ULg Séminaire de Gestion

1. ULgSéminaire de Gestion Deux cas d’application de la R.O. en gestion de production: Planification de production à court terme (GSK), Optimisation des recettes de fabrication (Arcelor) Yves Pochet, UCL et n-Side Liège, 30 mars 2004

2. n-Side: spin-off UCL Planification de la production à court terme chez GSK Optimisation des recettes de fabrication chez Arcelor Plan

3. KNOW HOW APPLICATION n-Side, Spin-Off UCL Solutions sur mesure / rapides Excellence scientifique Professeurs Partenaires Université UCL CORE enterprise Applications pratiques Programmes de recherche Challenges intellectuels

4. Consultance en « Modélisation et Optimisation » Applications en « Supply ChainManagement » Rôle de conseil: alignement entre solutions d’aide à la gestion et politiques et stratégies logistiques dans le contexte Supply Chain Planning Matrix Développement de solutions sur mesure. Intégration des solutions dans les sytèmes d’information (SAP/R3, SAP/APO, système local) n-Side, spin-off UCL

5. Supply Chain Planning Matrix procurement production distribution sales long-term • materials program • supplier selection • cooperations • plant location • production system • physical distribution structure • product program • strategic sales planning mid-term • personnel planning • material requirements planning • contracts • master production scheduling • capacity planning • mid-term sales planning • distribution planning short-term • lotsizing • machine scheduling • shop floor control • warehouse replenishment • transport planning • personnel planning • ordering materials • short-term sales planning flow of goods information flows Source: Fleischmann & Meyr

6. Approche sur mesure PREPARATION • Compréhension du contexte • Définition des objectifs et de la mission MODELISATION – OPTIMISATION – IMPLEMENTATION POST • Coaching/Formation • Indicateurs clefs (KPI) • - Maintenance PARTENARIAT - COMMUNICATION

7. n-Side Business solutions Systèmes d’aide à la décision Planification et Gestion des Flux de production Modèles technico-économiques: Intégration «Achats – Exploitation» Gestion de projets R&D : Allocation de ressources HR : Horaires

8. n-Side Business solutions (2) Conseil et Etudes Stratégiques

9. Un modèle d’optimisation pour la planification des lyophilisations GSK : GlaxoSmithKline

10. Le menu • Le processus de production • Le problème posé • Notre solution • Les entités du modèle • Les points forts de la solution • L’application

11. Processus de production Matching Lyo Formulation Packaging Sem-Fin Stock Bulk Stock Bulk Filling Raw Mat Raw Mat Raw Mat Raw Mat

12. Processus de production Lignes de Remplissage (continu) Flacons 3 ml Flacons 9 ml Lyophilisation (batch) Lyo 1 Lyo 2 Lyo ...

13. Produit A Produit B Produit C Produit D Maintenance t Le problème posé L1 L2 L3

14. t Le problème posé Produit A : demande doit être satisfaite. Produit B: demande doit être satisfaite. Produit C : prioritaire. Produit D : demande ne doit pas nécessairement être satisfaite. Matière première arrive en semaine 2. + Capacité de production, nombre d’équipes, nombre de démarrages,… L1 L2 L3

15. t Le problème posé • Développer un Système d’Ordonnancement • à l’interface entre les Planificateurs (demande) et les Producteurs • capable de Maximiser la productivité jointe du Remplissage (continu) et de la Lyo (batch) • tout en satisfaisant les contraintes de production. L1 L2 L3

16. demande non satisfaite L1 L2 L3 t Le problème posé Produit A Produit B Produit C Produit D

17. Le problème posé • Dans notre exemple: • 3 machines • 20 jours • 3 démarrages possible par jour par machine • 4 produits Il y a plus au moins 2720solutions possibles Cela prend (1/1024 secs) 8 x 10205 années

18. t Notre Approche • Un modèle construit en partenariat (nS / Planificateurs / Producteurs) • et une solution « taylor made » MIP (mixed-integer programming) pour optimiser la production jointe • MAX nombre de flacons produits t.q. demande satisf. L1 L2 L3 week 1 week 2 week 3 week 4

