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Ordonnancementde la production : systèmeshybrides Ordonnancement de la production : Systèmes hybrides 1 Journée MOSYP, 18 novembre 2013 UTT -ICD LOSI (UMR CNRS 6279) XiaohuiLI, HichamCHEHADE, Farouk YALAOUI, Lionel AMODEO Présentépar FrédéricDUGARDIN MOSYP Problème 1 Problème 2 Cas spécifique Conclusion Etat de l’art Projet CPER MOSYP

Ordonnancement de la production : systèmes hybrides

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Page 1: Ordonnancement de la production : systèmes hybrides

Ordonnancement de la production :

systèmes hybrides

Ordonnancement de la production : Systèmes hybrides 1

Journée MOSYP, 18 novembre 2013

UTT - ICD LOSI (UMR CNRS 6279)

Xiaohui LI, Hicham CHEHADE, Farouk YALAOUI, Lionel AMODEO

Présenté par Frédéric DUGARDIN

MOSYP Problème 1 Problème 2 Cas spécifique ConclusionEtat de l’art

Projet CPER MOSYP

Page 2: Ordonnancement de la production : systèmes hybrides

Plan

Projet CPER MOSYP - UTT/LOSI Ordonnancement de la production : Systèmes hybrides 2

MOSYP Problème 1 Problème 2 Cas spécifique ConclusionEtat de l’art

� Introduction du projet MOSYP

� Etat de l’art

� Problème 1 : Ordonnancement de machines parallèles

� Problème 2 : Ordonnancement d’ateliers de type flowshop hybride

� Etude de cas spécifique

� Conclusion et perspectives

Page 3: Ordonnancement de la production : systèmes hybrides

Plan

Projet CPER MOSYP - UTT/LOSI Ordonnancement de la production : Systèmes hybrides 3

MOSYP Problème 1 Problème 2 Cas spécifique ConclusionEtat de l’art

� Introduction du projet MOSYP

� Etat de l’art

� Problème 1 : Ordonnancement de machines parallèles

� Problème 2 : Ordonnancement d’ateliers de type flowshop hybride

� Etude de cas spécifique

� Conclusion et perspectives

Page 4: Ordonnancement de la production : systèmes hybrides

Conception du projet MOSYP

Projet MOSYP

Projet CPER MOSYP - UTT/LOSI Ordonnancement de la production : Systèmes hybrides 4

MOSYP Problème 1 Problème 2 Cas spécifique ConclusionEtat de l’art

Page 5: Ordonnancement de la production : systèmes hybrides

Système de production en flux

Projet MOSYP

Projet CPER MOSYP - UTT/LOSI Ordonnancement de la production : Systèmes hybrides 5

MOSYP Problème 1 Problème 2 Cas spécifique ConclusionEtat de l’art

Etage 1 Etage 2 Etage 3 Etage i Etage k

• Les schémas d’ateliers :

• Flowshop (sur la circulation de flux), Jobshop (sur les tâches), Openshop (sur une certaine flexibilité)

• Les systèmes de production de nos partenaires :

• Flowshop hybride

• Décomposition en sous-problèmes

• Machine unique ou machines parallèles

Page 6: Ordonnancement de la production : systèmes hybrides

Problèmes concernés

Projet MOSYP

Projet CPER MOSYP - UTT/LOSI Ordonnancement de la production : Systèmes hybrides 6

MOSYP Problème 1 Problème 2 Cas spécifique ConclusionEtat de l’art

• Problèmes concernés : • Ordonnancement de machines parallèles

• Ordonnancement d’ateliers de type flowshop hybride

• Objectifs :• Minimisation du Makespan ou durée maximale de traitement de

tâches (Productivité)

• Minimisation de la somme des retards (Taux de service)

• Contraintes :• Date de début disponible (release date)

• Date de fin souhaitée (due date)

• Temps de préparation entre les tâches (sequence dependent setup times)

Page 7: Ordonnancement de la production : systèmes hybrides

Plan

Projet CPER MOSYP - UTT/LOSI Ordonnancement de la production : Systèmes hybrides 7

MOSYP Problème 1 Problème 2 Cas spécifique ConclusionEtat de l’art

� Introduction du projet MOSYP

� Etat de l’art

� Problème 1 : Ordonnancement de machines parallèles

� Problème 2 : Ordonnancement d’ateliers de type flowshop hybride

� Etude de cas spécifique

� Conclusion et perspectives

Page 8: Ordonnancement de la production : systèmes hybrides

Etat de l’art

Projet CPER MOSYP - UTT/LOSI Ordonnancement de la production : Systèmes hybrides 8

MOSYP Problème 1 Problème 2 Cas spécifique ConclusionEtat de l’art

Etat de

l’art

Problèmes

étudiés

Optimisation

basée sur la

simulation

Critères de

comparaison

Méthodes de

résolution

Page 9: Ordonnancement de la production : systèmes hybrides

Etat de l’art

Projet CPER MOSYP - UTT/LOSI Ordonnancement de la production : Systèmes hybrides 9

MOSYP Problème 1 Problème 2 Cas spécifique ConclusionEtat de l’art

Etat de

l’art

Problèmes

étudiés

Optimisation

basée sur la

simulation

Critères de

comparaison

Méthodes de

résolution

Page 10: Ordonnancement de la production : systèmes hybrides

Ordonnancement de machines parallèles

Etat de l’art

Projet CPER MOSYP - UTT/LOSI Ordonnancement de la production : Systèmes hybrides 10

