop conséquents. Tout élément mobile, ou mise position sur la machine, se comporte comme s'il allait se dissocier de l'ensemble machine. Chaque élément forme un maillon de la chaîne des forces.

Il faut éviter d'inclure tout élément intermédiaire entre l'outil, la pièce et la machine afin d'utiliser au mieux les qualités géométriques et la rigidité.

II-5-3- Règles d'usinage :

Ces quelques recommandations peuvent aider à résoudre divers problèmes.

II-5-3-a- Références de mise en position :

Si possible utiliser :

la plus grande surface (première surface d'appui),

la plus grande orientation,

la ou les faces d'où partent les cotations (ou références),

la cotation en absolu (à reprendre éventuellement).

II-5-3-b- Déformations en cours d'usinage :

Les pièces très ouvragées (ouvertures, rainures, gros trous), minces, longues, coupées ou fondues en segments par l'usinage, coulées, soudées, forgées, matricées, subissent des fortes déformations géométriques, lorsqu'une seule face est usinée.

II-5-3-c- Conditions de coupe :

Un travail peu précis être réalisé sans attention particulière; dans le cas contraire il est parfois nécessaire de prévoir l'usinage suivant trois phases: ébauche, demi-finition, finition.

L'ébauche complète de toutes les surfaces usinées doit permettre de libérer les tensions et les déformations internes du métal crées par l'élaboration de la pièce.

Usiner les faces opposées à chaque fois que cela est possible (suivant la nécessité).

Eviter de créer d'autres tensions, car la coupe intensive écrouit la surface engendrée (le copeau minimal produit le même effet).

La demi-finition de toutes les surfaces usinées, y compris celles qui seront rectifiées ou grattées lors de la finition, assure une surépaisseur de matière identique et uniforme sur toutes les surfaces à finir (0.2 ou 0.3 mm).

La finition réalisée avec des outils de coupe en excellent état doit se faire pour toutes les pièces, avec les mêmes sens et valeurs de coupe, pour que les efforts soient identiques.

II-5-4- Etat de surface:

Défauts géométriques des surfaces:

Défauts dus à des écarts de forme et de position:

Ils proviennent de la déformation de la pièce pendant et après l'usinage, de brigades inadaptés, de la flexion, d'un mauvais guidage et de l'usure des organes de la machine.

Il sont irréguliers en forme et en amplitude (défauts de rectitude, planitude, cylindricité, circularité).

Défauts d'ondulation:

Ils sont réguliers, issus de l'avance par tour en fraisage, de vibrations de basse fréquence de la pièce ou de l'outil, généralement par manque de rigidité.

Défauts de rugosité:

Ils sont occasionnées par les stries des outils ou des sillons créées par l'avance de l'arête coupante, des marques d'outil ou des vibrations de haute fréquence.

Le mauvais état ou la mauvaise utilisation de l'outil de coupe accentuent ces défauts.

II-5-5- Ordonnancement de l'usinage:

Il faut définir un ordre chronologique de l'usinage qui doit être:

compatible avec les exigences du dessin et ses commentaires,

satisfaisant pour respecter toutes les qualités demandées,

technologiquement réalisable,

économique.

Cet ordonnancement contraint à certains respects d'ordres géométriques, technologiques, économiques, ou découle d'un préalable, une antériorité définissant les possibilités.

II-5-5-a- Contraintes d'antériorité:

Contraintes de cotation et de position:

Usinage d'une surface par rapport: au brut, à un axe et à une autre face.

Contraintes géométriques:

- Usinage orienté par rapport: à un axe, à un alésage et à une autre surface plus grande.

- Usinages: coaxiaux et symétrique.

Contraintes technologiques d'antériorité:

alésage tolérancé, après ébauche et demi-finition,

taraudage, après perçage,

lamage, chanfrein après perçage,

filetage, après cylindrage,

fente sciée, après alésage,

alésages sécants, usinage du petit, puis du grand, usinage du plus précis, puis l'autre,

chanfreins, avant la finition des alésages (bavures),

clavetages, après tournage,

centrage, avant cylindrage long,

etc.

II-5-5-b- contraintes technologiques:

Le respect des tolérances de fabrication < IT 7, oblige à considérer les paramètres suivants:

déformation de la pièce en cours d'usinage,

surépaisseur de réserve de matière pour les traitements,

surépaisseur de matière pour la finition après traitements,

efforts de coupe (vitesse, avance, profondeur de passe),

échauffements et dilatations possibles,

sections différentes dans la conception de la pièce,

maintien et entraînement de la pièce,

mise en position par rapport aux efforts de coupe,

rigidité de la pièce,

flexions des outils et outillages,

évacuation des copeaux,

refroidissement et arrosage,

chocs thermiques aux outils,

chocs mécanique à l'ensemble,

reprises d'usinage (références, mise en position).

II-5-5-c- Contraintes économiques:

Elles sont liées au coût de production. Les contraintes précédentes déterminent celles-ci en très grande partie.

Ils faut toutefois considérer certaines particularités complémentaires qui permettent de réduire le coût de la production:

ébaucher en coupant la section maximale de copeau compatible avec la section de la pièce, son maintien et la puissance de la machine;

tenir compte des intervalles de tolérance et des états de surface pour éviter de revenir sur une surface déjà usinée, qui par exemple peut être finie pendant la demi-finition;

limiter les longueurs de passe sur les pièces épaulées;

utiliser des outils différents pour les finitions en série;

éviter les reprises d'usinage. (sommaire)

II-6- Planification d'un processus d'usinage:

La planification d'un processus d'usinage vise la répartition des différentes étapes d'un usinage en fonction des besoins du fabricant, du processus existant dans l'atelier et des conditions d'usinages a respecté, et cela pour atteindre des objectifs de volume, de temps et de coûts.

Pour les besoins du fabricant, on doit tenir compte de : la nature, le nombre et la qualité des pièces à réaliser.

Dans un atelier peut exister des processus automatisés, flexibles, adaptables, versatiles ou possédant ces deux dernières à la fois.

Enfin les conditions d'usinage à respecter sont :

les influences sur les usinage:

la pièce et sa matière,

les traitements,

l'outil,

montage et maintien de la pièce,

la machine,

Les règles d'usinage:

référence de mise en position,

déformation en cour d'usinage,

condition de coupe,

Etat de surface:

défauts géométrique des surfaces,

Ordonnancement de l'usinage:

contraintes d'antériorité,

contraintes technologiques,

contraintes économiques,

Corrections de l'usinage:

corrections sur les dimensions,

corrections sur les formes,

corrections sur la coupe et l'état de surface,

corrections sur la finition,

Le gestionnaire de l'atelier utilise pour la planification d'un processus d'usinage des méthodes optimales, qui se caractérise par une modélisation des déplacements de la pièce à usiner et des informations nécessaires pour son usinage.

L'optimisation d'une configuration d'usinage est une opération complexe. Nous proposons de formaliser et d'exploiter les informations nécessaires à travers une modélisation orientée objet et l'utilisation d'algorithme d'intelligence artificielle. L'objectif de ce travail est de fournir un outil efficace d'aide à la décision en fabrication.

Ces travaux s'inscrivent dans le cadre de l'élaboration d'une application pour la planification et le contrôle du processus de coupe. Le principe retenu est de fédérer, dans un même outil, l'ensemble des données et méthodes issues des différents métiers liés à l'usinage par enlèvement de matière.

Plusieurs domaines de compétence sont utilisés dans le contrôle du processus de coupe. Chaque spécialiste d'un domaine a sa propre vision du problème. Les préoccupations de chacun n'étant pas les mêmes, les données manipulées sont bien souvent différentes d'un domaine à l'autre. Or, la maîtrise du processus de coupe nécessite la prise en compte de l'interaction entre les différente domaines. L'intégration de l'ensemble des connaissances dans une même banque d'informations facilement accessible et exploitable permettrait de simplifier et d'accélérer à la fois les travaux de recherches et les applications industrielles. Dans ce qui suit, on présentera une modélisation des connaissances nécessaires pour la configuration d'une opération d'usinage élémentaire.

