1 Prof. Benoit Boulet, ing. McGill Centre for Intelligent Machines Systèmes déxécution...
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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
Benoit Boulet, 29 mars, 2000 3
Entreprise Entreprise manufacturièremanufacturière
matières premièresmatières premières consommateursconsommateurs
productionproduction
Commande de procedes
Planif. production court terme
AdministrationAdministrationPlanif. production
Benoit Boulet, 29 mars, 2000 4
Exemple: aciérieExemple: aciérie
ferferconsommateursconsommateurs
productionproduction
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
Benoit Boulet, 29 mars, 2000 5
Entreprise Entreprise manufacturière manufacturière informatisée “modèle”informatisée “modèle”
consommateursconsommateurs
productionproduction
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
Benoit Boulet, 29 mars, 2000 6
Trop souvent...Trop souvent...
Benoit Boulet, 29 mars, 2000 7
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
Benoit Boulet, 29 mars, 2000 8
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
Benoit Boulet, 29 mars, 2000 9
Chaparral SteelChaparral Steel
consommateursconsommateurs
productionproduction
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
Benoit Boulet, 29 mars, 2000 10
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
Benoit Boulet, 29 mars, 2000 11
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)
Benoit Boulet, 29 mars, 2000 12
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!
consommateursconsommateurs
productionproduction
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
Benoit Boulet, 29 mars, 2000 13
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.
Benoit Boulet, 29 mars, 2000 14
• 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
Benoit Boulet, 29 mars, 2000 15
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
Benoit Boulet, 29 mars, 2000 16
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
Benoit Boulet, 29 mars, 2000 17
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!
Benoit Boulet, 29 mars, 2000 19
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