MOSYP Problème 1 Problème 2 Cas spécifique ConclusionEtat de l’art

• Problème d’ordonnancement de machines parallèles

• Minimisation du Makespan et la somme des retards

• Prise en considération des rj, dj et sij

• Problème NP-difficile

• Aucun travail sur le problème concerné

• Peu de résolution sur le problème d’ordonnancement de machines parallèles multi-objectif

• Piste de recherche

• Méthodes approchées et exactes (multi-objectif)

Page 11: Ordonnancement de la production : systèmes hybrides

Ordonnancement d’ateliers de type flowshp hybride

Etat de l’art

Projet CPER MOSYP - UTT/LOSI Ordonnancement de la production : Systèmes hybrides 11

MOSYP Problème 1 Problème 2 Cas spécifique ConclusionEtat de l’art

• Problème d’ordonnancement d’ateliers de type flowshop hybride

• Minimisation du Makespan et la somme des retards

• Prise en considération des rj, dj et sij

• Problème NP-difficile

• Peu de résolution multi-objectif

• Piste de recherche• Méthodes approchées et exactes (multi-objectif)

• Proposition de nouvelles modèles mathématiques et codage des solutions

Page 12: Ordonnancement de la production : systèmes hybrides

Etat de l’art

Projet CPER MOSYP - UTT/LOSI Ordonnancement de la production : Systèmes hybrides 12

MOSYP Problème 1 Problème 2 Cas spécifique ConclusionEtat de l’art

Etat de

l’art

Problèmes

étudiés

Optimisation

basée sur la

simulation

Critères de

comparaison

Méthodes de

résolution

Page 13: Ordonnancement de la production : systèmes hybrides

Méthodes de résolution multiobjectif

Etat de l’art

Projet CPER MOSYP - UTT/LOSI Ordonnancement de la production : Systèmes hybrides 13

MOSYP Problème 1 Problème 2 Cas spécifique ConclusionEtat de l’art

• Méthodes exactes

• La méthode de ε-contrainte [Haimes et al. 1971]

• La méthode à deux phases (TPM) [Ulungu et Teghem 1995]

• La méthode PPM [Lemesre et al. 2007]

• La méthode K-PPM [Dhaenens et al. 2010]

• Méthode approchées

• Le recuit simulé [Kirkpatrick et al. 1983]

• La recherche tabou [Glover 1990]

• Les colonies de fourmis [Dorigo et al. 1997]

• L’algorithme génétique [Holland 1975] [Goldberg 1985]

Page 14: Ordonnancement de la production : systèmes hybrides

Etat de l’art

Projet CPER MOSYP - UTT/LOSI Ordonnancement de la production : Systèmes hybrides 14

MOSYP Problème 1 Problème 2 Cas spécifique ConclusionEtat de l’art

Etat de

l’art

Problèmes

étudiés

Optimisation

basée sur la

simulation

Critères de

comparaison

Méthodes de

résolution

Page 15: Ordonnancement de la production : systèmes hybrides

Etat de l’art

Projet CPER MOSYP - UTT/LOSI Ordonnancement de la production : Systèmes hybrides 15

MOSYP Problème 1 Problème 2 Cas spécifique ConclusionEtat de l’art

Etat de

l’art

Problèmes

étudiés

Optimisation

basée sur la

simulation

Critères de

comparaison

Méthodes de

résolution

Page 16: Ordonnancement de la production : systèmes hybrides

Plan

Projet CPER MOSYP - UTT/LOSI Ordonnancement de la production : Systèmes hybrides 16

MOSYP Problème 1 Problème 2 Cas spécifique ConclusionEtat de l’art

� Introduction du projet MOSYP

� Etat de l’art

� Problème 1 : Ordonnancement de machines parallèles

� Problème 2 : Ordonnancement d’ateliers de type flowshop hybride

� Etude de cas spécifique

� Conclusion et perspectives

Page 17: Ordonnancement de la production : systèmes hybrides

Formulation mathématique

Description du problème

Projet CPER MOSYP - UTT/LOSI Ordonnancement de la production : Systèmes hybrides 17

MOSYP Problème 1 Problème 2 Cas spécifique ConclusionEtat de l’art

),(max ∑ j

TCMinimiser

njX

mk n jii kij ,...,111 ,0 =∀=∑ ∑= ≠=

niX

mk n ijj kij ,...,111 ,1 =∀=∑ ∑= ≠=

mkX

nj jk ,...,111 0 =∀=∑=

mkX

ni nki ,...,111 )1( =∀=∑=

+

0=kjj

X

Fonction objectif

Chaque tâche est traitée

exactement une seule fois

Un seul travail peut être

traité lors de la première

et la dernière position sur

chaque machine

Une tâche ne peut être

interrompue avant la fin

Page 18: Ordonnancement de la production : systèmes hybrides

Formulation mathématique

Description du problème

Projet CPER MOSYP - UTT/LOSI Ordonnancement de la production : Systèmes hybrides 18

MOSYP Problème 1 Problème 2 Cas spécifique ConclusionEtat de l’art

MXpsCC

mk kijjijij )1)(( 1 −++≥− ∑=

ninj ,...,1,...,1 =∀=∀

njCC j ,...,1max =∀≥

∑∑=

=

nj jj TT 110 ouX

kij

=

Calculer la date de fin

d’exécution de chaque

tâche

Calculer le retard réel de

chaque tâche

Calculer le makespan et la

somme des retards

La variable de décision

njprC jjj ,...,1=∀+≥

njdCT jjj ,...,1=∀−≥

njTj ,...,10 =∀≥

njnimk ,...,1,...,1,...,1 =∀=∀=∀

Page 19: Ordonnancement de la production : systèmes hybrides

Méthodes de résolution

Projet CPER MOSYP - UTT/LOSI Ordonnancement de la production : Systèmes hybrides 19

