Eric Jacquet-Lagrèze

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Quelles contributions possibles de la RO (Recherche Opérationnelle) pour concevoir et produire des bateaux ? Eric Jacquet-Lagrèze Voile et innovation mathématique – 9 décembre 2011
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Quelles contributions possibles de la RO (Recherche Opérationnelle) pour concevoir et produire des bateaux ?. Eric Jacquet-Lagrèze. Atelier Constructeur Plaisances. 1 / Le point de vue de la Recherche Opérationnelle 2 / Questions autour de la prévision - PowerPoint PPT Presentation

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Lapport du HPC pour loptimisation

Quelles contributions possibles de la RO (Recherche Oprationnelle) pour concevoir et produire des bateaux ?Eric Jacquet-LagrzeVoile et innovation mathmatique 9 dcembre 20111Se prsenter, fondateur dED, socit de conseil et dveloppement informatique spcialise en optimisation et ROAtelier Constructeur Plaisances1 / Le point de vue de la Recherche Oprationnelle2 / Questions autour de la prvision la conception des outils de production la programmation de la production EURODECISION 2011N2La RO dans le cycle de viede loffre de produits ou de servicesRO EURODECISION 2011NExemple compagnie arienneConception : son offre, ses lignes desserviesPrvision : prvision de trafic O-D puis frquence puis horaires des volsCapacit : Long terme : renouvellement de la flotte, court terme construction du programme (fleet assignment, Armada,)Production : Construction des rotations avions et quipagesRevenue management : allocation de capacit des tarifs

3Livre blanc La Recherche Oprationnelle en France

EURODECISION 2011NUn livre blanc sur les industriels de la RO a t publi dbut 2011. 4De la simulation loptimisationO se trouve la complexit ?Simulation (What if ?)Exprimentation relleSimulation numrique

Optimisation (How to ?)Optimisation continue ou combinatoireOptimisation robuste / stochastiqueOptimisation dynamique (arbres de dcisions)Optimisation multicritre (pareto,)

XX ?y F(x)Dcisions Objectifs / critresXX y ? F(x)Dcisions Objectifs / critresWhat if ? How to ? EURODECISION 2011NLe how to ? est loptimisation ce que le what if ? est la simulation

Une conception sans essais peut tre fort coteuseen 1628, le Vasa coule par beau temps le jour de son inaugurationUn CdC venant du roi volutif (changement de taille, plus de canons,.. )Des dlais de livraisons trop courts pour modifier la conception (largir le bateau de 42 cm)Une catastrophe conomique

Source : http://fr.wikipedia.org/wiki/Vasa

EURODECISION 2011NRoi de Sude Gustave Adolphe modifie le CdCLe roi commande 72 canons ds aot 1626, trop pour un seul pontNormalement 24 lourds en bas et 12 lgers en haut par bord modifi en canons lourds en haut.

Le 10 aot 1628, le capitaine Sfring Hansson ordonne de mettre le cap vers lvsnabben pour le voyage inaugural. Le temps est calme, lger vent de sud-ouest. Les sabords sont ouverts, et les canons chargs tirent pour saluer le port de Stockholm. Ds quil quitte la partie abrite du port, une rafale de vent le fait giter dangereusement. Une seconde rafale donne une nouvelle gite sur bbord et une voie deau se fait par les sabords infrieurs encore ouverts. Le navire sombre une profondeur de32m120mdu rivage.

Pourquoi avez-vous construit ce navire si troit, si mal, et avec des bas insuffisants qui l'ont amen chavirer? Le charpentier rpondit quil avait suivi les ordres du roi. Il avait voulu largir le navire de42cmaprs avoir pris en charge les travaux, mais la construction du navire tait dj bien trop avance pour permettre l'largissement.

6OK ?

Yi = f(X)X2X1Plan dexpriencesSimulation Simulation Surfaces de rponsesOptimisationSolution choisieOuiNoni.Yi,modliseXoptSlection essais

X1X2X3Essais : valeurs des facteursSimulations numriques / essais relsValeurs des rponses ajoutes la base dessais

Aide la conception par optimisation :Mthodologie et outils AlternovaX1X23,5112,523X1X2Yi3,512412,55,5237,2Simulations numriques / essais relsPamcrash, Nastran,

EURODECISION 2011N7OUTIL concurrents : ModeFRONTIER (EnginSoft), Optimus (Noesis), Isight (Simulia puis Dassault Systems)

Rpartition des calculsPlan expriences - itrations : souvent 1/3 2/3

Gestion budget calculsLa mthodologie par boucles doptimisation sadapte au temps de simulation et permet de profiter au mieux dun budget calcul : elle permet didentifier les meilleures conceptions possibles dans un dlai ou un budget fix, quelque soit son montant.1 simulation = qques min plusieurs h voir jourLa boucle permet de profiter au mieux des nuits et we.

