Article de référence | Réf : M3148 v1

Quelques propriétés
Optimisation de l'utilisation du métal pour les opérations de filage d'aluminium

Auteur(s) : Nadjib BRAHIMI

Date de publication : 10 déc. 2012

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RÉSUMÉ

Cet article présente la modélisation et la résolution du problème de planification de la production des lopins d'aluminium obtenus par découpage de longues billettes dans une usine de filage. Cette opération permet de minimiser le coût de recyclage des rebuts. Le problème est modélisé sous forme d'un programme linéaire en nombres entiers, résolu avec un solveur professionnel. La performance du modèle mathématique est analysée à travers différents scénarios et sur plusieurs jeux de données.

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Auteur(s)

  • Nadjib BRAHIMI : Docteur en Automatique et Informatique Appliquée, spécialiste en Systèmes Logistiques et de Production - Enseignant Chercheur au Département du Génie Industriel et Management à l'université de Sharjah, Émirats Arabes Unis - Ancien membre du département d'Automatique et Productique à l'École des Mines de Nantes

INTRODUCTION

La production des lopins d'aluminium par découpage de longues billettes génère beaucoup de rebuts dont le coût de recyclage peut être très élevé. Quand un plan de coupes est appliqué à une billette, il subsiste souvent un dernier lopin (rebut) dont la longueur ne correspond à aucune commande. Pour minimiser la quantité des rebuts, le problème est modélisé et résolu en utilisant la programmation mathématique.

En industrie de l'aluminium, les billettes font partie des produits les plus importants. Ce sont de longs cylindres pleins, de différents diamètres d'alliages, qu'il faut découper en lopins de longueurs spécifiées par le client. Ces lopins sont destinés à être mis en forme par filage à chaud. Le processus de découpage génère des rebuts qu'il faut refondre et recycler, engendrant des coûts de production supplémentaires. La réduction des rebuts implique une amélioration de la productivité et entraîne une réduction des coûts de production.

En collaboration avec un grand producteur d'aluminium, nous avons analysé le processus de découpage des billettes. La planification de ce processus se fait actuellement par approche manuelle par un planificateur. Il lui faut plusieurs jours pour planifier un découpage de billettes qui satisfait la demande de quelques semaines seulement. La solution obtenue est loin d'être optimale et génère beaucoup de rebuts. De plus, si de nouvelles commandes surviennent après la planification, il est très difficile au planificateur de réviser son plan initial.

L'utilisation de la programmation linéaire en nombres entiers permet de développer des modèles mathématiques efficaces qui aboutissent à des solutions optimales ou proches de l'optimal en quelques heures, voire quelques minutes. Ceci permet au planificateur de se concentrer sur des tâches plus importantes et de gagner en flexibilité pour intégrer de nouvelles commandes après la construction du plan.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-m3148


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6. Quelques propriétés

Cette section présente quelques propriétés importantes du problème et du modèle mathématique. Ces propriétés permettront la classification du problème et la justification des méthodes qui peuvent être utilisées pour le résoudre.

6.1 Complexité du problème

Le problème considéré dans cette étude est un problème de coupe à une dimension. C'est un problème NP-difficile au sens fort . La démonstration de cette propriété est basée sur la réduction du problème de 3-PARTITION au problème de découpe à une dimension . Cette propriété indique qu'il n'est pas intéressant de chercher à développer une méthode exacte pour trouver la solution optimale quand la taille de celui-ci est très grande. Une méthode exacte prendrait un temps excessif pour résoudre le problème. C'est pour cela qu'il est préférable d'avoir recours à des méthodes heuristiques pour trouver d'assez bonnes solutions dans un temps acceptable. Heureusement, les solveurs de programmes linéaires en nombres entiers sont équipés d'heuristiques pour essayer de trouver rapidement des solutions réalisables qui seront améliorées itérativement.

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6.2 Dimensions du modèle mathématique

Le modèle en PLNE présenté au § 5...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - SMITH (S.) -   Asphalt Tops List of Most Recycled Materials  -  EHS today, the magazine for environment, health and safety leaders ; http://ehstoday.com/news/ehs_imp_36326/ (2003).

  • (2) - TOTTEN (G.E.), MACKENZIE (D.S.) -   Handbook of Aluminum : Alloy Production and Materials Manufacturing  -  Édition Marcel Dekker (2003).

  • (3) - GILMORE (P.C.), GOMORY (R.E.) -   A linear programming approach to the cutting stock problem  -  Operations Research 9, 848-859 (1961).

  • (4) - KANTOROVICH (L.V.) -   Mathematical methods of organising and planning production  -  Management Science, Volume 6, PP 366-422 (1960).

  • (5) - HAESSLER (R.W.), SWEENEY (P.E.) -   Cutting stock problems and solution procedures  -  European Journal of Operational Research 54, 141-150 (1991).

  • (6) - BEN AMOR (H.), VALÉRIO DE CARVALHO (J.M.) -   Cutting Stock...

1 Outils logiciels

Xpress-MP, version 2010 pour Windows, Fair Isaac

http://www.fico.com/

CPLEX ILOG de la compagnie IBM

http://www.ibm.com

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2 Sites Internet

L'association française de l'aluminium,

http://www.af-aluminium.fr

Le groupement des lamineurs et fileurs d'aluminium,

http://www.glfa.fr.

L'association européenne de l'aluminium,

http://www.alueurope.eu

L'institut international d'aluminium,

http://www.world-aluminium.org

Système de filage de billettes : Wagstaff, Inc. Spokane Valley, Washington, USA,

http://www.wagstaff.com.

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