Method to support the deployment of flexible cyber-physical systems in the context of Industry 4.0
Méthode d’aide au déploiement du système cyber-physique flexible dans le contexte de l’industrie 4.0
Résumé
This thesis is set in an ever-evolving industrial context, characterized by the emergence of Industry 4.0. It focuses on the FPT factory in Bourbon-Lancy (FPT-BLY), which specializes in the production of heavy engines for vehicles. The challenge lies in integrating the new XC13 engine into existing production lines while maintaining the current product manufacturing. This case study highlights the importance of industrial flexibility and reconfigurability to stay competitive. The main objective of this research is to develop an optimal method for implementing flexible and reconfigurable production systems in response to the challenges of Industry 4.0. Indeed, this industrial revolution brings new methodologies made possible by advanced technologies. The thesis focuses on the key aspects of Industry 4.0 regarding the system's ability to self-adjust and self-configure, which require significant flexibility to be effective and operational. The contributions of this thesis revolve around the identification, measurement, and optimization of flexibility in production systems. We have identified and proposed original individual measurement methods to evaluate different types of flexibility and have also developed a method to measure the interdependence between these types of flexibility. The aim is to obtain an aggregated value of the various flexibilities, in order to facilitate the prescription of an optimal decision in the event of system reconfiguration. Finally, we developed a mathematical optimization model to identify the best investment solution to achieve the appropriate level of flexibility and, consequently, determine the roadmap for deploying flexibility. We explored a large amount of data and company information for the experimentation and validation of these proposed models. Finally, all of these proposals were applied to the FPT-BLY factory, within the framework of the integration of the new XC13 engine
Cette thèse s'inscrit dans un contexte industriel en perpétuelle évolution, caractérisé par l'émergence de l'Industrie 4,0. Elle prend pour cadre l'usine FPT de Bourbon-Lancy (FPT-BLY), spécialisée dans la production de moteurs lourds pour véhicules. Face au défi d'intégrer le nouveau moteur XC13 dans des lignes de production existantes tout en maintenant la fabrication de produits actuels. Ce cas d’étude illustre l'importance de la flexibilité et de la reconfigurabilité industrielles pour maintenir la compétitivité. L'objectif principal de cette recherche est de développer une méthode optimale pour implémenter des systèmes de production flexibles et reconfigurables, en réponse aux défis de l'Industrie 4.0. En effet, cette révolution industrielle apporte de nouvelles méthodologies rendues possibles par les technologies avancées. La thèse se concentre sur les piliers 4,0 concernant la capacité d'auto-ajustement et d'auto-configuration du système, qui requièrent une flexibilité importante pour être efficaces et opérationnelles. Les contributions de cette thèse s'articulent autour de l'identification, la mesure et l'optimisation de la flexibilité dans les systèmes de production. Nous avons identifié et proposé des méthodes originales de mesure individuelles pour évaluer les différents types de flexibilité et a également développé une méthode pour mesurer l'interdépendance entre ces types de flexibilité. L'objectif est d'obtenir une valeur agrégée des différentes flexibilités, afin de faciliter la prescription d’une décision optimale en cas de reconfiguration du système. Enfin, nous avons développé un modèle d’optimisation mathématique permettant d’identifier la meilleure solution d’investissement afin d’atteindre le niveau de flexibilité approprié, et de ce fait, déterminer la feuille de route de déploiement de la flexibilité. Nous avons dû explorer une grande quantité de données et d'informations de l’entreprise pour la partie expérimentation et validation de ces modèles proposés. Enfin, l'ensemble de ces propositions ont été appliqué à l'usine FPT-BLY, dans le cadre de l'intégration du nouveau moteur XC13.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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