1 Prof. Benoit Boulet, ing. McGill Centre for Intelligent Machines Systèmes déxécution manufacturière Salon des technologies et télécommunications Hautes

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Prof. Benoit Boulet, ing.McGill Centre for Intelligent Machines

Systèmes Systèmes d’éxécution d’éxécution manufacturièremanufacturière

Salon des technologies et télécommunications

Hautes Etudes Commerciales

29 mars 2000

Benoit Boulet, 29 mars, 2000 2

BiographieBiographie• Ph.D. commande robuste des structures spatiales flexibles, Univ. de Ph.D. commande robuste des structures spatiales flexibles, Univ. de

Toronto 1992-1995Toronto 1992-1995

• Ingénieur et directeur fondateur, Groupe de commande évoluée et Ingénieur et directeur fondateur, Groupe de commande évoluée et d’optimisation, Hatch Mississauga 1995-1998d’optimisation, Hatch Mississauga 1995-1998

• Professeur adjoint, Dép. génie électrique et génie informatique, McGill, Professeur adjoint, Dép. génie électrique et génie informatique, McGill, 1998-…1998-…http://www.cim.mcgill.ca/~boulethttp://www.cim.mcgill.ca/~boulet

• Directeur McGill Industrial Automation LabDirecteur McGill Industrial Automation Lab

• Président Systèmes CoronadoPrésident Systèmes Coronado


Entreprise Entreprise manufacturièremanufacturière

matières premièresmatières premières consommateursconsommateurs

productionproduction

Commande de procedes

Planif. production court terme

AdministrationAdministrationPlanif. production


Exemple: aciérieExemple: aciérie

ferferconsommateursconsommateurs


Commande de procédés

AdministrationAdministration

Commandes d’acier Commandes d’acier de structure (tonnes de I-beams de structure (tonnes de I-beams de diff. dim. et de diff. nuances)de diff. dim. et de diff. nuances)

projectionsprojections

Combien de poches d’acier Combien de poches d’acier à couler? Quand?à couler? Quand?

four à arc électrique,four à arc électrique,laminoirlaminoir

acier recycléacier recyclé

Planif. production Planif. production court termecourt terme

Planif. Planif. productionproduction


Entreprise Entreprise manufacturière manufacturière informatisée “modèle”informatisée “modèle”

consommateursconsommateurs


Système d’éxécution Système d’éxécution manufacturière (MES)manufacturière (MES)

commande évoluéecommande évoluée& optimisation& optimisation

ERP ERP (SAP,Baan,etc.)(SAP,Baan,etc.)

matières premièresmatières premières

Commande automatique des procédés


Trop souvent...Trop souvent...


Exemple: Chaparral Steel, TXExemple: Chaparral Steel, TX

• Système informatique de gestion de $$millions Système informatique de gestion de $$millions dans l’édifice de l’administration dans l’édifice de l’administration

• Usine, 20m plus loin, a une multitude de Usine, 20m plus loin, a une multitude de systèmes disparates pour la commande de systèmes disparates pour la commande de productionproduction

• La communication de la liste de production de La communication de la liste de production de l’administration à l’usine se fait l’administration à l’usine se fait à la main sur à la main sur feuille de papier!!feuille de papier!!

• Finalement, l’usine obéit à sa propre logique Finalement, l’usine obéit à sa propre logique selon sa propre cultureselon sa propre culture


Conséquences...Conséquences...

• La production s’effectue au gré des contraintes La production s’effectue au gré des contraintes dans l’usine =>hausse de l’inventaire ne dans l’usine =>hausse de l’inventaire ne pouvant être appliqué à aucune commandepouvant être appliqué à aucune commande

• Livraisons en retardLivraisons en retard

• Les rapports de production venant une semaine Les rapports de production venant une semaine plus tard => lien de rétroaction très faible. plus tard => lien de rétroaction très faible. Gestionnaires ne peuvent pas réagir aux Gestionnaires ne peuvent pas réagir aux conditions de l’usine en modifiant conditions de l’usine en modifiant l’ordonnancement de production l’ordonnancement de production


Chaparral SteelChaparral Steel



Commande de procédés

AdministrationAdministration

Commandes d’acier Commandes d’acier de structure (tonnes de I-beams de structure (tonnes de I-beams de diff. dim. et de diff. nuances)de diff. dim. et de diff. nuances)

projectionsprojections

Combien de poches d’acier Combien de poches d’acier à couler? Quand?à couler? Quand?