MOSYP Problème 1 Problème 2 Cas spécifique ConclusionEtat de l’art

Modèles

Machines parallèles Flowshop hybride

TPM FEM NSGA-II SPEA-IIFLC-

NSGA-IITPM NSGA-II

FLC-

NSGA-II

MD-

LCAY

Modèle

linéaire

Modèle

non linéaire

Modèle

linéaire

Modèle

non linéaire

Page 20: Ordonnancement de la production : systèmes hybrides

TPM

Méthodes de résolution

Projet CPER MOSYP - UTT/LOSI Ordonnancement de la production : Systèmes hybrides 20

MOSYP Problème 1 Problème 2 Cas spécifique ConclusionEtat de l’art

• Recherche des points extrêmes• Résolution du programmation linéaire (min Cmax ou min ∑Tj)

• Utilisation du solveur CPLEX

• Recherche de points supportés• Direction de recherche pondérée : f ’=λ1Cmax+ λ2∑Tj

• Recherche des points non-supportés• Application de la méthode ε-contraintes (min Cmax)

• Domaine de recherche triangulaire composé par les points supportés

f1

f2

R

S

f ’

f ’’

f ’’’

T

f1

f2

R

S

Page 21: Ordonnancement de la production : systèmes hybrides

Méthodes de résolution

Projet CPER MOSYP - UTT/LOSI Ordonnancement de la production : Systèmes hybrides 21

MOSYP Problème 1 Problème 2 Cas spécifique ConclusionEtat de l’art

Modèles

Machines parallèles Flowshop hybride

TPM FEM NSGA-II SPEA-IIFLC-

NSGA-IITPM NSGA-II

FLC-

NSGA-II

MD-

LCAY

Modèle

linéaire

Modèle

non linéaire

Modèle

linéaire

Modèle

non linéaire

Page 22: Ordonnancement de la production : systèmes hybrides

Méthodes de résolution

Projet CPER MOSYP - UTT/LOSI Ordonnancement de la production : Systèmes hybrides 22

MOSYP Problème 1 Problème 2 Cas spécifique ConclusionEtat de l’art

Modèles

Machines parallèles Flowshop hybride

TPM FEM NSGA-II SPEA-IIFLC-

NSGA-IITPM NSGA-II

FLC-

NSGA-II

MD-

LCAY

Modèle

linéaire

Modèle

non linéaire

Modèle

linéaire

Modèle

non linéaire

Page 23: Ordonnancement de la production : systèmes hybrides

NSGA-II

Méthodes de résolution

Projet CPER MOSYP - UTT/LOSI Ordonnancement de la production : Systèmes hybrides 23

MOSYP Problème 1 Problème 2 Cas spécifique ConclusionEtat de l’art

• NSGA-II (Non dominated Sorting Genetic Algorithm 2, Deb et al. 2002)

• Un algorithme génétique multiobjectif rapide et efficace

• Tri des solutions en fronts non-dominés

• Utilisation de la distance de surpeuplement (crowding distance)

• Réglage des paramètres

• Probabilité de croisement

• Probabilité de mutation

• Nombre de générations

• Taille de la population

Page 24: Ordonnancement de la production : systèmes hybrides

NSGA-II

Méthodes de résolution

Projet CPER MOSYP - UTT/LOSI Ordonnancement de la production : Systèmes hybrides 24

MOSYP Problème 1 Problème 2 Cas spécifique ConclusionEtat de l’art

• Codage de solutions

• Chromosome multidimensionnel

• j: indice de la tâche

• k: indice de la machine où la tâche j est ordonnée

• r: position de la tâche j sur la machine k

• Exemple :

Temps de préparation

Page 25: Ordonnancement de la production : systèmes hybrides

Méthodes de résolution

Projet CPER MOSYP - UTT/LOSI Ordonnancement de la production : Systèmes hybrides 25

MOSYP Problème 1 Problème 2 Cas spécifique ConclusionEtat de l’art

Modèles

Machines parallèles Flowshop hybride

TPM FEM NSGA-II SPEA-IIFLC-

NSGA-IITPM NSGA-II

FLC-

NSGA-II

MD-

LCAY

Modèle

linéaire

Modèle

non linéaire

Modèle

linéaire

Modèle

non linéaire

Page 26: Ordonnancement de la production : systèmes hybrides

SPEA-II

Méthodes de résolution

Projet CPER MOSYP - UTT/LOSI Ordonnancement de la production : Systèmes hybrides 26

MOSYP Problème 1 Problème 2 Cas spécifique ConclusionEtat de l’art

• SPEA-II (Strength Pareto Evolutionnary Algorithm 2, Zitzler et al. 2001)

• Mécanisme d’archive

• Evaluation de fitness

• Réglage des paramètres

• Probabilités de croisement

• Probabilité de mutation

• Nombre de générations

• Taille de la population

• Taille de l’archive

• Codage et opérateurs identiques à ceux du NSGA-II

Page 27: Ordonnancement de la production : systèmes hybrides

Protocole

Résultats expérimentaux

Projet CPER MOSYP - UTT/LOSI Ordonnancement de la production : Systèmes hybrides 27

MOSYP Problème 1 Problème 2 Cas spécifique ConclusionEtat de l’art

• Temps d’exécution pj:

• pj ∈[1,100]

• Tempsdepréparation entrelestâches sij:• sij =α×min(pi, pj) où αentre{[0.1,0.2],[0.1,0.5]}

• Datededébutdisponible rj:

• rj ∈ [0, 50.5×N×β/M] où β=0.6ou 0.8

• Datedefinsouhaitée dj:

• dj ∈ [max(0, P×(1-TF-RDD/2)), P×(1-TF+RDD/2)]

• où P=∑Pj/M TF=0.2ou 0.4RDD=0.2ou 0.4

Page 28: Ordonnancement de la production : systèmes hybrides

LacomparaisondeNSGA-II/SPEA-II

Résultatsexpérimentaux

ProjetCPERMOSYP- UTT/LOSI Ordonnancementdelaproduction:Systèmeshybrides 28

MOSYP Problème 1 Problème 2 Cas spécifique ConclusionEtat de l’art

•20 tâches sur 3 machines

•µ=-38.07

•C1=0

•C2=1

•ns du front NSGA-II: 8

•ns du front SPEA-II: 6

NSGA-II domine SPEA-II

Page 29: Ordonnancement de la production : systèmes hybrides

La comparaison de NSGA-II/SPEA-II

Résultats expérimentaux

Projet CPER MOSYP - UTT/LOSI Ordonnancement de la production : Systèmes hybrides 29

MOSYP Problème 1 Problème 2 Cas spécifique ConclusionEtat de l’art

• 20 tâches sur 3 machines

• Temps de calcul : 2 secondes

• Temps de calcul est raisonable pour

un problème d’ordonnancement

• �=-78.14

• �1=0.002

• �2=0.996

• NSGA-II domine SPEA-II

• Dans une période fixée, NSGA-II

exécute plus de générations

Indice ns1 ns2 μ Best μ Worst μ C1 C2

1 5.2 3.6 -57.783 -157.165 -26.900 0 1

2 6.2 3.8 -64.773 -183.824 -19.398 0 1

3 6.7 3.8 -43.357 -116.936 -9.967 0 1

4 6.7 3.7 -80.565 -158.075 -11.515 0.020 0.986

5 5.6 3.9 -38.786 -65.533 -5.863 0 1

6 6.3 4.5 -84.840 -150.437 -15.780 0 1

7 6.3 3.3 -70.763 -121.599 -13.980 0 1

8 6.6 4.2 -130.905 -207.397 -39.507 0 1

9 4.4 3.4 -89.322 -242.742 -33.199 0 1

10 5.6 3.6 -90.343 -177.626 -19.670 0 1

11 5.4 3.5 -69.500 -162.870 -30.652 0 1

12 6.6 3.7 -102.433 -226.405 -16.751 0 1

13 5.0 3.9 -83.883 -160.027 -19.717 0 1

14 5.2 3.6 -61.100 -122.710 -3.506 0.025 0.950

15 6.8 3.7 -56.728 -96.926 -18.379 0 1

16 4.5 3.5 -125.261 -199.404 -33.281 0 1

Page 30: Ordonnancement de la production : systèmes hybrides

Méthodes de résolution

Projet CPER MOSYP - UTT/LOSI Ordonnancement de la production : Systèmes hybrides 30

MOSYP Problème 1 Problème 2 Cas spécifique ConclusionEtat de l’art

Modèles

Machines parallèles Flowshop hybride

TPM FEM NSGA-II SPEA-IIFLC-

NSGA-IITPM NSGA-II

FLC-

NSGA-II

MD-

LCAY

Modèle

linéaire

Modèle

non linéaire

Modèle

linéaire

Modèle

non linéaire

Page 31: Ordonnancement de la production : systèmes hybrides

FLC-NSGA-II

Méthodes de résolution

Projet CPER MOSYP - UTT/LOSI Ordonnancement de la production : Systèmes hybrides 31

MOSYP Problème 1 Problème 2 Cas spécifique ConclusionEtat de l’art

• Le contrôleur de logique floue (FLC) est appliqué pour améliorer les paramètres (probabilité de croisement et probabilité de mutation)

• FLC-NSGA-II (NSGA-II basé sur la logique floue [Lau et al. 2009], [Yalaoui et al. 2010])

• Trois étapes principales du FLC• Fuzzification

• La prise de décision (Decision making)

• Défuzzification

• Améliorer les paramètres toutes les 10 générations

• Codage, paramètres initiaux et opérateurs sont identiques à ceux du NSGA-II

Page 32: Ordonnancement de la production : systèmes hybrides

FLC-NSGA-II

Méthodes de résolution

Projet CPER MOSYP - UTT/LOSI Ordonnancement de la production : Systèmes hybrides 32

MOSYP Problème 1 Problème 2 Cas spécifique ConclusionEtat de l’art

NSGA-II

FLC

Fonctions d’appartenance

Tables de décision

Pc , Pm

∆Pc , ∆Pm

Critères

Page 33: Ordonnancement de la production : systèmes hybrides

La comparaison FLC- NSGA-II/NSGA-II

Résultats expérimentaux

Projet CPER MOSYP - UTT/LOSI Ordonnancement de la production : Systèmes hybrides 33

