Cours Arena 1n2x2e

UNIVERSITÉ ABDELMALEK ESSAÂDI FACULTÉ DES SCIENCES ET TECHNIQUES DE TANGER

SIMAN ARENA

Simulation des Systèmes Industriels DÉPARTEMENT GÉNIE MÉCANIQUE M 31 : AMÉLIORATION DES PROCESSUS INDUSTRIELS

El Mouaden Nabil Ingénieur en Génie Industriel et Logistique E-mail : [email protected]

FST – Tanger / 2014 - 2015

Sommaire Généralités sur la simulation La simulation des systémes industriels

  Les logiciels de la simulation des systèmes industriels SIMAN ARENA - Principe de fonctionnement - Notions de base Etudes de cas

Mini-Projet / Examen

Sommaire Généralités sur la simulation La simulation des systèmes industriels

  Les logiciels de la simulation des systèmes industriels SIMAN ARENA - Principe de fonctionnement - Notions de base Etudes de cas

Mini-Projet / Examen

Généralités sur la simulation

La simulation est une technique, appliquée aux systèmes permettant d'étudier le comportement d'un système dynamique en construisant un modèle logiciel de celui-ci. • Systèmes de flux de production (Equilibrage de lignes d’assemblage) • Logistique et système de transport ( Gestion de stock et entreposage ) • Télécommunication et informatique ( Transmission des donnés par les antennes , protocole T/IP)

• Systèmes militaires ( Coordination des opérations et formation des pilotes)

Généralités sur la simulation

Généralités sur la simulation

Exemple d’une simulation (RFID et l’entreposage ) ??

La simulation des systèmes industriels

Les avantages de la simulation ? • Meilleure compréhension du comportement dynamique des systèmes • Teste la viabilité et les effets d’idées • Possibilité de tester plusieurs scénarios • Optimise la conception des systèmes ( Coût + performance )

• Réduit les risques de non-performance des systèmes • Identifie les problèmes majeurs tôt dans le processus

La simulation des systèmes industriels

Les étapes de la simulation ? 1

2 Système réel

Analyse et Modélisation

Modèle conceptuel

Les sources possibles de données sont de natures différentes : - Enregistrement du é - Ressources humaines - Systèmes similaires . - Estimation et observation des opérateurs (humaines) - Affirmation des fournisseurs de matériel (souvent optimistes). 4 - Estimation des concepteurs (à vérifier).

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La simulation des systèmes industriels

Les étapes de la simulation ? 1

2 Système réel

Analyse et Modélisation Validation

OK

Interprétation et Action

Vérification

Correction

Résultats Expérimentation

4

Modèle conceptuel

Programmation

Programme de simulation

3

La simulation des systèmes industriels

Les logiciels de la simulation ? Plusieurs outils spécialisés dans l’analyse des systèmes de flux peuvent être utilisés, parmi lesquels :  SIMAN ARENA  Witness ( Offre à l’utilisateur un visuel très convivial )  SLAM  ExtendSim  Quest

La simulation des systèmes industriels

Remarque : La simulation n'est pas une technique d'optimisation au sens propre : - Technique ne propose pas de solutions

- Etablir les performances d'une solution conçue et imaginée par l'utilisateur

SIMAN ARENA Principe de fonctionnement

Notions de base

• SIMAN ARENA est un produit de Rockwell Automation Software • SIMAN est le langage intégré d’ARENA conçu en 1982 par C.D. Pedgen • Logiciel à simulation dynamique à événement discrète (Principe de RdP) • SIMAN est un langage de simulation à usage général

Pour utiliser ARENA, il n'est pas nécessaire de comprendre la structure de SIMAN

SIMAN ARENA Principe de fonctionnement

Notions de base

Le modèle de simulation se fait à l'aide d'un assemblage constitué de mise en série, en parallèle ou en de différents blocs fonctionnels, issus de bibliothèques (templates) d’ARENA. Le principe de fonctionnement du logiciel ARENA est de suivre chacune des entités évoluant d'un bloc fonctionnel vers un autre dans le modèle, de sa création à sa destruction.