L optimisation : un problme inverse (How to ? )Optimisation Min y = F(x)xX

Programmation mathmatique Objectif et contraintes se modlisent par des fonctions analytiques Min f(x) g(x) 0

Cas trs important de la programmation linaireMin cxAx bx 0

Objectifs / critres XX ?y F(x)Dcisions EURODECISION 2011NRecherche dune solution x un problme de dcision soumis des contraintes (xX) , avec pour objectif de maximiser ou de minimiser une fonction dvaluation F(x) Importance de la notion de convexit (cf optimisation globale ou locale)

Pourquoi la Programmation Linaire (PL) est elle si utilise ?De trs nombreux problmes se modlisent comme des PLAlgorithmes trs performants (optimalit, taille des problmes et temps de calcul)Progrs logiciels seuls1947 : Dantzig (simplexe) 120 jours homme (77 variables et 9 contraintes)Un plan de production (9 500 000 variables et 400 000 contraintes )Temps dexcution sur un PC 2.0 Ghz P41988 (CPLEX 1.0) 29.8 jours1997 (CPLEX 5.0) 1.5 jours2003 (CPLEX 9.0) 59 secacclration : 43500 x.

Effet logiciel + machine de 1988 aujourdhui Algorithmes (moyenne jeux tests CPLEX) : 3300 xMachines 1600 xAlgo x machine : acclration : 5 300 000 x ..

Programmation Linaire : 64 ans dinnovations et de progrs1 seconde au lieu de 2 mois de calcul1 minute au lieu dun mois de calcul EURODECISION 2011N9Atelier Constructeur Plaisances1 / Le point de vue de la Recherche Oprationnelle2 / Questions autour de la prvision la conception des outils de production la programmation de la production EURODECISION 2011N10Quelles prvisions ?Comment sont faites les prvisions ?

Pour dimensionner loutil de production ?

Pour faire un plan directeur de production ?

Pour commander aux fournisseurs ?

Comment est apprhende lincertitude de la demande ? Par scnarios ?

Prvision EURODECISION 2011NDcision stratgique : Comment concevoir loutil de production ? 15 sites de production, 146 produits (51 + 95 modles avec plein doptions) Comment grer la diversit des produits ? sites et capacits de production affectation des modles aux sites

Capacit Production EURODECISION 2011NConception de loutil de production : Jusquo faut-il spcialiser les sites de production ?David Simchi-Levi, professeur MIT Creating Value in a Volatile World, Congrs ROADEF 2011Approche Monte Carlo sur le problme de transportIncertitude sur la demande de produits et sur les capacits de productionRq. Les indicateurs defficacit en % sont illustratifsSites spcialiss

Efficacit 20%Le plus facile mettre en oeuvre2. Usines polyvalentes

Efficacit 100%Complexe et coteux3. Polyvalence rduite Efficacit 80%-90%Moins complexe que 2.Capacit Production EURODECISION 2011N13Quels outils de planification de la production ?Rle des scnarios Comment sont utiliss des scnarios de mix produits dans la programmation de la production ?

Production / Maintenance

Comment se fait le plan de production ?Horizon : sur 12 mois ?Utilisation dEXCEL ?Pourquoi pas une optimisation light par Programmation Linaire? cf. Renault, PSA affectation des demandes aux jours de fabrication pour maximiser la satisfaction client sur le respect des dlais

EURODECISION 2011NImportance des problmes de dcoupe Algorithmes doptimisation de dcoupeApproches heuristiquesPL gnralise (Gnration de colonnes)Socit ALMA leader sur ce crneau : Act Cut, Act WoodExiste-t-il des axes damlioration souhaitables ?

Production / MaintenanceDcoupe et optimisation combinatoire

Dcoupe des tissus de verre

Dcoupe des panneaux de bois

EURODECISION 2011N