MOSYP Problème 1 Problème 2 Cas spécifique ConclusionEtat de l’art

Indice μd Best μd Worst μd C1 C2 ns1 Ns2

1 -0.123 -0.239 -0.044 0 1 9.0 4.5

2 -0.116 -0.247 -0.018 0 1 6.8 4.6

3 -0.112 -0.444 -0.013 0 1 8.3 5.2

4 -0.082 -0.197 -0.025 0 1 7.7 5.7

5 -0.058 -0.105 -0.019 0 1 5.8 3.5

6 -0.098 -0.331 -0.016 0 1 6.2 4.5

7 -0.070 -0.123 -0.021 0 1 7.0 5.1

8 -0.069 -0.264 -0.014 0 1 7.5 4.5

9 -0.116 -0.262 -0.035 0 1 7.0 4.6

10 -0.122 -0.286 -0.038 0 1 6.7 4.5

11 -0.094 -0.221 -0.024 0 1 7.8 4.8

12 -0.084 -0.132 -0.030 0 1 7.6 5.0

13 -0.079 -0.145 -0.028 0 1 7.8 5.9

14 -0.086 -0.166 -0.038 0 1 8.1 4.8

15 -0.081 -0.133 -0.029 0 1 7.4 5.1

16 -0.092 -0.225 -0.013 0 1 7.2 4.4

• 50 tâches sur 5 machines

• ��=-0.092

• �1=0

• �2=1

• Temps de calcul de FLC-NSGA-II et NSGA-II : 1seconde environ

• FLC-NSGA-II domine NSGA-II

• Adaptation dynamique entre laconvergence et la diversité pendantles générations

• FLC améliore les résultats

Page 34: Ordonnancement de la production : systèmes hybrides

La comparaison FLC- NSGA-II/TPM

Résultats expérimentaux

Projet CPER MOSYP - UTT/LOSI Ordonnancement de la production : Systèmes hybrides 34

MOSYP Problème 1 Problème 2 Cas spécifique ConclusionEtat de l’art

• Solutions optimales : 6 configurations / 7

• FLC-NSGA-II présente un grand avantage par rapport au temps de calcul

Problèmes (n,m) ns1 ns2 μd C1 C2 CT1 CT2

(5, 2) 2 2 0 0 0 0.40s 2.84s

(6, 2) 3 3 0 0 0 0.36s 34.36s

(7, 2) 4 4 0 0 0 0.40s 167.9s

(8, 2) 3 3 0 0 0 0.42s 194.8s

(9, 2) 6 6 0 0 0 0.42s 817.9s

(10, 2) 6 6 0 0 0 0.42s 7413s

(11, 2) 5.6 6 2.30 0.015 0.67 0.50s 110383s

Page 35: Ordonnancement de la production : systèmes hybrides

Plan

Projet CPER MOSYP - UTT/LOSI Ordonnancement de la production : Systèmes hybrides 35

MOSYP Problème 1 Problème 2 Cas spécifique ConclusionEtat de l’art

� Introduction du projet MOSYP

� Etat de l’art

� Problème 1 : Ordonnancement de machines parallèles

� Problème 2 : Ordonnancement d’ateliers de type flowshop hybride

� Etude de cas spécifique

� Conclusion et perspectives

Page 36: Ordonnancement de la production : systèmes hybrides

Méthodes de résolution

Projet CPER MOSYP - UTT/LOSI Ordonnancement de la production : Systèmes hybrides 36

MOSYP Problème 1 Problème 2 Cas spécifique ConclusionEtat de l’art

Modèles

Machines parallèles Flowshop hybride

TPM FEM NSGA-II SPEA-IIFLC-

NSGA-IITPM NSGA-II

FLC-

NSGA-II

MD-

LCAY

Modèle

linéaire

Modèle

non linéaire

Modèle

linéaire

Modèle

non linéaire

Page 37: Ordonnancement de la production : systèmes hybrides

Méthodes de résolution

Projet CPER MOSYP - UTT/LOSI Ordonnancement de la production : Systèmes hybrides 37

MOSYP Problème 1 Problème 2 Cas spécifique ConclusionEtat de l’art

Modèles

Machines parallèles Flowshop hybride

TPM FEM NSGA-II SPEA-IIFLC-

NSGA-IITPM NSGA-II

FLC-

NSGA-II

MD-

LCAY

Modèle

linéaire

Modèle

non linéaire

Modèle

linéaire

Modèle

non linéaire

Page 38: Ordonnancement de la production : systèmes hybrides

Méthodes de résolution

Projet CPER MOSYP - UTT/LOSI Ordonnancement de la production : Systèmes hybrides 38

MOSYP Problème 1 Problème 2 Cas spécifique ConclusionEtat de l’art

Modèles

Machines parallèles Flowshop hybride

TPM FEM NSGA-II SPEA-IIFLC-

NSGA-IITPM NSGA-II

FLC-

NSGA-II

MD-

LCAY

Modèle

linéaire

Modèle

non linéaire

Modèle

linéaire

Modèle

non linéaire

Page 39: Ordonnancement de la production : systèmes hybrides

Méthodes de résolution

Projet CPER MOSYP - UTT/LOSI Ordonnancement de la production : Systèmes hybrides 39

MOSYP Problème 1 Problème 2 Cas spécifique ConclusionEtat de l’art

Modèles

Machines parallèles Flowshop hybride

TPM FEM NSGA-II SPEA-IIFLC-

NSGA-IITPM NSGA-II

FLC-

NSGA-II

MD-

LCAY

Modèle

linéaire

Modèle

non linéaire

Modèle

linéaire

Modèle

non linéaire

Page 40: Ordonnancement de la production : systèmes hybrides

MD-LCAY

Méthodes de résolution

Projet CPER MOSYP - UTT/LOSI Ordonnancement de la production : Systèmes hybrides 40

MOSYP Problème 1 Problème 2 Cas spécifique ConclusionEtat de l’art

• MD-LCAY (Méthode de décomposition, LI, CHEHADE, AMODEO et

YALAOUI)

• Problème HFS de f étages en f sous-problèmes de machines parallèles

ou de machine unique

• Trois versions de MD-LCAY sont proposées :