II-7- Programmation orienté objet:

Le développement des langages d'expressions de connaissances associes aux systèmes-experts met l'accent sur la possibilité de constituer des conglomérats d'informations assertionnelles (faits) ou opératoires (règles, procédures) significatifs dans un domaine d'application déterminé.

La représentation des connaissances orientée-objets et la programmation orientée-objets ont pris corps depuis une dizaines d'années à partir de travaux et préoccupations variés;

Les langages orientés-objets offrent d'abord des possibilités pour structurer les connaissances assertionnelles (les faits des systèmes-experts) et opératoires (les règles des systèmes-experts, les procédures) en conglomérats significatif dans un domaine d'application; ces objets alliant connaissances assertionnelles et opératoires peuvent être organisés en réseaux hiérarchisés exprimant des dépendances entre attributs, valeurs d'attributs, attributs de valeurs, etc.…

Ces réseaux sont aussi bien déclarés directement par l'utilisateur que construits dynamiquement selon les termes des cascades d'envois de messages entre objets.

Les langages orientés-objets offrent donc à la fois des primitives de représentation sophistiquée (classes, objets, attributs, valeurs, méthodes…) et des primitives fondamentales d'inférence et contrôle d'inférence (héritage, envoi de message…).

On observe actuellement des tentatives de rapprochement entre la méthodologie des systèmes-experts et celle des langages orientés-objets (LOOPS, KOOL, MERING, LRO2, KEE).

Certains travaux mettent à profit l'approche orientée-objets avant tout pour représenter des bases de connaissances. D'autres privilégient la programmation orientée-objets des moteurs d'inférences eux-mêmes.

II-8- Choix d'une modélisation:

Aujourd'hui, la technologie orientée objets et les algorithmes de l'intelligence artificielle ont fait leurs apparitions dans les systèmes de gestion des bases de données. La structuration des données a travers d'objets hiérarchisés est apparue comme un moyen efficace pour le traitement des problèmes de modification. F.BARBIER et P.JAULENT montrent comment cette technique peut être efficacement utilisée pour résoudre les problèmes de productique intégrée (CIM computer integrated manufacturing) (BARBIER 1992).

Pour les techniques de modélisation orientée objets qui existe ont peut citer les systèmes experts et les OMT (Objet Modeling Technique) (RUMBAUGH 1991). OMT fournit une orientation graphique indépendante du langage de programmation utilisé. Nous utiliserons cette méthodologie afin de présenter notre modélisation de la base de données usinage. Cependant, afin d'améliorer la représentation des contraintes d'association entre différents éléments de la base de connaissances, nous proposons un enrichissement du formalisme OMT.

figure 1:

Exemple de contrainte

La figure 1 représente une plaquette et une matière usinée. Celle-ci génère les informations concernant le couple outil-matière qui permettront de retrouver le diagramme brise-copeaux, etc. Ce nouveau formalisme, appelé OMT-K, facilite la description et l'exploitation des contraintes.

II-9- Modèle d'usinage:

II-9-a- Création de la base:

La création d'une configuration d'usinage consiste à déterminer les règles (entité d'usinage) et les conditions de coupe (profondeur de passe, avance,….) pour une opération élémentaire. Ces conditions de coupe sont fonctions des méthodes et paramètres relatifs aux machines, outils et pièces liés à l'opération. Nous présentons ici une structuration de ces informations et des contraintes associées à l'aide du formalisme systèmes experts. Nous allons détailler la structuration de l'outil, la logique suivie étant la même pour les autres éléments dans l'opération.

Les règles de calcul applicables aux outils permettent une subdivision en deux catégories: les outils à coupe continue et les outils à coupe discontinue (WEILL 1971). La modélisation présentée dans la figure 2 montre les caractéristiques associées à ces catégories:

Figure 2

Modélisation des catégories d'outils

La géométrie d'un outil est primordiale pour déterminer sa capacité à réaliser une forme géométrique.

Le schéma de la figure 3 présente une partie du modèle permettant de stocker les informations utiles pour le choix d'un outil.

Ces deux structurations permettent la description complète des différents types d'outils.

Ainsi l'outil de type fraise à surfacer, héritant à la fois d'une fraise et outils à coupe discontinue à plaquettes, possédera toutes les informations nécessaires à sa mise en œuvre dans une opération d'usinage.

Figure 3

Modélisation des contraintes géométriques.

II-9-b- Exemple d'utilisation:

Nous prendrons comme exemple le chariotage- dressage d'un diamètre 30 g6, dans un matériau C35 avec une rugosité Ra=3.2.

Le tableau 1 montre le traitement de ce cas. Chaque test de contrainte restreint l'ensemble des élément de la base, comme le choix d'outils, de manière linéaire ou imbriquée, par exemple,

La validation d'un ensemble d'outils entraîne l'élimination des machines inadéquates.

La validation de l'ensemble des contraintes permet d'obtenir la liste des configurations possibles.

Etape	Contrainte
1	Compatibilité outils de la base et forme à réaliser: outil pouvant charioter- dresser ou réaliser la forme (solutions exhaustives). rayon de bec < rayon de raccordement.
2	Compatibilité état de surface: Ra calculée < Ra souhaitée. Implique le calcul de l'avance…
3	Compatibilité entre avance et diagramme brise-copeaux: - avance mini < avance calculée < avance maxi.
4	Compatibilité entre vitesse de coupe et matériau usiné: - Nuance de carbure.
5	Compatibilité entre fréquence de rotation et capacité machine.
6	Etc.

Voir figure ( procédure d’une configuration et identification d’usinage )

II-9-c- Implantation du modèle:

L'exploitation du modèle de connaissance est obtenu à l'aide de l'application des systèmes experts réalisée pour cette étude. Celui la est un outil permettant l'acquisition et l'exploitation rapide de connaissances. L'application dispose de divers modules. Le module principal facilite la création et la gestion d'une base de la connaissance. L'utilisateur dispose d'une interface graphique pour la saisie des classes du modèle (Matière, Outil, pièce, etc.). A partir du modèle de connaissance définie, l'application génère automatiquement l'ensemble des interfaces permettant la saisie des objets de la base (la matière C35, l'outil à charioter- dresser à 95° SCLCR 1010E06, etc.).

En plus du module de saisi, l'application des systèmes experts dispose de modules afin d'exploiter les données de la base. Cette exploitation se fait au travers d'un contexte contenant des objets définis partiellement ou entièrement.

Le premier module permet d'évaluer les méthodes de calcul associées aux objets (exemple: temps d'usinage pour une opération). L'utilisateur dispose pour cela d'un système d'aide interactif pour la recherche des données nécessaires au calcul demandé.

Un deuxième module exploite les contraintes du modèle de connaissance. Pour une opération d'usinage, le système va rechercher l'ensemble des contraintes liant les différents objets en présence dans l'opération (la forme à réaliser avec l'outil, les compatibilité entre les ressources machine outils plaquettes, etc.). La configuration de l'opération consiste ensuite à trouver les objets vérifiant toutes ces contraintes.

Enfin, un troisième module est à l'étude. Celui-ci est basé sur l'exploitation d'algorithme de raisonnement à base de cas. Il permettra la réutilisation d'expériences passées.

II-9-d- Conclusion:

L'entité de réalisation, indépendamment de la notion d'objet de base identifié par le concepteur et le fabricant, peut être le noyau commun d'une représentation multi-points de vue. L'utilisation d'une représentation sous forme de graphe conceptuel peut permettre à chacun des acteurs, concepteur ou fabricant, de définir assez facilement les relations entre les éléments de la conception et ceux de la fabrication. L'instanciation automatisée des paramètres associés à l'entité de réalisation pourra ainsi permettre au concepteur d'être informé des possibilités d'obtention et de réalisation au fur et à mesure de la définition du mécanisme. Ce point suscite actuellement un volumineux travail de recherche car il influe sur la modélisation de l'information de conception. (sommaire)

II-10- L'intelligence artificielle:

II-10-1- Définition de l’intelligence artificielle

On désigne sous le terme d’intelligence artificielle l’élaboration de procédures automatiques de recherche de solution pour diverses classes de problèmes. Les procédures sont exprimées sous forme de programmes exécutables par les ordinateurs. Les types de problèmes auxquels ont été appliquées ces méthodes sont l’apprentissage de jeux (dames, échecs) et la démonstration de théorèmes. Depuis le début des années soixante-dix, de nouveaux domaines sont abordés: résolution de problèmes (aménagement d’horaires, optimalisation de parcours, de cycles de fabrication), diagnostic (en médecine), reconnaissance de formes et analyse d’images, reconnaissance de la parole et compréhension du langage, programmation de l’action...

