République Algérienne Démocratique et Populaire

République Algérienne Démocratique et Populaire
Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique.
Université Abou Bakr Belkaid –Tlemcen –
Faculté de Technologie.
Département de Génie Electrique et Electronique.
Mémoire de Magister en Automatique
Option : Modélisation et commande des systèmes
Thème
Présenté par :
Melle. HOUBAD Yamina
Soutenu en décembre 2011 devant le jury composé de :
Président
:
Mr.
CHI
KH
Mohamed
Amine
Maître d
e
conférences
UABB, Tlemcen
Examinateurs
:
Mme
.
NOUREDDINE Myriam
Maître de
c
onférences
USTO, Oran
Mr
.
BELKADI Khaled
Maître
de conférences
USTO, Oran
Mlle GHOMRI Latéfa
Maître assistante
A
UABB, Tlemcen
Encadreur
:
Mr.
SARI Zaki
Professeur
UABB, Tlemcen
Co
-
encadreurs
:
Mr. HASSAM Ahmed
Maître assistant
A
UABB,
Tlemcen
Mr. SOUIER Mehdi
Maître assistant
B
EP
-
E
CG
, Tlemcen
Modélisation et Ordonnancement temps réel d’un Job shop
à l’aide des métaheuristiques

La rédaction de ce manuscrit est l’aboutissement d’une année de travail. Ce travail lui-
même n’aurait pu être mené sans l’aide de plusieurs personnes auxquelles je souhaite
exprimer ma gratitude.
Ce n’est pas par tradition que cette page figure au préambule de ce mémoire, mais c’est
plutôt un devoir moral et une reconnaissance sincère qui me pousse à la faire.
Je tiens tout d’abord à remercier mon encadreur monsieur SARI Zaki, professeur à
l’Université de Tlemcen, et le directeur de Laboratoire de productique de Tlemcen, pour
m’avoir accueilli au sein de son Laboratoire MELT, encadré, soutenu et prodigué de
nombreux conseils tout au long de mon année de mémoire. Je lui suis particulièrement
reconnaissante de m’avoir laissé une grande liberté scientifique. Je voudrai lui remercier
l’encadrement qu’il m’a offert et sa disponibilité appréciable tout au long de mon travail
dans ce mémoire. En plus de ses qualités scientifiques et pédagogiques, j’ai pu apprécier sa
grande sympathie qui rend le travail à ses cotés très agréable.
J’aimerai particulièrement adresser mes remerciements les plus vifs et ma
reconnaissance à mes Co-encadreurs:
- Monsieur HASSAM Ahmed Maître assistant à l’Université de Tlemcen, pour sa
disponibilité, conseils, et ses orientations judicieuses.
- Monsieur SOUIER Mehdi Maître assistant à l’école préparatoire des sciences
économiques et de gestion de Tlemcen pour son aide, disponibilité, ses remarques et ses
suggestions durant tout mon travail.
Ils ont toute ma gratitude pour leurs encouragements et leur soutien moral, et leurs
précieuses orientations.
Toute ma gratitude va ensuite aux membres du Jury, qui ont accepté de consacrer une
partie de leur temps à l’évaluation de mon travail :
Je tiens à remercier Monsieur CHIKH Mohamed Amine, Maître de conférences à
l’Université de Tlemcen, pour m’avoir fait l’honneur de présider mon jury.
De même, j’adresse des remerciements chaleureux à madame NOUREDDINE Myriam,
Maître de conférences à l’Université d’Oran, monsieur BELKADI Khaled, Maître de
conférences à l’Université d’Oran, et mademoiselle GHOMRI Latéfa, Maître assistante à
l’Université de Tlemcen, qui ont accepté d’être les examinateurs de ce travail.
Je tiens aussi à remercier tout les membres de Laboratoire de Productique (MELT),
pour leurs encouragements. Ce fut un plaisir de vous côtoyer quotidiennement, j’ai
particulièrement apprécié l’ambiance chaleureuse qui règne au laboratoire. Je vous souhaite
les meilleures des chances dans vos futurs projets. Que chacun trouve ici l’expression de
mon amitié.

Mes remerciements les plus vifs s’adressent à ma spéciale Amel qui m’a soutenu tout au
long de mes études universitaires, pour son amitié, et sa présence dans des moments difficiles.
Je profite de l’occasion pour remercier mes plus chères amies, Nassima, Souhila,
Fatima, Nadia, Ghania, et Habiba pour leurs encouragements.
Je dédie ce travail à ma promotion de Magister d’Automatique, avec tous mes souhaits
de réussite.
Mes derniers mots seront à ma famille. Il m’est difficile d’exprimer en quelques mots
tous mes remerciements, mon amour, et ma gratitude à deux personnes qui sans eux je
n’aurai jamais pu atteindre la réussite, mes parents, qui m’ont toujours fait confiance,
soutenu, et conseillé, à mon père qui m’a toujours aidé, et soutenu, et ma très chère mère qui
a su faire preuve de beaucoup de patience tout au long de mon travail de mémoire.
Mes remerciements s’adressent aussi à mon frère Mekki pour son aide, ses conseils, et
ses encouragements qui étaient indispensables durant toutes mes études.
A tous, je dédie ce mémoire qui n’aurait jamais vu le jour sans vous.