SIMAN ARENA Principe de fonctionnement

Notions de base

SIMAN ARENA Principe de fonctionnement

Notions de base

Il permet de :

- Déterminer les besoins en équipements et ressources

- Valider l’aménagement de l’usine - Identifier les différents goulots d’étranglements - Tester l’impact des arrêts de production

SIMAN ARENA Principe de fonctionnement

Notions de base

Il permet de :

- Planifier la production - Inclure toutes les activités (prod, manut ,maint..) , Ressources Humaines (dispo des opérateurs…), Règles de gestion (FIFO,LIFO…), Lois statistiques … - Gènèrer des fichiers de format Excel et *.CSV - Enregistrer des vidéos de simulation sous format *.Avi

SIMAN ARENA Principe de fonctionnement

Notions de base

- Statistiques (Historique) - Données des ressources - Estimation théorique

Eléments d’entrée Arena simulation

Eléments de sortie - Indicateurs de performance

SIMAN ARENA Principe de fonctionnement

Notions de base

- Statistiques (Historique) - Données des ressources - Estimation théorique

Eléments d’entrée

 Produits (type, gamme)  Moyens de production (capacité des machines, taux rebut, disponibilité)  Systèmes de transfert (nature, caractéristiques)  Caractéristiques des automates (règles de commande)  Stocks (nature, capacité, gestion)  Opérateurs (qualification, nombre, horaires)  Stratégie(s) de gestion de production ( flux poussé, flux tirés..)  Considérations théoriques (par exemple l’arrivée de 2 « pièces » successives dans une file d'attente suit une loi exponentielle …)

SIMAN ARENA Principe de fonctionnement

Notions de base

 Nombre et type de pièces produites  Nombre et type de pièces défectueuses,  Taux d'utilisations : Machines, outils, personnel, stock  Temps de cycle d’une pièce ( Takt Time, Lead time..)  …………….

Eléments de sortie - Indicateurs de performance

SIMAN ARENA Principe de fonctionnement

Blocs fonctionnels : Atelier, outils, transpalette, tapis roulant ….

Notions de base

Machines, convoyeurs, stock,

SIMAN ARENA Principe de fonctionnement

Notions de base

Entité :

Une entité est un objet qui évolue dans les différents blocs fonctionnels constituant le modèle du système.

Le déplacement de pièces dans un atelier - provoque un changement d'état du modèle de simulation, ce qui est analogue aux déplacements des jetons dans un modèle RdP.

SIMAN ARENA Principe de fonctionnement

Notions de base

Exemple :

Arrivée pièce

STOCK

Machine (3 min)

Le modèle RdP

Sortie pièce

SIMAN ARENA Principe de fonctionnement

Notions de base

Attribut

: Un attribut est une variable associée individuellement aux entités (la variable est locale) pour représenter leurs états ou des paramètres qui leur sont propres.

Attributs fixes : Pièces A, Pièces B Attributs variables : Temps de traitement de la machine M1 (t1A, t1B) Exemple : Type_de_ Pièces = Pièces A

SIMAN ARENA Principe de fonctionnement

Notions de base

Un programme élaboré avec ARENA est sauvegardé dans un fichier ayant pour extension .doe

Usinage.doe Usinage .doe

- Une partie modèle, qui représente l'algorithme décrivant les caractéristiques des différents blocs fonctionnels composant le modèle ; - Un cadre expérimental, qui regroupe les données précisant les paramètres spécifiques à une simulation donnée (conditions initiales, durée de la simulation, …).

SIMAN ARENA Paramétrage

-> Menu principale -> Run -> Setup -> Project Parameters on peut notamment donner : - un titre au projet (Project Title), - le nom du programmeur (Analyst Name), - un commentaire ( Project Description).

Blocs fonctionnels

SIMAN ARENA Paramétrage

-> Menu principale -> Run -> Setup -> Replication Parameters on peut notamment donner : - Le nombre de réplications (Number of Replications), - Le temps où se termine une réplication (Replication Length).

Blocs fonctionnels

SIMAN ARENA Paramétrage

Blocs fonctionnels Blocs de base

Un bloc qui permet de créer des entités.

1. La période de création des lots d’entités (cadre Time Between Arrivals, par exemple : champ Type = Constant, champ Value = 2), 2. La taille des lots (champ Entities per Arrival = 1), 3. Le nombre total de lots à créer (champ Max Arrivals = Infinite), la date de création du premier lot (champ First Creation = 0).

SIMAN ARENA Paramétrage

Blocs fonctionnels Blocs de base

Un bloc qui permet de créer des entités.