La façon dont ces conduites, indiscutablement intelligentes, sont analysées et représentées dans le langage de la machine a nécessairement des répercussions sur la façon de concevoir et d’analyser l’intelligence humaine, et cela pour deux raisons. La première est que, dans bien des domaines, la mise au point de programmes intelligents repose sur l’observation de la façon dont procèdent les humains (jeu d’échecs, diagnostic médical, en particulier) et nécessite une analyse plus fine des connaissances et procédures utilisées que celle qui était pratiquée jusque-là par les psychologues. La seconde est que les techniques de simulation sont un outil très efficace pour mettre à l’épreuve les hypothèses faites par les psychologues sur les mécanismes du raisonnement.

II-10-2- Historique de l'intelligence artificielle:

L'intelligence artificielle fête son 44éme anniversaires, sa naissance officielle remonte au mois d’août 1956, à la conférence tenue a DARTHMONTH collège, au cours de laquelle J. McCARTHY donna à la discipline le nom de l’intelligence artificielle, il se proposa d’explorer en compagnie de M.MINSKY, A.NEWELL et d’autre, la conjecture selon laquelle tout ce qui relève de l’intelligence artificielle pour être décrite avec suffisamment de précision pour être réaliser dans une machine.

Les premières années furent marquées par quelques apports et surtout beaucoup d’optimisme, l'estimation était fausse, il fallut au contraire une dizaine d’années de maigres résultats pour bien appréhender les difficultés énormes de ses problèmes et élaborer des stratégies d’approche. La fin des années soixante a été plus productive et a mené un véritable décollage de la discipline. On y retrouve entre autres résultats le principe de résolution et les algorithmes heuristiques (résolution de problème de PUZZLE avec écart situation objectif etc.).

La décennie suivante fut riche en contribution. Elle amena les bases essentielles en représentation de la connaissance et les premiers résultats sur les problèmes difficiles, tels que l’apprentissage par ordinateur, la compréhension des langages naturels, le raisonnement sur le temps en situation évolutive ou incertaine. A cette époque apparurent également une méthode de résolution et des outils pour le développement des applications réelles au systèmes experts, perception-vision par ordinateur, robotique, interface homme machine compréhension de la parole et langue naturelle en contexte restreint, environnement de programmation et première machine de traitement symbolique

Les années 80 concrétisèrent ses résultats. Au niveau de la recherche en intelligence artificielle, on dispose d’une plus grandes maîtrise des outils et des résultats fondamentaux acquis et d’une perception plus précise des problèmes scientifiques ouverts et un leur difficulté. Au niveau de l’application on assiste à la première commercialisation et la maîtrise de la technologie correspondante. L’exploitation abusive d’un phénomène de mode autour de l'intelligence artificielle, très négative pour la discipline, est fort heureusement en cours de dépassement (intérêt et la demande peu informé du public ont conduit à l’ajout du qualificatif <<intelligent>>, comme argument commercial, avec la promesse de tout résoudre).

II-10-3- Apport et domaines d’application de l'intelligence artificielle:

Les fondateurs de l'intelligence artificielle revendiquent pour leur discipline de nombreuses retombées indirectes principalement en informatique. Cela va de l’exploitation des ordinateurs en temps partagé jusqu’aux jeux vidéo et leurs techniques graphiques, en passant par les éditeurs de traitement de texte

L’intelligence artificielle a transformé l’ordinateur de simple calculateur numérique en un puissant outil d’investigation scientifique : de nombreux mathématiciens remplacent déjà dans leur travail le crayon et la et la feuille par des systèmes informatique traduits sous langage de l’intelligence artificielle ; tous ceux qui modélise par des maths. Seront plus en plus amenés à en faire autant. Un développement des techniques de raisonnement qualificatif et de raisonnement par analogie s’avérera sans doute utile pour des physiciens et d’autres scientifiques.

Les applications de l'intelligence artificielle relevant de son domaine propre sont aujourd’hui nombreuses : les systèmes experts, les interfaces homme machine, la vision par ordinateur, la robotique, productique et les diverses taches assistées par ordinateur (conception, traduction, etc.….)

De nombreux systèmes experts sont actuellement opérationnels. La médecine est un domaine privilégié d’application de nombreuses taches du type diagnostic d’incident ou de consultation (de chimie de la géologie, mais aussi de justice et de finance).

Enfin, en analysant et en formalisant les processus de description et de résolution de problème et en donnant un contenu algorithmique rigoureux à la notion de l’heuristique, l’intelligence artificielle éclaire la démarche de tout résolveurs de problèmes, chercheurs scientifiques ou autres, et apporte une contribution aux disciplines qui s’intéressent à l’analyse de cette démarche.

Intelligence artificielle est ainsi depuis quelques années un fait de focalisation des médias (publiques et scientifiques), on s’interroge sur son existence en tant que description scientifique sur ses butes, son champ d’investigation, sur ses limites qu’elle pourrait atteindre, sur ses applications actuelle ou dans l'avenir.

Le concept de l’intelligence artificielle est très complexe et relatif ; ainsi il est très difficile de le définir, cette difficulté n’est propre à l’intelligence artificielle; Comme disait un spécialiste : << une discipline scientifique ne se définie pas, elle se constate >>. Or l’intelligence artificielle constate bel et bien, a travers plusieurs milliers de chercheurs, y consacre leurs efforts et éventuellement la font progresser.

Ces constatations rassurantes sur le dynamisme de l’intelligence artificielle ne permettent ce pendant pas de comprendre de quoi il s’agit; il faut préciser quel est le bute de la discipline, quels sont les problèmes qu’elle pose, et comment elle les abordent. En simplifiant, on peut distinguer deux thèse relativement contrasté; l’une considère l’intelligence artificielle comme une branche de l’informatique et l’autre comme une science cognitive .

II-10-4- L'intelligence artificielle science cognitive :

Comme les disciplines scientifiques le bute de l’intelligence artificielle est de comprendre les phénomènes et les processus qui interviennent dans son champ d’investigation, cela donne un raisonnement qui attribut à l’intelligence artificielle l’éventualité de comprendre les mécanismes de compréhension, cette compréhension passe par l’élaboration d’un modèle suffisamment précis pour admettre une description mathématique (programme).

Les chercheurs de l'intelligence artificielle disent <<un programme sur tel ou tel mécanisme est à la foie un modèle de ce mécanisme et une expérience qui est valide ou non invalide le modèle proposé suivant le comportement fonctionnel du programme >>.

D’autre science s’intéressent à ce champ, ce sont les sciences cognitive (psychologie, linguistique, épistémologie, neurosciences), ce pendant l’intelligence artificielle vérifie ses modèles et ses théorie sur la connaissance et le raisonnement, non pas en expérimentant le sujet humain (comme le fait les neurologues), mais programmer des calculateurs; alors de la l’intelligence artificielle se distingue d’autres science cognitive par son outil d’investigation qui est l’ordinateur.

Au delà d’une simple résolution numérique ou une description précise par des formules, mais lorsque le domaine devient plus complexe où les problèmes sont décrits sous forme discrète, l'algorithmique demande obligatoirement l’aide d’un ordinateur, même de concevoir des architectures pour des machines mieux adapter à quelque grands problèmes

II-10-5- L'intelligence artificielle est une branche informatique :

Par d’autres chercheurs l’intelligence artificielle l’ordinateur n’est pas seulement un outil de recherche, mais il est l’objet de recherche <comment rendre l’ordinateur plus habille> ? Telle est la question fondamentale, on cherche d’augmenter la vitesse et la précision des calcules des ordinateur.