• MD-LCAY-1 : les premiers f-1 sous-problèmes mono-objectif

• MD-LCAY-2 : tous les sous-problèmes multi-objectifs

• MD-LCAY-3 : différents critères aux premiers f-1 sous-problèmes

• Les opérateurs et paramètres sont identiques à ceux du NSGA-II

Page 41: Ordonnancement de la production : systèmes hybrides

MD-LCAY-1

Méthodes de résolution

Projet CPER MOSYP - UTT/LOSI Ordonnancement de la production : Systèmes hybrides 41

MOSYP Problème 1 Problème 2 Cas spécifique ConclusionEtat de l’art

� Les dates de fin des tâches sont considérées comme la date de début disponible

à l’étage suivant

� Les premiers f-1 sous-problèmes : l’algorithme génétique mono-objecitf

� Critère : makespan

� Le dernier sous-problème : NSGA-II

Page 42: Ordonnancement de la production : systèmes hybrides

MD-LCAY-2

Méthodes de résolution

Projet CPER MOSYP - UTT/LOSI Ordonnancement de la production : Systèmes hybrides 42

MOSYP Problème 1 Problème 2 Cas spécifique ConclusionEtat de l’art

� Tous les sous-problèmes sont multi-objectifs

� Pour les premiers f-1 sous-problèmes, les

critères considérés : le makespan et la

somme des dates de fin

� Résolution de sous-problèmes : NSGA-II

Page 43: Ordonnancement de la production : systèmes hybrides

MD-LCAY-3

Méthodes de résolution

Projet CPER MOSYP - UTT/LOSI Ordonnancement de la production : Systèmes hybrides 43

MOSYP Problème 1 Problème 2 Cas spécifique ConclusionEtat de l’art

� Une structure similaire à celle de MD-LCAY-2

� Différence = critères d’optimisation : le

makespan et la somme des retards

Page 44: Ordonnancement de la production : systèmes hybrides

La comparaison MD-LCAY-2/MD-LCAY-1

Résultats expérimentaux

Projet CPER MOSYP - UTT/LOSI Ordonnancement de la production : Systèmes hybrides 44

MOSYP Problème 1 Problème 2 Cas spécifique ConclusionEtat de l’art

Indice f n μd Best μd Worst μd C1 C2 ns1 ns2

1 2 10 -0.317 -0.870 0.000 0.000 0.685 2.1 2.1

2 2 10 -0.258 -0.967 0.000 0.000 0.628 2.3 1.7

3 2 10 -0.196 -0.964 0.000 0.000 0.500 1.8 2.2

4 2 10 -0.784 -0.970 -0.159 0.000 0.944 2.0 2.1

5 3 10 -0.508 -0.987 -0.099 0.000 1.000 2.2 2.4

6 3 10 -0.619 -0.983 0.109 0.111 0.888 2.2 2.9

7 3 10 -0.408 -0.875 0.044 0.250 0.750 2.5 3.2

8 3 10 -0.336 -0.869 0.091 0.033 0.847 2.6 2.3

9 2 20 -0.242 -0.947 0.021 0.151 0.530 2.6 3.4

10 2 20 -0.287 -0.848 0.130 0.117 0.833 3.4 3.0

11 2 20 -0.220 -0.841 0.054 0.100 0.787 3.3 3.4

12 2 20 -0.121 -0.881 0.029 0.282 0.610 3.0 3.8

13 3 20 -0.313 -0.911 0.102 0.125 0.838 3.2 3.5

14 3 20 -0.289 -0.781 0.062 0.140 0.812 3.1 3.1

15 3 20 -0.448 -0.895 -0.002 0.000 0.933 2.5 3.7

16 3 20 -0.313 -0.955 -0.036 0.000 0.955 2.9 3.6

• 10 et 20 tâches sur HFS de 2 et 3

étages

• Temps de calcul :

• MD-LCAY-1 : entre 1.09s et 1.9s

• MD-LCAY-2 : entre 2.2s et 3.8s

• ��=-0. 353

• �1=0.081

• �2=0.783

• MD-LCAY-2 domine MD-LCAY-1

Page 45: Ordonnancement de la production : systèmes hybrides

La comparaison MD-LCAY-2/MD-LCAY-3

Résultats expérimentaux

Projet CPER MOSYP - UTT/LOSI Ordonnancement de la production : Systèmes hybrides 45

MOSYP Problème 1 Problème 2 Cas spécifique ConclusionEtat de l’art

Indice f n μd Best μd Worst μd C1 C2 ns1 ns2

1 2 10 0.213 -0.089 0.431 0.583 0.037 2.1 2.9

2 2 10 -0.019 -0.192 0.000 0.000 0.068 2.3 2.9

3 2 10 -0.112 -0.136 -0.088 0.000 0.750 2.2 3.0

4 2 10 0.059 -0.584 0.605 0.351 0.111 2.1 2.2

5 3 10 -0.048 -0.481 0.470 0.166 0.416 2.0 2.2

6 3 10 0.169 -0.456 0.717 0.708 0.000 2.1 2.2

7 3 10 -0.169 -0.925 0.549 0.217 0.371 2.3 2.6

8 3 10 -0.118 -0.496 0.236 0.227 0.539 2.5 2.8

9 2 20 0.006 -0.396 0.739 0.380 0.488 3.6 3.6

10 2 20 0.106 -0.051 0.253 0.712 0.111 3.0 3.2

11 2 20 -0.054 -0.198 0.217 0.108 0.712 2.7 3.5

12 2 20 -0.051 -0.598 0.259 0.318 0.600 2.9 3.5

13 3 20 -0.029 -0.367 0.375 0.275 0.319 3.4 3.3

14 3 20 0.046 -0.168 0.257 0.444 0.531 3.3 3.4

15 3 20 -0.023 -0.613 0.206 0.611 0.309 2.9 4.1

16 3 20 -0.092 -0.233 0.239 0.000 0.700 2.6 4.0

• 10 et 20 tâches sur HFS de 2 et 3 étages

• Temps de calcul : entre 2.2s et 3.8s

• ��=-0. 007

• �1=0.318

• �2=0.378

• MD-LCAY-2 a un peu d’avantage

Page 46: Ordonnancement de la production : systèmes hybrides

La comparaison MD-LCAY-2/FLC-NSGA-II

Résultats expérimentaux

Projet CPER MOSYP - UTT/LOSI Ordonnancement de la production : Systèmes hybrides 46