19. t Notre Approche • Modèle en temps discret (par jour) • Modèle de type Unit Flow par machine (formulation des états des machines et des transitions entre états) • Méthode de résolution de type « branch-and-cut » • Logiciels standards d’optimisation MIP L1 L2 L3 week 1 week 2 week 3 week 4

20. Optimisation Modèle R.O. Résultats Données Paramètres Excel Notre solution

21. Lyos Equipes Produits Demande Calendrier Maximum Type Priorité Pénalité Par semaine Quantité Congés Maintenance Formations Arrêts Taille Recette Modalités autorisées démarrages par jour Charge Minimale Entretiens Capacité Durée lyophilisation Week-ends Production forcée Recette par jour Nettoyage Ligne de remplissage Fonction critère Les entités du modèle

22. Modélisation détaillée de la durée et démarrage du processus Optimal par rapport au critère défini Confrontation des objectifs de planification et production Les points forts de la solution

23. Produits

24. Demande

25. Calendrier

26. Exécution

27. La solution « stand alone »  Un outil flexible d’ordonnancement adapté au système d’information actuel

28. Avec interface graphique

29. Un modèle d’optimisation des recettes de fabrication de coke – fonte – acier Arcelor

30. Le menu • Arcelor • Le processus de production • Le problème posé • Notre solution • Les entités du modèle • Les points forts de la solution • L’application

31. 1999 : Alliance Usinor - Groupe Cockerill Sambre 2002 : constitution d'Arcelor 2002 Groupe Usinor 1999 Groupe Usinor 1997 Sollac Usinor CS + EKO Stahl Arbed Aceralia Source: R. Keutgen (Arcelor)

32. UO Sud: Fos, Gijon, Avilès UO Wallonie: Cockerill Sambre UO Centre: Dunkerke, Florange Le secteur "Aciers Plats Carbone" Les Unités Opérationnelles européennes UO Nord: Sidmar, Brême, EKO Stahl Source: R. Keutgen (Arcelor)

33. UO Wallonie Implantations géographiques à Liège Ligne à Froid 29 km 2 km 4 km 4 km 20 km Canal Meuse Kessales Tilleur Flémalle Chertal Marchin Seraing Liège Ramet Ougrée Ligne à Chaud Source: R. Keutgen (Arcelor)

34. Le processus : la ligne à chaud • L ’amont : Approvisionnements Charbons et Minerais • Ligne à chaud de Liège : outils et flux matières - Ougrée et Seraing - Vers Chertal - Chertal Source: R. Keutgen (Arcelor)

35. SOMEF Barges 2.5kT Approvisionnements Charbons Origines Australie 68% USA 24% (Autres) 8% Capacité Max Embarquement : 160KT Navires Max 160kT (Arcelor (C-S, S-L), Carsid, ATIC) Capacité Max Réception Navire : 130KT « Illimitée » Ports d ’entrée Anvers 69% Rotterdam 25% (Autres) 6% Fer 20% 80% Capacité Manutention débarquement : 3.6KT/jour - Pas de Stock Liège Seraing 0.5 MT Injections HFX 1.5 MT/an 1 MT Cokerie Source: R. Keutgen (Arcelor)

36. SOMEF Barges 3kT Approvisionnements Minerais Origines Brésil 82% Mauritanie 17% (Autres) 1% Capacité Max Embarquement : 260KT 130KT Navires Max 260kT (Arcelor : C-S, S-L, EKO) Capacité Max Réception Navire : 130KT « Illimitée » Ports d ’entrée Anvers 24% Rotterdam 75% (Autres) 1% Fer 6% 94% Capacité Manutention débarquement : 14KT/jour - Stock 70kT (7 loges) Liège Ougrée 0.3 MT HFX 4.5 MT/an 4.2 MT Agglomération Source: R. Keutgen (Arcelor)

37. Ligne à chaud de Liège : Ougrée - Seraing Coke Aggloméré HFB Minerais AGGLO MEUSE Ougrée 0.8 MT Cokerie Hauts-fourneaux Coke Charbon 2.7 MT Seraing B 6 Minerais Fonte Agglomération Ougrée - Seraing Castine Aggloméré Ougrée 4.7 MT Source: R. Keutgen (Arcelor)