Alors quelque branche de l’informatique a l’aide des techniques préoccupe de cela :

Exploitant la possibilité propre de l’ordinateur pour faire réaliser des fonctions qui nécessite de l’intelligence, ou des taches considérer depuis long temps comme faculté humaine

On résume que l’intelligence artificielle cherche à concevoir des programmes pour des machines en mesure de traiter des problèmes pour lesquels on ne connaît pas de méthode de résolution directe assurante.

II-10-6- Systèmes de règles:

II-10-6-1- Les systèmes à base de règle :

Que ce qu’un système expert ?

Selon EDWART FEIGENBAUME (Université de STANFORD, U.S.A.) les systèmes experts sont des programmes conçus pour raisonner habilement à propos de tâches dont en pence qu’elle requière une expertise humaine considérable.

En vérité cette définition et assez peut éclairante: un logiciel représentant un algorithme mathématique subtil, par exemple pour résoudre toutes les équations polynomiales de degré inférieur à dix, raisonnement il habilement ? la tache réaliser par l’algorithme requiert certainement, une expertise humaine considérable; faut il pour autant parler de système expert ? quelle est la nouveauté introduite par cette expression par rapport à tout les logiciels, de quelque envergure produit par des informaticiens ?

La définition de EDWART FEIGENBAUME laisse autant de perplexe que les systèmes experts existant n’utilise que le schémas très rudimentaires de raisonnement; en effet, la modélisation, en vue d’une exploitation informatique, des diverses formes de raisonnement naturel n’en est qu’à ses débuts.

En vue de cerner la notion de système expert, nous considérons trois points de vue complémentaire :

le rôle dévolu à de tels système dans la prise en charge de certaine activité intellectuelle humaine.

le type d’organisation proposé pour accueillir et exploiter les différentes connaissances d’experts humains sur le domaine particulier.

le mode d’invocation des connaissances pris en considération par les experts pour exprimer leur expertise à l’intention du système

II-10-6-2- Rôle des système experts:

Lorsque le processus intellectuel, par lequel un humain évalue une situation ou prend une décision, est précisément modélisé (il ne reste plus le choix non définie), il est relativement aisé de le programmer. C’est le cas, par exemple dans le domaine de la comptabilité, et le calcule scientifique ou la commande numérique des machines –outil. Nous considérons pas ici, que le logiciel résultant d’une telle programmation soient des système expert.

Dans certain domaines d’application important, tel que diagnostic médicale, l’orientation scolaire, la justice il est largement fait appel à des connaissances éparses, parcellaire souvent d’origine expérimentales ou heuristique. des sciences sociales ou des sciences de la vie, le savoir faire des experts humains n’est suffisamment structuré pour que l’on dispose d’algorithme représentative de ses activités.

Dans ces domaines, le savoir faire des spécialistes semble alors plutôt représentable comme un ensemble d’unité de travail chacune étant approprié pour une classe de situation. chaque unité appelé règle décrit une étape possible du raisonnement de spécialiste du domaine considérer.

Dans ces domaines il est important de pouvoir aisément compléter réviser l’ensemble des unité de savoir faire. Ceci conduit à les considéré comme un type particulier de donnés qui seront exploiter par un programme relativement général appelé moteur d’inférence ou machine déductive

II-10-6-3- Composant d’un système de base de règle :

Le système comporte toujours:

Un langage d’expression des connaissances.

Une structure d’accueil pour la connaissance spécifique d’un domaine d’application qu’elle que soit directement accueilli ou fournie par un expert ou accumuler par le système lui même au fil des expérimentation .

Un moteur d’inférence

II-10-6-3-a- Le langage d’expression de la connaissance:

D’une manière interactive le système offre aux opérateurs la communication la plus confortable à comprendre dans le cas d’un entretien du système (cas d’un experts), ou de l’utilisation (cas d’une consultation).

II-10-6-3-b- Structure d’accueil pour la connaissance :

Les éléments de la connaissance sont organiser en une base de donné(connaissance ).

On distingue deux :

La connaissance assertionnelle décrivant des situation considérer établit ou a établir.

La connaissance opératoire (savoir faire), (méta-connaissance); action a accomplir lorsque telle situation est établie (unité de savoir, ou des règles) elle se représente par des expressions partant sous un ensemble d’informations relativement restreints pour qu’elles soient comprise aisément par l’usagé.

II-10-6-3-c- Le moteur d’inférence :

C’est un programme qui met en œuvre des mécanismes généraux de décomposition des connaissances assertionnelle et des connaissance opératoires.

II-10-6-4- Organisation de principe d’un système expert:

( flèche simple: commande; flèche double: donnés et résultat).

La rédaction <associative >des règles :

La formulation d’une règle évoque un mode d’accès associatif, dans ce mode on désigne une information non pas par étiquette ou pointeur par donné d’un fragment (de l’information) c'est à dire chaque règle est définie ou rédiger d’une manière quelle définit ses effet.

Les condition de déclenchement (dans quel cas ou situation cette règle est utilisable ou applicable).

Alors pour sélecte une règle on ne fournie pas un nom individuel mais un ensemble des faits compatibles avec les conditions de déclenchement de la règle.

La comparaison entre les conditions de déclenchement des règles et les fais considéré à un instant donné (selon le cas, des fais supposé établit ou fais a établir) permet éventuellement de filtré les règles pour retenir certaines.

II-10-6-5- Principe de fonctionnent des moteur d’inférence :

II-10-6-5-a- Cycle de base :

La connaissance opératoire représentant le savoir faire de l’expert réunie des informations qui sont souvent représentées sous forme de règles .(forme de représentation des connaissances opératoires).

La représentation de chaque règle réunit des informations relatives aux conditions de déclenchement (déclencheur de règles) et des information relative aux effets des résultats du déclenchement de la règle (corps de la règle).

La règle =<déclencheur >+<corps>

Lorsque le cycle est lancé, la base de connaissance contient des informations représentative des problèmes à traiter:

Les faits avérés et faits à établir ( expression du problème ou buts )

La connaissance opératoire ( la base des règles ).

Ces cycles sont enchaîné par le moteur d’inférence et cela se fait en deux phase:

Evaluation;

Exécution.

II-10-6-5-b- Phase de l’évolution

Le moteur détermine s’il existe une base de règles courante des règle des à déclencher au vue de l’état courante de base de faits si oui quelle sont les règles pour ça, cette phase comprend trois étape :

La sélection;

Le filtrage

La résolution de conflits

II-10-6-5-c- Sélection ou la restriction :

La première étape de la phase dévolution , détermine , a partir d’un état présent ou passé de la base de fait et d’un état présent ou passé de la base des règles , un sous ensemble Fi de la base des faits et ensemble de règles Ri de al base des règles qui , a priori , méritent d’être lors de l’étape quoi suit

Une technique courante consiste à exploiter les connaissances éventuellement disponible sur la répartition des faits et des règles en familles particulière .Quelque fois , les connaissances , permettant de distinguer faits et règles sont directement liées aux domaine

II-10-6-5-d- Le filtrage :

Dans cette étape le moteur d’inférence compare la partie déclencheur de chacune des règles Ri par rapport à l’ensemble des faits Fi donne un sous ensemble qui est R2 de Ri rassemble des règles jugées compatible avec Fi c'est à dire celle que les condition de déclenchement on été jugées satisfaites (vue différent critère selon le système ) par l’état Fi ; R2 est appeler ensemble des conflits .

II-10-6-5-e- Résolution des conflits :

Le moteur détermine les ; soit l’ensemble R3 de R2 qui doive être effectivement déclencher , si R3 est vide il y auras pas de phase d’exécution .Le choix des règle n’a pas de relation avec le contexte des règles , où les règles sont donné en liste , le choix se fait sur la base de prendre en considération , l’application point vue moins de complexité ( moins de condition à vérifier , moins de variables à fixer avant le déclenchement certaine sont plus fiable et des autres leur emplois est moins coûteux

II-10-6-5-f- Représentation d’un moteur d’inférence: BR et BF sont respectivement les base de règles et de faits.

II-10-6-6- Exemple d’organisation d’un système expert:

1-Le système d’identification pose des questions , tire des conclusions et des avis

2-Le système d’explication répond aux questions de l’utilisateur et tente d’expliquer ses avis .

