Bouchard, Alexis
(2024).
« A new tri-objective sustainable flexible job-shop problem » Mémoire.
Montréal (Québec), Université du Québec à Montréal, Maîtrise en sciences de la gestion.
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Résumé
La planification durable de la production des biens n’est plus une tendance, mais plutôt un vrai besoin pour notre monde aujourd’hui et la recherche opérationnelle peut (et doit) contribuer à cette tâche importante. Pour se dire durable, un système de planification doit poursuivre autant des objectifs d’efficience économique, qu’énergétique et de responsabilité sociale. À travers l’utilisation de la méthode de la somme pondérée, ce mémoire compare les performances de huit nouvelles formulations pour les ateliers de production flexibles qui optimisent ces trois objectifs simultanément. Les modèles proposés incluent des temps de préparation dépendant de la séquence, différentes vitesses pour les machines, l’allocation et le séquencement des ressources humaines et l’optimisation des choix de fonctionnement de la machine (quand l’allumer, quand l’éteindre ou la mettre inactive). Quatre de ces huit formulations utilisent des contraintes de conservation des flux pour le séquencement des opérations aux espaces de travail et des opérations aux travailleurs. Les quatre autres utilisent un nouveau système de contraintes pour la première fois développé dans ce mémoire, sous le nom de « contraintes de séquence ». De plus, pour la première fois, la relation entre différentes vitesses pour les machines et les travailleurs avec différentes compétences sera étudiée. Le tout est analysé en considérant des instances inspirées des systèmes de production qui traitent trois types d’espace de travail basés sur la ressource goulot (i.e. un atelier automatique, semi-automatique et manuel). Pour comparer les performances de ces nouvelles formulations, le meilleur objectif obtenu, le temps de résolution, le gap et la condition d’arrêt sont compilés pour la résolution de chacune des 30 instances générées aléatoirement et inspirées de systèmes de production réels. La dimension sociale est représentée par un nouvel objectif, inspiré par Karl Marx, appelé la minimisation de l’intensité du travail maximal. Cet objectif a pour but de minimiser l’intensité du travail du travailleur qui a le plus de temps de travail crédité dans l’horaire. Il est proposé que cet objectif prend en considération la vitesse à laquelle le travail est effectué, en créditant plus de temps à un employé qui travaille à un rythme plus soutenu qu’un autre même s’ils ont travaillé pour une durée équivalente. L’analyse comparative des performances des modèles sur les trois objectifs montre que les nouvelles contraintes de séquence ont mieux performées que les contraintes de conservation des flux pour le séquencement des opérations aux ressources et que l’utilisation de variables de temps à deux indices semble mieux performer que trois indices. De plus, les formulations comportant le moins de variables ont, en moyenne, eu un léger avantage au niveau des indicateurs retenus, c’est-à-dire, les formulations ayant le niveau d’intégration le moins élevé. Par contre, ces résultats ne devraient pas décourager les chercheurs d’intégrer davantage de caractéristiques du problème car la différence en termes de temps de résolution pourrait bel et bien être négligeable comparativement aux avantages d’intégrer davantage de caractéristiques du problème lorsque c’est pertinent. Ensuite, une analyse des relations entre les différents objectifs a montré que les trois objectifs étaient en conflit. Une amélioration d’un des objectifs se fera au détriment d’au moins un des autres objectifs du problème. Finalement, la dernière section du mémoire fournit des outils aux gestionnaires pour intégrer de tels outils d’aide à la décision dans la pratique de leurs opérations quotidiennes.
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MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Atelier de production flexible, optimisation multi objective, Pareto front, méthode de la somme pondérée, contraintes de conservation des flux, Programmation linéaire en nombres entiers, intensité du travail, énergie totale dépensée, efficacité énergétique, développement durable
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