Table des matières .
Table des matières
Remerciements
Table des matières
Liste des algorithmes
Liste des tableaux
Liste des figures
Introduction générale 1
Table des matières Chapitre 1
Chapitre 1 Ordonnancement des systèmes flexibles de production 4
1.1 Introduction ...................................................................................................................... 4
1.2 Les systèmes de production .............................................................................................. 6
1.2.1 Systèmes de production flexibles ............................................................................. 6
1.2.2 Notion de flexibilité .................................................................................................. 7
1.3 L’ordonnancement .......................................................................................................... 8
1.3.1 Les objectifs d’ordonnancement ............................................................................. 11
1.3.2 Les problèmes d’atelier multi-machines ................................................................. 12
1.3.2.1 Le type flow-shop ............................................................................................ 12
1.3.2.2 Le type job-shop .............................................................................................. 13
1.3.2.3 Le type open-shop ........................................................................................... 13
1.4 Les méthodes de résolution des problèmes d’ordonnancement .................................... 14
1.4.1 Méthodes exactes ................................................................................................... 15
1.4.2 Méthodes approchées ............................................................................................ 15
1.5 Conclusion ..................................................................................................................... 17
Table des matières Chapitre 2
Chapitre 2 Les métaheuristiques 19
2.1 Introduction .................................................................................................................... 19
2.2 Généralités sur les méthodes approchées ....................................................................... 20
2.3 Les métaheuristiques ...................................................................................................... 20
2.3.1. Intensification et diversification ............................................................................ 21
2.3.2. Métaheuristiques à solution unique (méthodes de recherche locales) .................. 22
2.3.2.1. Principe des méthodes de recherche locale .................................................... 22
2.3.2.2. Le recuit simulé (Simulated Annealing) ......................................................... 23
2.3.2.3. La recherche tabou (Tabu Search)................................................................... 24
2.3.3. Métaheuristiques à base de population .................................................................. 25
2.3.3.1. Les colonies de fourmis (Ant Colony Optimization) ...................................... 26

Table des matières .
2.3.3.2. Les algorithmes génétiques (Genetic Algorithms) .......................................... 28
2.3.3.2.1. Principes des algorithmes évolutionnaires ............................................... 28
2.3.3.2.2. Les étapes de l’algorithme génétique ....................................................... 30
2.3.3.3. Les essaims particulaires (Particle Swarms Optimization) ............................. 31
2.3.3.4. L’électromagnétisme ....................................................................................... 32
2.3.3.5. L’algorithme mimétique .................................................................................. 33
2.3.3.6. L’algorithme API ............................................................................................ 36
2.3.3.6.1 Pachycondyla apicalis .............................................................................. 37
2.3.3.6.2 Biologie des Pachycondyla apicalis ......................................................... 37
2.3.3.6.3 Modélisation algorithmique ...................................................................... 41
2.3.3.6.4 Comportement local des fourmis .............................................................. 42
2.3.3.6.5 Exploration globale ................................................................................... 43
2.4 Conclusion ..................................................................................................................... 46
Table des matières Chapitre 3
Chapitre 3 Les algorithmes API et mimétique pour la résolution d'un problème
d'ordonnancement 48
3.1 Introduction ................................................................................................................... 48
3.2 Présentation du modèle FMS étudié .............................................................................. 49
3.3 La fonction objectif ....................................................................................................... 50
3.4 L’algorithme mimétique ................................................................................................ 51
3.4.1 Le codage ............................................................................................................... 51
3.4.2 Le croisement ........................................................................................................ 52
3.4.3 La mutation ........................................................................................................... 52
3.4.4 La méthode de descente ........................................................................................ 53
3.5 L’algorithme API .......................................................................................................... 53
3.6 Comparaison entre APIm et API ................................................................................... 56
3.6.1 Le taux de production ............................................................................................. 57
3.6.2 Le temps du cycle ................................................................................................... 57
3.6.3 Les en-cours ........................................................................................................... 58
3.6.4 Le taux d’utilisation de l’AGV ............................................................................... 58
3.6.5 Le taux d’utilisation des machines ......................................................................... 59
3.7 Analyse de sensibilité de l’algorithme API
m
................................................................. 60
3.7.1 Sensibilité par rapport aux nombre de sites (p) et à la patience locale P
locale
......... 60
3.7.2 Sensibilité par rapport à P
N
en fixant P
locale
à 2 et p à 8 pour une taille file=2 ........ 64
3.8 Résultats et interprétations ............................................................................................ 67
3.8.1 Taux de production ................................................................................................. 68
3.8.2 Le temps du cycle ................................................................................................... 70
3.8.3 Les en-cours ........................................................................................................... 73