3-Le système d’acquisition permet à l’expert de modifier ou ajouté des règles .

II-10-7- Exemple d’une modélisation d’un usinage:

(d’usinage d’un axe s’effectuant sur un tour parallèle) :

III- Planification des tâches dans un atelier:

III-1- Définition d'un atelier :

C'est un niveau d'organisation productrice assez important. Capable de produire soit un niveau de sous-ensemble assez élaborés, soit un nombre important de référence de pièce.

La conduite d'un atelier nécessite:

La connaissance précise des capacités et de la réactivité de chacune des cellules , surtout si certain produit doivent transités par plusieurs d'entre elle.
Une vision aussi clair que possible de charge de travail à venir afin d'ordonner au mieux les lancements de fabrication.

L'autonomie d'un atelier varie de quelque jours a quelques semaines, selon la taille et le contexte. Un atelier peut se composé d'une jusqu'à n cellules.

La taille d'une cellule est variable selon l'activité, elle corresponde au niveau de la responsabilité d'un contremaître. Elle est caractérisée par:

Une autonomie de quelque heur.
Les indicateurs de son activité sont au petit niveau de statistique ( quantité produise, effectifs présent, temps d'arrêt ………).

La cellule est constituer de plusieurs postes de travail en petit nombre. Ces postes sont réunie selon deux critères :

Orienté produits (logique ): de poste de nature différentes.
Orienté mètres (géographiquement): des postes semblables ( fraisage, tournage )

Exemples: - Cellule de fraisage.

Une linge de presse.
Une rangé de robot.

Le poste constitue le niveau le bas des moyens de production, et qui peut être :

Une machine outil.
Un centre d'usinage.
Un poste de travail robotisé.
Une presse d'injection.
Une presse d'emboutissage.

Le poste de travail se caractérise par :

Un emplacement très localisé.
Type précis de travail.
Autonomie de travail qui se limite à la pièce, ou à un petit lot en cours, et à la pièce ou au lot suivant.
Commande locale qui permet d'assurer les mouvements nécessaires pour différentes opérations.
Par un petit nombre d'événement simple ( début, fin de cycle, pièce bonne, pièce mauvaise).

Le regroupement de plusieurs ateliers donnera une usine. Cette dernière est le niveau le plus élevé d'une structure de production. Ce niveau est un niveau de synthèse nécessaire à l'appréhension du contexte et au prise de décision .

L'autonomie d'une usine est en générale le mois. (sommaire)

III-1-1- Différents types d'atelier:

III-1-1-a- Atelier traditionnel:

c'est un atelier qui capable de fabriqué une grande variété de produits. la circulation des produit est imposée par l'implantation des machines outils et la disponibilité du personnel qualifier. Ce personnel est l'élément dominant qui va respecté la qualité du produit et le respect du délai . le problème qui se pose réside dans la maîtrise des coûts et des délais de production.

III-1-1-b- Atelier spécialisé:

c'est un atelier pour des séries de produit suffisamment important, la structure de production est étudier et implanté pour le produit. La circulation du produit impose l'implantation des moyens de productions, et l'affectation des ouvrier, et cela d'une façon durable. Et elle est assurée par des moyens de manutentions automatiques. Grâce à un système de surveillance et d'exploitation, le flux et le processus de fabrication peuvent être maîtrisé en temps réel. C'est un ensemble productif très efficace, dans la réussite dépend:

De la fiabilité des prévisions de vente des produits.
De la rigueur et de la méthode avec les quelles sont conduite les études conservant les moyens à mettre en place.
De la précision et du respect du planning de mise en route et de mente en cadence dont dépend la réussite du lancement commercial du produit.

III-1-1-c- Atelier de fabrication en chaîne:

c'est un atelier où le produit domine l'opérateur et la machine, car il impose sa cadence et sa gamme de fabrication obligatoirement linéaire. Une chaîne de production devienne extrêmement complexe à maintenir lorsque le nombre d'option et de variante de produit augmentes.

III-1-1-d- Atelier flexible:

il permet la production automatique de pièce de types divers et en quantité variables. Les opérateurs n'interviennent pas directement dans le processus de fabrication et limitent essentiellement leurs interventions à l'entretien; l'ordonnancement de la production est géré par un système informatique. (sommaire)

III-2- Planification des tâches dans un atelier:

La planification des tâches ne pourrait être optimale sans prendre en compte l'aspect dynamique de l'atelier de fabrication, à savoir:

- la disponibilité des outils de fabrication en magasin.

- la disponibilité de la matière première

- l'ordonnancement entre procédés de fabrication, notion d'îlot de fabrication

- l'ordonnancement à l'intérieur de chaque procédé

- le transport et la manutention à l'intérieur de l'atelier

Cependant, après une planification initial, les entreprises modifient leurs planifications de temps à autre leurs diverses installations. Elle sont rendus nécessaires:

Pour adapter les installations à des changements dans la gammes de produits réalisés ou dans les processus de production;
Pour améliorer la productivité de ces installations à la suite de changements de méthodes;
Pour éliminer des goulots d'étranglement;
Pour permettre l'introduction de nouvelles approches ou méthodes de pilotage telle l'approche zéro stocke.

Une planification approprié des tâches vise à rechercher la meilleur solution concernant:

Les distances que les membres du personnel ont à parcourir pour l'exécution des tâches auxquelles ils sont affectés: vers les magasins de pièces ou de matières premières, vers le bureau du contremaître, les point d'inspections si on doit y amener le produit fini;
Les distances que les matières (y compris les pièces, les sous-ensembles, les produits en cours et les produit finis) ont à parcourir afin de simplifier la manutention, d'éliminer ou de réduire le besoin de stockage inter-étapes et les risque de bris ou de détérioration des pièces, produits en cours ou produit finis;
Le cheminement des matières afin de réduire les temps d'exécution;
La flexibilité pour accommoder les changements (prévus ou imprévus) dans la demande, les procédés et méthodes de travail, et les possibilités d'expansion future;
La satisfaction des travailleurs et leur bien-être physique;
La surveillance de toutes les opérations;
L'utilisation des espaces.

(sommaire)

III-3- Différentes tâches dans un atelier:

Les tâches essentielles dans un atelier sont :

L'organisations des différents services de l'atelier (réception, expédition, fabrication, contrôle, sécurité).
La programmation de l'usinage et du contrôle.
La manutention des pièces et des matières,
La circulation du personnel, des pièces, des matières et parfois l'atelier exige un la circulation des équipements de fabrication.
L'organisation de la fabrication (BM, le traitement, l'usinage, l'assemblage).
Le contrôle de la production (inspection, test et contrôle de qualité).
La préparation.(des outillages, des outils, des montages, des montages modulaires, des pièces, des palettes).
La gestion des stocks.
La surveillance des travailleurs.
Le contrôle ou la commande de processus, qui est nécessaire à la coordination et à la régulation des activités physiques.

Le chois et l'utilisation de ces tâches diffèrent d'un atelier à un autre et sa selon l'aménagement qui existe au sein de l'atelier. Et pour cela on va définir la relation qui existe entre un aménagement et les différentes tâches dans un atelier.

(sommaire)

III-4- Relation entre un aménagement et les différentes tâches dans un atelier:

On entend par aménagement d'une usine, d'un atelier ou d'une zone de montage l'agencement de l'emplacement des services ou atelier de l'usine, des machines, des postes de travail et des points de stockage dans les zones de travail ainsi que, le cas échéant, des bureaux et des installations divers destinées au personnel les une par rapport au autres.

Les caractéristiques d'un aménagement valable permettent l'exécution des opérations efficacement et en toute sécurité en prenant en considération la satisfaction des employés.

L'aménagement peut affecter la capacité d'une unité de production et la productivité du personnel et des équipements vu qu'il affecte le cheminement des matières et des personnes, la manutention et le stockage.

L'objectif d'un aménagement est l'accroissement de la productivité et de la qualité des produits par une utilisation adéquate des espaces disponible et l'agencement rationnel des services et des équipements au sein de ceux-ci.