MOSYP Problème 1 Problème 2 Cas spécifique ConclusionEtat de l’art

Indice f n μd Best μd Worst μd C1 C2 ns1 ns2

1 2 10 -0.247 -0.943 -0.097 0.000 1.000 2.2 2.9

2 2 10 -0.292 -0.896 -0.118 0.000 1.000 2.5 2.7

3 2 10 -0.115 -0.829 0.253 0.235 0.519 2.3 3.6

4 2 10 -0.083 -0.610 0.248 0.361 0.538 2.0 3.8

5 3 10 -0.199 -0.226 -0.183 0.000 1.000 2.0 3.0

6 3 10 -0.192 -0.325 -0.109 0.000 1.000 2.0 3.0

7 3 10 -0.150 -0.632 0.422 0.050 0.900 2.2 29

8 3 10 -0.128 -0.501 0.223 0.218 0.625 2.4 3.3

9 2 20 -0.084 -0.108 -0.061 0.000 1.000 2.5 3.0

10 2 20 -0.077 -0.087 -0.066 0.000 1.000 3.0 2.5

11 2 20 -0.091 -0.123 0.034 0.021 0.923 2.9 4.6

12 2 20 -0.092 -0.162 -0.032 0.000 1.000 3.5 4.0

13 3 20 -0.156 -0.225 0.042 0.050 0.934 3.2 4.4

14 3 20 -0.065 -0.155 0.033 0.208 0.750 3.0 2.5

15 3 20 -0.116 -0.250 -0.049 0.000 0.958 3.0 5.1

16 3 20 -0.162 -0.323 -0.021 0.000 1.000 3.6 1.6

• 10 et 20 tâches sur HFS de 2 et 3 étages

• Temps de calcul :

• FLC-NSGA-II : entre 0.8s et 2.4s

• MD-LCAY-2 : entre 2.2s et 3.8s

• ��=-0. 140

• �1=0.071

• �2=0.884

• MD-LCAY-2 domine FLC-NSGA-II

Page 47: Ordonnancement de la production : systèmes hybrides

La comparaison MD-LCAY-2/TPM

Résultats expérimentaux

Projet CPER MOSYP - UTT/LOSI Ordonnancement de la production : Systèmes hybrides 47

MOSYP Problème 1 Problème 2 Cas spécifique ConclusionEtat de l’art

Problèmes

(n,m)

ns1 ns2 μd C1 C2 CT1 CT2

3 1 2 0 0 0 1.92s 6.55s

4 1 4 0 0 0 2.40s 29.28ss

5 1 3 0 0 0 2.04s 89.5s

6 2 5 0 0 0 2.42s 304s

7 1 6 0 0 0 2.40s 4543s

8 3 8 0.048 1 0 1.98s 23263s

9 2 4 0.087 1 0 2.23s 33450s

10 1 4 0.082 1 0 2.41s 460777s

Page 48: Ordonnancement de la production : systèmes hybrides

Plan

Projet CPER MOSYP - UTT/LOSI Ordonnancement de la production : Systèmes hybrides 48

MOSYP Problème 1 Problème 2 Cas spécifique ConclusionEtat de l’art

� Introduction du projet MOSYP

� Etat de l’art

� Problème 1 : Ordonnancement de machines parallèles

� Problème 2 : Ordonnancement d’ateliers de type flowshop hybride

� Etude de cas spécifique

� Conclusion et perspectives

Page 49: Ordonnancement de la production : systèmes hybrides

Plate-forme MESERP

Etude de cas spécifique

Projet CPER MOSYP - UTT/LOSI Ordonnancement de la production : Systèmes hybrides 49

MOSYP Problème 1 Problème 2 Cas spécifique ConclusionEtat de l’art

• Trois étages de machines (remplissage � couvercles et codes barres � stockage)

• Evaluations de performances : simulation ARENA

• Optimisation : FLC-NSGA-II

• 50 tâches doivent être effectuées

• Les données des tâches• Temps d’exécution sur différents étages : loi uniforme

• Date de fin au plus tard : �� ∑ ��� �1 � ��

���� où c∈[0,1]

• Tempsdepréparationentrelestâches:UNIF(5,10)

Page 50: Ordonnancement de la production : systèmes hybrides

LacomparaisonFLC-NSGA-II/FIFO

Résultatsexpérimentaux

ProjetCPERMOSYP- UTT/LOSI Ordonnancementdelaproduction:Systèmeshybrides 50

MOSYP Problème1 Problème2 Casspécifique ConclusionEtatdel’art

• FLC-NSGA-IIdominelarègledeprioritéFIFO

• Améliorationde2.59%et0.2%(lemeilleurcasetlepirecas)pourlemakespan

• Améliorationde43.1%et31.1%(lemeilleurcasetlepirecas)pourlasommedesretards

Indice FLC-NSGA-II FIFO

Cmax ∑Tj Cmax ∑Tj

1 42.06 103.18 - -

2 42.70 99.35 - -

3 42.81 96.50 - -

4 43.05 94.46 - -

5 - - 43.15 135.24

Page 51: Ordonnancement de la production : systèmes hybrides

Plan

Projet CPER MOSYP - UTT/LOSI Ordonnancement de la production : Systèmes hybrides 51