fours à arc électrique,fours à arc électrique,laminoirslaminoirs

acier recycléacier recyclé

Planif. production Planif. production court termecourt terme

Planif. Planif. productionproduction


Autres conséquences plus Autres conséquences plus généralesgénérales

• Echecs de certains projets ERP: Si le Echecs de certains projets ERP: Si le lien avec l’usine est faible, des lien avec l’usine est faible, des millions$$ sont dépensés en vainmillions$$ sont dépensés en vain

• L’usine est la clé pour augmenter L’usine est la clé pour augmenter les profitsles profits


Système d’éxécution Système d’éxécution manufacturière (MES) manufacturière (MES) • Fournit le lien informatique temps réel entre l’usine Fournit le lien informatique temps réel entre l’usine

et les gestionnaires, permettant ainsi les décisions et les gestionnaires, permettant ainsi les décisions rapidesrapides

• permet le réordonnancement optimal en temps réelpermet le réordonnancement optimal en temps réel

• distribue les recettes de productions aux distribue les recettes de productions aux automates/robots/ordinateurs de commandeautomates/robots/ordinateurs de commande

• maintient une base de données de production maintient une base de données de production permettant de retracer l’histoire d’un lot permettant de retracer l’histoire d’un lot défectueux (critère de qualité ISO)défectueux (critère de qualité ISO)


But ultime d’un MESBut ultime d’un MES• Optimiser les profits en temps réel sur un horizon d’une minute à une semaine!Optimiser les profits en temps réel sur un horizon d’une minute à une semaine!



Système d’éxécution Système d’éxécution manufacturière (MES)manufacturière (MES)

commande évoluéecommande évoluée& optimisation& optimisation

ERP ERP (SAP,Baan,etc.)(SAP,Baan,etc.)

matières premièresmatières premières

Commande automatique des procédés


MES offerts sur le marchéMES offerts sur le marché• ORSI CubeORSI Cube

• WonderWareWonderWare

• Hilco Rtpm, etc.Hilco Rtpm, etc.

Ces logiciels sont des plateformes MES, mais Ces logiciels sont des plateformes MES, mais “l’intelligence” leur manque: commande “l’intelligence” leur manque: commande optimale hiérarchique, optimisation des optimale hiérarchique, optimisation des consignes, réordonnancement optimal, consignes, réordonnancement optimal, logique floue pour les règles d’affaires, etc.logique floue pour les règles d’affaires, etc.


• Commande de systèmes hybrides (à Commande de systèmes hybrides (à événements discrets / continus)événements discrets / continus)

• Commande hiérarchiqueCommande hiérarchique

• Réordonnancement temps réelRéordonnancement temps réel

• OptimisationOptimisation

R&D des MESR&D des MES


Approche basée sur la Approche basée sur la théorie de la commande théorie de la commande automatique (recherche)automatique (recherche)

K GController

Process

+

+

+

+

+

-

Setpoint

Uncertainty

Meas. noise

Meas. output

Disturbance


Approche optimisationApproche optimisation

• EDOSS (Event-Driven Optimal Scheduling for EDOSS (Event-Driven Optimal Scheduling for Steelmaking) projet de $1.4 million par Steelmaking) projet de $1.4 million par Hatch, RADSS Tech, Chaparral Steel, Hatch, RADSS Tech, Chaparral Steel, PRECARNPRECARN


HMI

ProcessConstraintInterface

SimulatorInterface

SchedulerInterface

OptimizerInterface

Object-OrientedProcess State

Model

ProcessSimulator

ProcessEvents

Real-TimeProcess

Database

SchedulerModule

Rule BaseGUI

SchedulingForeman

KnowledgeEngineer

Decision Module

Constraint-directedOptimization

Inference Engine(fuzzy logic)

GeneticOptimization

Event-Driven Optimal Scheduler for Steelmaking

Data Server

Sales orders

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merci!merci!


Augmentation projetée Augmentation projetée des profits annuels avec des profits annuels avec EDOSSEDOSS

• $1.4 millions en acier de transition$1.4 millions en acier de transition

• $3 millions en réduisant les pertes $3 millions en réduisant les pertes et en augmentant le taux et en augmentant le taux productionproduction

Documents

1 Prof. Benoit Boulet, ing. McGill Centre for Intelligent Machines Systèmes déxécution manufacturière Salon des technologies et télécommunications Hautes