III-4-1- Différents types d'aménagements utilisés dans les ateliers:

On peut aménager une unité de production de plusieurs façons. En général, l'aménagement peut être linéaire, fonctionnel, fixe ou cellulaire(ou par regroupement de technologies).

En pratique, il existe des aménagements hybrides, combinaison de deux types ou plus d'aménagement. A titre d'exemple, une usine peut être aménagée à la fois de façon linéaire et de façon fonctionnelle. de plus, avec l'introduction de l'ordinateur dans les usines, un nouveau concept relié à l'aménagement s'est développé, soit l'atelier flexible, appelé aussi atelier souple.

III-4-1-a- Atelier avec un aménagement linéaire:

Il est axé sur le produit et sur la continuité de son cheminement. Il est généralement adopté lors d'une production en série, où l'on a une faible variété de produit fabriqués en grandes quantités (flow shop). Dans ce type d'atelier, on retrouve des tâches et des opérations automatisée et de plus en plus robotisées. La manutention du produit, qui suit le même parcours dans la même direction, peut être facilement mécanisée ou on peut utiliser des installations (convoyeur, chutes, etc.) réduisant ou même éliminant l'intervention humaine. Pour ce type d'atelier la séquence des tâches et des opérations est établie une fois pour toutes, les stocks de produits en cours sont presque éliminés réduisant ainsi les besoin en espace, les risques de détérioration, la main-d'œuvre directe est généralement moins spécialisée et le besoin de surveillance du personnel est réduit. La qualité des produits peut être contrôlée automatiquement, tout au long de la chaîne. Mais ce type d'atelier possède des certains désavantages: le coût initial de l'installation, le faible taux d'utilisation de certains équipement, l'ennui crée chez les opérateurs par la monotonie due à la répétitivité des mouvements, le rythme imposé aux opérateur par la cadence de la chaîne, les risques d'arrêt total ou de ralentissement à la suite d'un arrêt à l'un des postes de travail où se crée alors un goulot d'étranglement, la difficulté de distribuer le travail également à tous les postes (équilibrage des chaînes), il est peut flexible, la surveillance de la qualité du produit doit être de plus prés, à cause de la cadence parfois élevé et de l'automatisation de plusieurs contrôles, l'opérateur n'a pas le temps de s'attarder à examiner attentivement ce qu'il produit. Certaines chaînes suivent la cadence des opérateurs. Dans d'autre systèmes, la chaîne a une cadence fixe mais chaque opérateur suit sa propre cadence.

Donc pour la planification d'un telle type d'atelier le gestionnaire trouve des facilités concernant la planification de certaines tâches: la manutention, la circulation, le contrôle, gestion des stocks, la surveillance du personnel et la fabrication parce quelle vont être planifier qu'une seul fois avant de lancé la production, mais des problèmes sur les cas d'urgences, telle que l'arrêt imprévisible d'un poste de travail.

III-4-1-b- Atelier a aménagement fonctionnel:

Il est généralement adopté quand on fabrique un grand nombre de produits divers en petites quantités (atelier à façon, atelier sur demande ou job shop). Dans ce type d'atelier, la planification est basé sur les procédés ou les fonctions. En effet, on regroupe ensemble tous les équipements et installations diverses servant à la même fonction.

L'avantage d'un tel atelier est l'utilisation optimale des équipements. De plus, il permet l'achat d'équipements à usages multiples vu la variation des opérations a exécuter sur les divers produits. Les employés sont regroupés par spécialité; la non répétitivité des tâches et le travail sans contrainte de cadence sont souvent des facteurs de motivation et d'accroissement de la productivité. Cependant, ce type d'aménagement tend à augmenter les stocks de produit en cours si on veut garantir un taux d'utilisation optimal de l'équipement.

Dans ce type d'atelier, le cheminement des produits est généralement irrégulier, ce qui crée des difficultés de manutention et de circulation entre les divers sections. En outre, la planification des tâches de production et spécialement l'ordonnancement, sont relativement complexe puisque n'importe quelle section peut constituer un point d'entrée, de transit ou de sortie du produit dans le système. les responsables de cette planification ou alors de plus en plus recours à l'informatique dans leur travail.

III-4-1-c- Atelier a aménagement fixe:

On le retrouve pour des réalisations de produit unique ou en petites quantités. Il est caractérisé par le déplacements des travailleurs, des matières, des équipements et des outils vers le produit en cours de fabrication, pour cela on utilise des équipements transportable. La production peut, généralement, être faite par étapes entre les quelles des temps d'arrêt sont possibles. Certaine activités peuvent y prendre place simultanément tandis que d'autre ne sont exécutées qu'après certaines opérations préalables.

Cet aspect complique énormément la planification des tâches de manutention des matières, des équipements, de la circulation du personnel, le contrôle et l'organisation des services à cause de l'indispensable coordination entre toutes ces activités du point de vue séquences des opérations. Mais on va avoir une facilité concernant l'emplacement du produit finis qui est fixe tout au long de la fabrication.

III-4-1-d- Atelier a aménagement cellulaire:

Le regroupement d'équipement ou de fonction se fait selon les exigences technologiques des produits. Il possède un important potentiel d'accroissement de la productivité dans les domaines de la production, de l'ingénierie, des approvisionnements et de la planification de ressources.

L'introduction de l'ordinateur dans l'entreprise a grandement facilité l'application de cette approche qui utilise, comme outil de base, la codification de pièces. Plusieurs experts y voient le lien qui manque entre la CAO et la FAO pour atteindre la FIAO (fabrication intégrée à l'aide de l'ordinateur).

Le principe de base pour une planification des tâches dans cet atelier et de tenir compte de la similitude entre les diverses opérations et du regroupement de produits de même type. On améliore la productivité en exécutant ensemble les opérations similaires et en standardisant les opérations ayant des relations importantes entre elles. On doit être capable d'identifier et de codifier tous les aspects communs aux divers produits telle la géométrie des pièces. Les responsables des méthodes de travail développer une méthode unique pour toutes les pièces relativement similaire. Le responsable d'achats et le magasinier peuvent utiliser cette information pour standardiser ses commandes de pièces ou de matières.

Du point de vue aménagement, on instaure des cellules de fabrication (ou groupe de machine) où sont produites toutes les pièces qui ont assez de similitudes pour être considérées comme une famille. L'avantage majeur qu'on retire est la simplification des activités de pilotage, l'ordonnancement et de planification du processus, la réduction des temps de mise en route, et la réduction des stocks des produits en cours, les délais de fabrication et les temps d'attendre des pièces. Le regroupement des machines, d'équipements de production et de manutention dans une cellule de fabrication est basé sur les opérations à exécuter sur une famille de pièces. Le temps de mise en route est alors réduit, la qualité augmente à cause de la diversité réduite des pièces à fabriquer et la circulation et la manutention sont améliorées. Les pièces similaire suivant un cheminement presque linéaire. C'est donc dire que c'est là une planification qui allie les avantages d'un atelier a aménagement linéaire à ceux d'un atelier a aménagement fonctionnel dans un environnement d'atelier sur commande ou à façon (job shop).

Avec l'introduction de l'ordinateur dans les usines, on parle de plus en plus de système flexible de fabrication. HEGLAND (1982) rapporte qu'une récente étude de l'International Institute for Production Systèmes Research prévoit, dans le domaine de l'automatisation des machines-outils et des équipements de fabrication, une tendance vers l'usine automatisée couplée avec une gestion de production intégrée à l'aide de l'ordinateur GPIAO (ou fabrication intégrée à l'aide de l'ordinateur FIAO). Il prédit que les machines-outils à usage indépendant vont disparaître pour faire partie de systèmes intégrés de fabrication flexible, où les pièces en cours de fabrication seront déplacées automatiquement d'une machine à l'autre, le tout étant contrôlé par un ordinateur central.

Cet auteur définit le système flexible de fabrication comme étant un système global et complet, permettant une planification pour lots de dimensions variables, utilisant le concept de famille de produits. L'atelier sera intégré et flexible. Le noyau d'un système flexible de fabrication est un centre de machines-outils automatiques. Certains de ces systèmes comptent plusieurs centres équipés de mécanismes de manutention des pièces en cours de fabrication et reliés par des équipements ou mécanismes de transfert. Un système flexible de fabrication se situe entre une production en série (une petit gamme de produits en grandes quantités) et une production à façon (une gamme étendue de produits fabriqués en très petites quantités).