MOSYP Problème 1 Problème 2 Cas spécifique ConclusionEtat de l’art

� Introduction du projet MOSYP

� Etat de l’art

� Problème 1: Ordonnancement de machines parallèles

� Problème 2: Ordonnancement d’ateliers de type flowshop hybride

� Etude de cas spécifique

� Conclusion et perspectives

Page 52: Ordonnancement de la production : systèmes hybrides

Conclusion

Projet CPER MOSYP - UTT/LOSI Ordonnancement de la production : Systèmes hybrides 52

MOSYP Problème 1 Problème 2 Cas spécifique ConclusionEtat de l’art

• Etudes et résolution de 2 problèmes (machines en parallèle, flowshop hybride)

• Problème d’ordonnancement de machines parallèles• 3 méthodes approchées : NSGA-II, SPEA-II et FLC-NSGA-II

• → FLC-NSGA-II domine les autres

• 2 méthodes exactes : FEM, TPM

• Problème d’ordonnancement d’ateliers de type flowshop hybride

• 3 méthodes approchées : NSGA-II, FLC-NSGA-II et MD-LCAY

• 1 méthode exacte : TPM

• → EfYicacite de MD-LCAY-2

• Cas spécifique• Optimisation basée sur la simulation : FLC-NSGA-II basé sur la simulation

• FLC-NSGA-II est plus performant que FIFO

Conclusion scientifique

Page 53: Ordonnancement de la production : systèmes hybrides

Conclusion

Projet CPER MOSYP - UTT/LOSI Ordonnancement de la production : Systèmes hybrides 53

MOSYP Problème 1 Problème 2 Cas spécifique ConclusionEtat de l’art

Conclusion du projet MOSYP

• Proposition des modèles

• Développement des méthodes de

résolution

• Implémentation sur la plate-forme

MESERP

• Mesurer les temps de traitementde chaque machine et temps delivraison du convoyeur

• Modéliser le système deproduction sur ARENA

• Coupler l’algorithmed’optimisation avec le modèle desimulation

• Tester plusieurs instances pourvalider les modèles

Page 54: Ordonnancement de la production : systèmes hybrides

Conclusion

Projet CPER MOSYP - UTT/LOSI Ordonnancement de la production : Systèmes hybrides 54

MOSYP Problème 1 Problème 2 Cas spécifique ConclusionEtat de l’art

• Problèmes étudiés• Résolution selon des nouveaux objectifs

• Introduction de nouvelles contraintes

• Méthodes exactes• Développement de méthodes exactes plus efficaces (temps de calcul)

• Méthodes approchées• Amélioration de la qualité des métaheuristiques proposées

• Application d’autres hybridations sur les méthodes proposées

• Application de la dominance de Lorenz sur les méthodes

• Intégration nos travaux avec ceux de notre partenaire (CReSTIC)• Coupler les décisions en temps réel (équipe CReSTIC) avec les décisions

opérationelles (équipe ICD-LOSI)

Perspectives

Page 55: Ordonnancement de la production : systèmes hybrides

Conclusion

Projet CPER MOSYP - UTT/LOSI Ordonnancement de la production : Systèmes hybrides 55

MOSYP Problème 1 Problème 2 Cas spécifique ConclusionEtat de l’art

• Organisation de la conférence IWOLIA (2010, 2011, 2012)• Partenaires industriels (CAILLAU, SOUFFLET)

• Participation de plusieurs entreprises (ARIES, ANDRA, VEOLIA, IFS, Nexxtep, Croma IBS, …)

• Organisation de tracks et sessions spéciales• ROADEF, IEEE CCCA, IESM, IFORS, INCOM

• Participation au projet CAP-Logistique• Amélioration de performances des PME de la région

• Diagnostics, simulations, études d’optimisation

• Plusieurs partenaires : Lafitte Textile, Paredes, SIRC, Vynex, Bister, …

• Création de l’entreprise OPTA LP

Valorisation

Page 56: Ordonnancement de la production : systèmes hybrides

Publications

Projet CPER MOSYP - UTT/LOSI Ordonnancement de la production : Systèmes hybrides 56

MOSYP Problème 1 Problème 2 Cas spécifique ConclusionEtat de l’art

• Publications dans des revues internationales (4)• X. Li, F. Yalaoui, L. Amodeo et H. Chehade. Metaheuristics and exact methods to solve a

multiobjective parallel machines scheduling problem. Journal of Intelligent Manufacturing (Accepté et publié), 2010

• X. Li, F. Yalaoui, L. Amodeo et H. Chehade. A multiobjective optimization approach to solve a parallel machine scheduling problem. Advances in Artificial Intelligence(Accepté et publié), 2010

• X. Li, H. Chehade, F. Yalaoui et L. Amodeo. Fuzzy logic controller based multiobjective metaheuristics to solve a parallel machines scheduling problem. Journal of Multiple-Valued Logic and Soft Computing (Accepté et publié), 2011

• Une revue en révision dans International Journal of Production Research

• Publications dans des conférences (8)• LM-SCM 2009 (Istanbul, Turquie)

• MOSIM 2010 (Hammamet, Tunisie)

• FLINS 2010 (Chengdu, Chine)

• ROADEF 2011 (Saint Etienne, France)

• IEEE CCCA 2011 (Hammamet, Tunisie)

• IESM 2011 (Metz, France)

• EUSFLAT 2011 (Aix-Les-Bains, France)

• RACR 2013 (Istanbul, Turquie)