SIMAN ARENA Paramétrage

Blocs fonctionnels Blocs de base

Un bloc qui permet de détruire les entités et collecter les donnés.

SIMAN ARENA Paramétrage

Blocs fonctionnels Blocs de base

Un bloc qui permet de retarder le age des entités.

1*

SIMAN ARENA Paramétrage

Blocs fonctionnels Blocs de base

Le bloc Process permet de simuler le comportement d’une machine ou service.

USAGES TYPES : o Usinage d'une pièce o Examen d'un document complet o Exécution de commandes o Service client

SIMAN ARENA Paramétrage

Blocs fonctionnels Blocs de base

Le bloc Process permet de simuler le comportement d’une machine ou service.

USAGES TYPES : Actions possibles

o Usinage d'une pièce o Examen d'un document complet 1) Seize-Delay-Release : Les entités attendent leur tour pour que la ressource soit o L'exécution de commandes disponible o Service 2) Delay : Indiqueclient que le retard de processus et sans contraintes de ressources. 3) Seize-Delay : libération des ressources aura lieu à un moment ultérieur 4) Delay-Reaease : l'entité va tout simplement retarder et libérer la ressource (s) allouée (s) .

SIMAN ARENA Paramétrage

Blocs fonctionnels Blocs de base

Exemple 1 :

En un simple emploi de fabrication, pour toutes les 10 minutes arrive une pièce pour la traiter. Le temps nécessaire pour traiter la pièce sur la machine est de 12min

Ressources à capacité finie (1) QUESTION : Modéliser le système pour déterminer le nombre de pièces traitées dans un poste de 8 heures.

SIMAN ARENA Paramétrage

Blocs fonctionnels Blocs de base

Exemple 2 :

En un simple emploi de fabrication, pour toutes les 10 minutes arrive une bicyclette pour la traiter. Le temps nécessaire pour traiter la pièce sur la machine varie uniformément entre 8 et 12 minutes. Ressource à capacité finie (1) QUESTION :

Modéliser le système pour déterminer le nombre de pièces traitées dans un poste de 8 heures et afficher le nombre de pièces dans la file d’attente.

SIMAN ARENA Paramétrage

Blocs fonctionnels Blocs de base

Exemple 3: (priority) Une usine comporte deux machines de fabrication gérées par un seul opérateur avec un moyen de 8 heures/Jours. L’usine produit deux types de pièces A et B sachant que le stock d’approvisionnement de chaque machine et à capacité finie Stock pièces A

Stock pièces B

30 Pièces / shift (1p/min)

20 Pièces/ shift (1p/min)

Le temps nécessaire pour traiter les pièces est 10min. QUESTION : Modéliser le système pour déterminer le nombre de pièces traitées par les deux machines durant un shift sachant que la priorité est donnée à M1(A). Afficher le diagramme de disponibilité de ressource.

2*

SIMAN ARENA Paramétrage

Blocs fonctionnels Blocs de base

Le bloc Decide permet d’aiguiller un flux d’entités vers différents blocs de destination, il comporte une entrée et plusieurs sorties.

L’aiguillage est réalisé, selon le contenu du champ Type, Condition ou probabilité.

SIMAN ARENA Paramétrage

Blocs fonctionnels Blocs de base

Exemple 4 : (Decide) Une usine comporte deux machines de fabrication M1 et M2 gérées par deux opérateurs. L’usine produit deux types de pièces A et B sachant que le stock d’approvisionnement de chaque machine et à capacité infinie (1p/min) Le temps nécessaire pour traiter la pièce est de 10min. QUESTION : Modéliser le système avec le bloc Decide afin d’envoyer chaque pièce vers la machine correspondante.

SIMAN ARENA Paramétrage

Blocs fonctionnels Blocs de base

Assign Separate

Modifier les valeurs des variables au cours de la simulation Dupliquer l’entité origine en N entités / Séparer les pièces rassemblées ou regroupées

Batch

Grouper 2 ou plusieurs entités en une seule ((Assemblage ou mise en lot)

Hold

Tenir une entité dans sa file d’attente jusqu’à recevoir un signal.

SIMAN ARENA Paramétrage

Blocs fonctionnels Blocs de base

Le bloc Assign permet d’assigner une valeur, notamment, à un attribut, une variable, durant l’exécution d’une simulation. Quand une entité entre dans un bloc Assign.