(sommaire)

III-5- Notion d'heuristique:

Apres la phase de choix et formulation d’une représentation d’un problème, on aborde celle de sa résolution proprement dite. Dans tous les cas, chaque étape de cette résolution reposera sur deux opérations – clés :

L'opération de développement des alternatives;
L'opération de choix d’une alternative.

Le développement consiste à déterminer explicitement ou implicitement tous les opérateurs qui s’applique à une situation donné ; si l’on se trouve dans l’état (ou dans le sous–problème) u de l’espace de recherche U, on voudra savoir tout ce qu’il est possible de faire à partir de là. En termes de moteur d'inférence (MI) d’un système à base de règle (SBR), cette opération s'appelle la génération de l’ensemble de conflit.

L'existence de plusieurs alternatives implique celle d’un choix non déterministe.

L’ordonnancement va nous permettre de trouver la séquence dans laquelle les produits planifier pour une période de planification seront traités. Un ordre est déjà suggère par le diagramme de GANTT.

Cependant , cet ordonnancement peut être amélioré en tenant compte :

De la possibilité de produire des pièces identiques ( venant de commandes différentes des diverses ressources);
De l’influence du changement d’outils, c’est –à- dire la production de pièces de type B après celles de type A si les outils de B sont identiques à ceux de A ( ou si l’ensemble des outils chargés dans le magasin lors de la production A contient celui des outils nécessaires à la productions de B) .

L’ordonnancement peut être remis en question si une perturbation se présente. Deux cas de figure sont possibles :

La perturbation est insignifiante ( panne de courte durée) : on peut voir grâce à l’arbre dépendances (machines, gammes ) si la perturbation est absorbée par le système de production , c’est à dire si la panne mange les temps mots . Ceci peut être constaté également sur le diagramme de GANTT. On se rend compte, ici encore, de l’importance de conserver et de gérer des temps morts pour organiser les maintenances préventives , par exemple.
La perturbation est significative (panne de longue durée provoquant du retard dans toute la production): On évalue la situation (ce qui reste à produire, la disponibilité des machines, le temps à disposition jusqu'à la fin de la période de court terme) et on refait un ordonnancement .

Deux possibilités sont encore à envisager :

Il ne reste pas assez de temps pour terminer les pièces , on remonte alors à la planification;
Il reste suffisamment de temps pour réordonnancer (sans modification des gammes opératoires ou éventuellement avec modification de certaine gammes (si cela est autorisé).

Si cette étude de cas de plus en plus particulières peut sembler rébarbative , elle a cependant l’avantage d’être hiérarchique. Ainsi cette structure permet de prendre des décisions rapidement, d’une manière binaire.

Seules les situations très critiques, comme par exemple les pannes simultanées sur plusieurs machines qui absorbent une grande partie de la charge de tout l’atelier, demanderont un travail de décision important .

Pour l’ordonnancement dans des ateliers du type chaîne de montage, ou toutes les pièces suivent le même cheminement. Une nouvelle approche pour résoudre ce problème, appelée SPIRIT et utilisant la méthode TABOU, y est présentée ainsi qu’une comparaison détaillée avec les meilleures heuristiques connues dans ce domaine. La gestion des outils n’est pas prise en considération dans ce cas .

Nous nous intéressons, au cas d’un atelier plus général, appelé Job Shop, ou les pièces suivent un cheminement moins rigide qui est détermine par leur gamme opératoire.

Nous proposons quelques modèles de programmations linaire pour résoudre des cas simples d’ordonnancement, en tenant toutefois compte des outils nécessaires au traitement des pièces. Nous proposants finalement une heuristique, appelée JEST et utilisant la méthode TABOU, pour résoudre le cas général du job Shop avec gestion d’outils .

III-5-1- Problème d'ordonnancement dans un Flow Shop:

Durant les 30 dernières années, le problème de l’ordonnancement dans un flow Shop a retenu l’attention de plusieurs chercheurs. Depuis que JHONSON à proposés des solutions optimales pour des problèmes à deux ou trois machines, diverses heuristiques ont été développées pour des résoudre le cas général.

Le problème de l’ordonnancement dans un flow Shop est un problème de production dans lequel n pièce doivent être exécutées suivant le même ordre chacune des machines qui composent l’atelier ; ces pièces ont donc toutes la même gamme opératoire , mais pas les mêmes temps d’exécution. la durée de traitement du produit i sur la machine j est t ( i=1..n, j=1…m )

Dans la gamme opératoire des divers produits , si tous les temps d’exécution sont positifs , l’atelier est de type pur flow Shop ( fig. 5.2 )

Entrée 1 2 …………j m-1 m Sortie

Fig. 5.2

Sinon , s’il existe des temps d’exécution nuls ( la pièce ne devant pas subir une opération sur une machine particulière ) . on parle d’un flow Shop généralisé ( fig. 5.3)

Entrée Sortie

Indépendamment de cette classification , si la séquence des pièces est la même sur toutes les machines (par de dépassement autorisé) , on parle d’un flow Shop de permutation .

L’objectif est de trouver une séquence des produits minimisant l’heure de sortie de la derrière pièce fabriqué ( makespan) . Conway et al. [2] ont libellé ce problème :

n /m/F/C_max

(n produits , m machines , Flow Shop , makespan)

les hypothèses principales pour ce problème sont les suivantes [2] :

Un ensemble de n produit est disponible pour le traitement à l’heure 0 (chaque produit est composé de m opérations et chaque opérations requiert une machine différente ) ;
Les temps de changement d’outils pour les opérations sont indépendants de la séquences et sont inclus dans les temps d’exécution ;
La description des produits est connue à l’avance ;
Les m machines différentes sont disponibles en permanence ( on suppose donc qu’il n’ya pas de panne ) ;
Les opérations sont non présomptives ( c’est – a- dire que leur exécution se fait sans interruption sur les machines ).

L’énumération complète, les techniques de séparation et évacuation ( Branch and Bound ) ou la programmation en nombres entiers déterminent la séquence optimale des problèmes de petite taille mais des heuristiques sont nécessaires pour résoudre ceux de grande taille . En effet, le problème de flow Shop considérée est NP- compte lorsque le nombre de machines est supérieur ou général à 3[8] .

III-5-2- Problème de JHONSON:

Un nombre non négligeable de problèmes d’ordonnancement sur une machine peuvent être résolus grâce à des méthodes exactes. Malheureusement, lorsque l’on étudie des problèmes à deux machines ou plus , il faut très vite déchanter: un seul problème particulière à deux machines possède une méthode de résolution exacte .Pour les autres , seules des heuristiques sont envisageables , comme nous le verrons plus loin .

Ce problème particulier est le problème de JHONSON. En voici l’énoncé :

Un ensemble de n taches doit être exécuté sur deux machines 1 et 2 . Il n’y a pas de place de stockage devant les machines. Chaque tache doit passer d’abord dans la machine 1, puis dans la machine 2 (fig. 5.4) . Pour le reste, les cinq hypothèses de basse sont respectées.

Fig. 5.4

Le début est de produire toutes ces taches en un minimum de temps . Si nous notons le problème de JHONSON avec les quatre paramètres définis précédemment , nous obtenons :

n /m/F/C_max

III-5-3- règle de JHONSON:

En 1954 , JHONSON édicta une règle permettant de trouver une séquence optimale :

la tache i précède la tache j dans une séquence optimale si :

min {t_i1 , t_j2} <= min { t_i2 , t_j1 }

Ainsi, suivant cette règle, le début de la séquence optimale est composé des taches ayant un temps d’exécution court sur la premières machine et la fin de la séquence contient les taches ayant un temps d’exécution court sur la seconde machine .

III-5-4- Algorithme de JHONSON:

JHONSON proposa en suite un algorithme basé sur cette règle .

algorithme de JHONSON:

Etape 1 trouver min

Etape 2 a si le temps d’exécution minimum a lieu sur la machine 1 , placer la tache associée à ce temps à la première place disponible dans la séquence . Aller a l’étape 3.