38. Ligne à chaud de Liège : Chertal Ferrailles ACIERIE Aciérie 2.7 MT CANAL TLB Fonte Chertal Acier liquide MEUSE Chertal 2.6 MT 2.4 MT Train à larges bandes Coulées continues brames Brames Coils Chertal Chertal Source: R. Keutgen (Arcelor)

39. Le problème posé par Arcelor • 1) Constat : • Chaque usine optimise le coût de fabrication de son demi-produit : Coke, Aggloméré, Fonte, Brames • 2) Objectif : • Minimiser le prix de revient de la brame par un choix optimum des enfournements charbon et minerais • 3) Contraintes : • - Respecter les points de fonctionnement de chaque installation : Cokerie, Agglomération, Hauts-fourneaux, Aciérie • - Intégrer le schéma des flux physiques • 4) Utilisabilité : • - Mise à jour des DB matières premières • - Adaptable en fonction de l’évolution du schéma industriel

40. Notre Approche/Solution • MODELES TECHNICO-ECONOMIQUES D’OPTIMISATION DE PRIX DE REVIENT (modélisation formulation validation  implémentation) • COKE • FONTE • ACIER • d. INTEGRATION COK-FON-ACI • GAINS (simulations) • LOGICIELS STANDARDS D’OPTIMISATION NON-LINEAIRE (AMPL-CONOPT)

41. Contraintes de type « achat » Contraintes techniques Entités: Optimisation COKE CHARBONS COKERIE Modèle technico-économique COKE

42. Contraintes de type « achat » Contraintes techniques Entités: Optimisation FONTE COKES EXT. MINERAIS HAUTS FOURNEAUX Modèle technico-économique COKE FONTE

43. Contraintes de type « achat » Aspect logistique CARNET DE COMMANDE Contraintes techniques Entités: Optimisation ACIER FERRAILLES FERRO- ALLIAGES ACIERIE Modèle technico-économique FONTE ACIERS

44. NONLINEAIRE Entités: Modèles technico-économiques • Bilans matières • Bilans énergétiques • Transformations chimiques • Rendements, Pertes, … • Coûts : enfournements (var.) • transformations (fix.) • Contraintes techniques : compositions • indices mécaniques • indices chimiques • … • Contraintes achats : disponibilités • préférences • cons. min. • … COKERIE Modèle technico-économique HAUTS FOURNEAUX Modèle technico-économique ACIERIE Modèle technico-économique Flexibilité : « calage » sur un point de fonctionnement paramétrable

45. Entités: Etablissement des modèles Connaissances des hommes du terrain COKERIE Modèle technico-économique Données expérimentales HAUTS FOURNEAUX Modèle technico-économique ACIERIE Modèle technico-économique Travaux universitaires X Y Autres modèles spécifiques Z

46. CHB COK EXT MIN FRL FER ALG COK HF ACI COKE FONTE ACIERS Solutions initiales 0.8 MT 84 M€ 3.14 MT 322 M€ 3.35 MT 81 M€ 3.35 MT 487 M€ 145 €/T - 5 €/T - 3.5 % Optimisations séparées 0.8 MT 75 M€ = - 9M€ (10%) 3.14 MT 315 M€ = -7M€ (2%) 3.35 MT 80 M€ = -1M€ (1%) 3.35 MT 470 M€ 140 €/T Gains théoriques (Simulations)

47. CHB COK EXT MIN FRL FER ALG COK HF ACI COKE FONTE ACIERS Moins de fonte Plus de ferrailles Coke plus pur Fonte plus pure 100.3 €/T Optimisations séparées 0.8 MT 75 M€ 3.14 MT 315 M€ 3.35 MT 80 M€ 3.35 MT 470 M€ 140 €/T - 2 €/T - 1.5 % Optimisation intégrée 0.8 MT 76 M€ 3.05 MT 307 M€ 3.35 MT 81 M€ 3.35 MT 464 M€ 138 €/T 100.7 €/T Intégration – Gain supplémentaire (Simulation)

48. Les points forts de la solution • Optimisation du prix de revient de l’acier par intégration des aspects économiques et techniques • Intégration de plusieurs entités (usines) d’une filière • Simulation de scenarii • Réajustement opérationnel • Outil de négociation avec les fournisseurs • Transmission de la connaissance • Développement de la communication inter sites

49. Application

50. Merci pour votre invitation et pour votre attention