SIMAN ARENA Paramétrage

Blocs fonctionnels Blocs de base

Exemple 3: Assign Une usine fabrique une pièce A qui e par deux machines M1 et M2 gérées par deux opérateurs. Le temps nécessaire pour traiter la pièce est de t1 = 10min et t2 = 15min. QUESTION :

Modéliser le système et afficher le temps de cycle d’une seule pièce utilisant le bloc Assign.

SIMAN ARENA Paramétrage

Blocs fonctionnels Blocs de base

Assign Separate

Modifier les valeurs des variables au cours de la simulation Dupliquer l’entité origine en N entités / Séparer les pièces rassemblées ou regroupées

Batch

Grouper 2 ou plusieurs entités en une seule (Assemblage ou mise en lot)

Hold

Tenir une entité dans sa file d’attente jusqu’à recevoir un signal.

SIMAN ARENA Paramétrage

Blocs fonctionnels Blocs de base

Lorsqu’une entité entre dans ce bloc et comporte des attributs, les attributs de toutes les entités dupliquées sont identiques aux valeurs courantes des attributs de l’entité à dupliquer (Forme, coût de fabrication …)

SIMAN ARENA Paramétrage

Blocs fonctionnels Blocs de base

Avec ce paramétrage le bloc va produire deux copies de la pièce originale avec un coût moins de 50% que le coût initial.

SIMAN ARENA Paramétrage

Blocs fonctionnels Blocs de base

Assign Separate

Modifier les valeurs des variables au cours de la simulation Dupliquer l’entité origine en N entités / Séparer les pièces rassemblées ou regroupées

Batch

Grouper 2 ou plusieurs entités en une seule (Assemblage ou mise en lot)

Hold

Tenir une entité dans sa file d’attente jusqu’à recevoir un signal.

SIMAN ARENA Paramétrage

Blocs fonctionnels Blocs de base

Ce module est conçu comme mécanisme de regroupement à l'intérieur du modèle de simulation.

Les entités peuvent être temporairement ou définitivement regroupées. Lots temporaires doivent ensuite être répartis en utilisant le module SEPARTE. Les entités peuvent être jumelées ensemble sur la base d'un attribut (Type de pièces ou forme; coût ; temps de cycle…)

SIMAN ARENA Paramétrage

Blocs fonctionnels Blocs de base

Exemple 5: Dans une usine de service, la mission d’un opérateur est de vérifier la conformité d’assemblage de deux pièces A et B, les séparer et les mettre dans deux stocks différents.

.

Stock pièces A

Stock pièces B

50 Pièces (1 pièce/heure)

50 Pièces (1 pièce/heure)

QUESTION : Supposons que le temps de vérification et négligeable, modéliser le système avec ressources pendant un shift de 8 heures.

SIMAN ARENA Paramétrage

Blocs fonctionnels Blocs de base

Assign Separate

Modifier les valeurs des variables au cours de la simulation Dupliquer l’entité origine en N entités / Séparer les pièces rassemblées ou regroupées

Batch

Grouper 2 ou plusieurs entités en une seule (Assemblage ou mise en lot)

Hold

Tenir une entité dans sa file d’attente jusqu’à recevoir un signal.

SIMAN ARENA Paramétrage

Blocs fonctionnels Blocs de base

Ce module tiendra une entité dans une file d'attente, jusqu’à recevoir un signal ou bien une condition spécifiée.

Si l'entité est tenue pour une condition donnée pour être vraie, l'entité restera au niveau du module (soit dans une file d'attente définie ou interne) jusqu'à ce que la condition devienne vraie. Exemple : Le statut de la ressource de la machine est libre

SIMAN ARENA Paramétrage

Blocs fonctionnels Blocs de base

Exemple 6: (Hold) Une usine comporte deux chaînes de fabrication gérées par deux opérateurs avec un moyen de 8 heures/Jours. L’usine produit un seul type de pièces (A), sachant que le stock d’approvisionnement des deux chaînes est à capacité infinie (1p/3min)

L’ approvisionnement des deux chaînes est géré par un opérateur, ce dernier n’approvisionne que si l’une des ressources est libre. Chaîne 1

Chaîne 2

Cadence : 1P / 5min

Cadence : (1P/7 min)

QUESTION : Modéliser le système pour déterminer le nombre de pièces traitées par les deux chaînes durant un shift .

Merci.. !