Etape 3 Supprimer la tache qui vient d’être placée de l’ensemble des taches a prendre en considération . Retourner à l’étape 1 jusqu’à ce que toutes les taches soient placées.

L’algorithme de JHONSON donne la séquence optimale pour le problème de JHONSON (!) .Cependant comme nous l’avons dit, ce problème est bien particulier , puisqu’il ne tient compte des délais .Rappelons que la détermination d’un ordonnancement (du durée minimale ) des pièces sur une machine en respectant des dates disponible et d’échéances est NP – complet (4) . la recherche d’heuristique efficaces pour trouver une bonne méthode de résolution reste donc un domaine très ouvert .

III-5-5- Cas à plusieurs MACHINE:

Lorsque l’atelier est composée deux machines ou plus, le cheminement des pièces détermine le type du problème. Rappelons que si toutes les pièces ont la même progression ( chaîne de montage ), on parle d’un problème de flow Shop, si cette restriction n’est pas présente , il s’agit d’un problème de job Shop .

Dans le cas 3 machines, il existe une exemption de l’algorithme de JHONSON donnant une solution optimale si une condition fondamentale est remplie : la machine intermédiaire ne doit pas créer de bouchon , c'est a dire que les pièces se présenter devant cette machine sont servies immédiatement .

De nombreuses heuristiques ont été développées depuis une trentaine d’années .

La grande majorité d’entre elles utilisent des articles de calcul pour se remmener au problème de JHONSON à 2 machines afin de pouvoir utiliser l’algorithme de JHONSON .

III-5-6- Autre heuristiques:

III-5-6-a- Heuristique de PALMER:

EN 1965 , Palmer à proposé un classement d’indice décroissant ( slope index ordre ) pour ordonner les taches sur les machines en fonction des temps d’exécution .

L’idée est de donner une priorité aux taches ayant des temps d’exécution croissants dans leur gamme opératoire [2]

Etape 1 Pour chaque tache ( i = 1.. n ) , calculer la valeur de l’indice s_i tel que :

Etape 2 La séquence est déterminée en classant les taches par ordre décroissant des indices

Cette méthode est légèrement différente de la règle de JHONSON et ne garanti pas l’optimalité, que l’on considère des problèmes à 2 machines ou plus

III-5-6-b- Heuristique de GUPTA:

En 1971, GUPTA à présente une autre heuristique , très similaire à celle de Palmer à l’exécution de calcul de l’indice [2] . Il s’est aperçu que la règle de JHONSON donne une séquence optimal pour le problème à 3 machines en classant les taches par ordre décroissant des indices : S_i:

En généralisant au cas m > 3 machines , GUPTA a proposé l’heuristique suivante :

Heuristique de GUPTA:

Etape 1 Pour chaque tache i ( i = 1…n), calculer la valeur de l’indice s_i tel que

Etape 2 La séquence est déterminée en classant les taches par ordre décroissant des indices

GUPTA a comparé son heuristique à celle de Palmer pour de nombreux problèmes et a obtenu des résultats plus satisfaisants dans la grade majorité des cas .

III-5-6-c- Heuristique CDS:

En 1970 , CAMPBELL, DUDEK et SMITH ont proposé une méthode généralisant l’algorithme de JHONSON [2] ., L’efficacité de cette méthode réside dans deux points forts :

Une utilisation intensive de la règle de JHONSON ;

La création de plusieurs ordonnancements parmi lesquels le meilleur ordre est choisi .

Heuristique CDS

Soit MST le tableau dans lequel est enregistrée la meilleur séquence trouvée .

Etape 1 Trouver une séquence en utilisant l’algorithme de JHONSON ou

Etape 2 Mémoriser la séquence dans le tableau MST ; j : = 2.

Etape 3 Trouver une séquence en utilisant l’algorithme de JHONSON ou

Etape 4 Si la valeur de al fonction objectif est inférieur à la valeur de la fonction objectif de MST , mémoriser la dernière séquence dans le tableau MST

Etape 5 , aller à l’étape 3.

Si non STOP : Le tableau MST fournit la solution de l’heuristique CDS .

CAMPBELL, DUDEK et SMITH ont examiné les performances de leur heuristique et les ont comparées à celles de l’heuristique de Palmer : Elles sont généralement meilleures[2 ].

III-5-6-d- Heuristique REAS:

En 1977 , DANNEBRING à propose une variation de l’heuristique CDS [6] . Cette méthode est appelée procédure à accès rapide ( rapide Access procedure (RA)) et son but est de trouver une bonne solution aussi facilement et rapidement que possible Au lieu de résoudre m-1 problèmes articles à machines , elle résout seulement un problème dans laquelle les temps d’exécution sont considérés .

III-5-6-e- Heuristique RA:

Trouver une séquence en utilisant l’algorithme de JHONSON ou comme plusieurs cas , une simple permutation de deux taches successives dans la solutions de l’heuristique RA conduit à une meilleur solution , DANNENBRING à propose deux méthodes de post optimisation la procédure à accès rapide avec recherche dans un voisinage proche ( rapide access with close order search (RACS )).et la procédure à accès rapide avec recherche étendue ( rapide access with extensive search (RAES)) . Il à défini un voisin comme étant une nouvelle séquence obtenue par simple permutation de deux taxes successives.

Heuristique RACS

Etape 1 Trouver une séquence en utilisant l’heuristique RA

Etape 2 Trouver une meilleure solution parmi les voisins

Avec l’heuristique RACS , n-1 nouvelles séquences sont examinées afin de trouver la meilleure valeur de la fonction objectif . La dernière méthode proposé par Dannenbring est une amélioration de l’heuristique RACS : au lieu de terminer les recherches après les n – 1 échanges , l’heuristique RAES prend le meuilleurs voisin pour générer les autres voisins . Cette procédure continue aussi longtemps que nouvelles séquences avec une meilleure valeur de la fonction objectif sont trouvées .

III-5-6-f- Heuristiques RAES:

Soit MST le tableau dans laquelle est enregistrée la meilleure séquence trouvée .

Etape1 Trouver une séquence en utilisant l’heuristique RA

Etape2 Mémoriser cette séquence dans le tableau MST

Etape 2 Trouver la meilleure séquence parmi tous les voisins.

Si la valeur de la fonction objectif est inférieur à celle de MST, aller à l’étape 2.

Si non STOP : le tableau MST fournit la solution de l’heuristique RAES

DANNENBING a précisé que de telles procédures d’échange sont utilisées avec sucées pour résoudre d’autre problèmes

III-5-6-g- Heuristique NEH:

En 1983, NAWAZ, ENSCORE Jr. Et HAM ont proposé un algorithme basé sur l’hypothèse qu’un tache ayant un temps total d’exécution élève est prioritaire par rapport à une tache ayant un temps total d’exécution élève est prioritaire par rapport à une tache ayant un temps total d’exécution plus faible [13].

Heuristique NEH :

Etape 1 Pour chaque tache i (i=1..n), calcul et T_i= t_ij

Etape 2 Ordonner dans une liste les taches par ordre décroissant de T_i

Etape 3 Prendre les deux premières taches de la liste de l’étape 2 et trouver la meilleure séquence pour ces deux taches en calculant les deux ordonnancement possibles . Ne plus changer les positions relatives de ces deux taches lors des prochaines étapes en l’heuristique ; i :=3.

Etape 4 : Prendre la tache se trouvant en i^e position dans la liste de l’étape 2 et trouver la meilleure séquence en plaçant cette tache dans les i positions possibles parmi les taches déjà placées .

Etape 5 si i < n , i := i+1 , aller à l’étape 4

Si non STOP : la séquence trouvée est la solution de l’heuristique NEH .

Un fait important mérite souligné : l’heuristique NEH ne transforme pas le problème original à m machines en un problème à 2 machines comme les heuristique CDS ou RAES . Elle trouve la séquence final de manière constructive , en ajoutant à chaque étape une nouvelle tache et en trouvant ainsi la meilleure solution partielle . Une intéressante étude comparant NEH à RAES et à CDS a été effectué par Tumer et Booth [5]

FIN.