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THÈSE Pour obtenir le grade de DOCTEUR DE LA COMMUNAUTE UNIVERSITE GRENOBLE ALP

THÈSE Pour obtenir le grade de DOCTEUR DE LA COMMUNAUTE UNIVERSITE GRENOBLE ALPES Spécialité : Automatique Productique Arrêté ministériel : 25 mai 2016 Présentée par Emna MHIRI Thèse dirigée par Mireille JACOMINO et coencadrée par Fabien MANGIONE préparée au sein du Laboratoire G-SCOP dans l'École Doctorale EEATS Planification de la production à capacité finie dans un contexte à forte variabilité, application à l’industrie des semi-conducteurs Thèse soutenue publiquement le 13 décembre 2016, devant le jury composé de : Mme. Olga BATTAÏA Professeur, Institut supérieur de l'aéronautique et de l'espace de Toulouse, Rapporteur Mme. Nathalie SAUER Professeur, Université de Lorraine, Rapporteur M. André ROSSI Professeur, Université d’Angers, Examinateur M. Lyes BENYOUCEF Professeur, Université d’Aix Marseille, Président M. Philippe VIALLETELLE Ingénieur, STMicroelectronics de Crolles, Examinateur Mme. Mireille JACOMINO Professeur, Grenoble INP, Directrice de thèse M. Fabien MANGIONE Maître de conférences, Grenoble INP, Encadrant de thèse M. Guillaume LEPELLETIER Ingénieur, STMicroelectronics de Crolles, Invité Emna Mhiri : Planiﬁcation de la production à capacité ﬁnie dans un contexte à forte variabilité, application à l’industrie des semi- conducteurs. Thèse de doctorat, 13 décembre 2016 Remerciements Cette thèse est l’aboutissement de plusieurs années de travail et n’aurait jamais pu voir le jour sans le soutien et l’aide de nombreuses personnes qui m’ont accompagnée tout au long de cette épopée ! Je tiens donc ici à les remercier et leur témoigner de ma reconnaissance. Mes premiers remerciements vont tout naturellement à mes encadrants qui ont suivi de près ces travaux. J’exprime mes plus profonds remerciements à ma directrice de thèse, Mi- reille Jacomino, pour l’intérêt qu’elle a porté à ce travail, sa disponibilité malgré les fonc- tions qui lui incombent, sa gentillesse et ses directives si précieuses. Je remercie également mon co-encadrant de thèse Fabien Mangione pour sa patience, ses nombreux conseils, ses idées, ses nombreuses relectures, et ses remarques qui m’ont permis d’aﬃner mon propos. Un grand merci pour cet encadrement de qualité intellectuellement et humainement. Mes sincères remerciements vont également aux membres de jury qui ont accepté d’évaluer ce travail de thèse : Lyes Benyoucef, qui m’a fait l’honneur de présider le jury ; Olga Battaïa et Nathalie Sauer qui ont accepté d’être rapporteurs de ce mémoire, merci pour l’intérêt qu’elles ont porté à cette thèse. Merci à André Rossi qui a accepté d’examiner ma thèse. Merci pour ses remarques judicieuses et les améliorations qu’il a suggérées. Cette thèse est le fruit d’une collaboration étroite avec l’entreprise STMicroelectonics, précisément le site de Crolles. Je tiens tout particulièrement à adresser mes remerciements à Philippe Vialletelle et Guillaume Lepelletier, des ingénieurs à STMicroelectronics de Crolles, pour leur disponibilité, leur suivi régulier et la richesse de nos échanges, sans lesquels je n’aurais pu collecter les données suﬃsantes qui ont enrichi ce travail de thèse et acquérir une vision synthétique du système de production à étudier. Je remercie aussi tous les enseignants et les chercheurs du laboratoire G-SCOP. Ces trois années à G-SCOP m’ont donné l’occasion de passer de l’autre côté du miroir en tra- vaillant avec ceux qui étaient auparavant mes enseignants. Je remercie particulièrement i Yannick Frein, Khaled Hadj-Hamou, Michel Tollenaere, Pierre David, Hadrien Camba- zard, Maria Di Mascolo, Gülgün Alpan, Lilia Gzara et tous les autres avec qui j’ai eu l’occasion de travailler dans le cadre de mes missions d’enseignement à Grenoble INP génie industriel. Je souhaite aussi saluer l’ensemble des ingénieurs, stagiaires et doctorants du labo- ratoire G-SCOP, sans qui ces quelques années auraient paru bien plus mornes. Je pense spécialement à Widad, Khadija, Wafa, Amine, Ahmed, Hassan, Hussein, Khalil, Kléber, Rami. Je remercie également mes co-bureaux Anis et Asma. Merci pour cette ambiance exceptionnelle au laboratoire et pour les bons moments passés ensemble. Merci aussi pour leur soutien et leur aide précieuse. Merci à tous qui sont passés de collègues à vrais amis. Enﬁn, je remercie mes amis et ma famille qui ont largement contribué à l’aboutisse- ment de ce projet de thèse. Merci à Afef, Maroua, Fatma d’avoir partagé aussi bien les bons que les durs moments de la thèse. Merci à mes chers parents, qui me témoignent depuis toujours une conﬁance sans faille. Sans leur enthousiasme, leurs encouragements infaillibles et leur soutien indéfectible, tout ceci n’aurait pas pu être possible. Merci aussi à mes deux petits frères et ma chère grand-mère. J’adresse une pensée particulière à Riadh. Avec sa patience et son soutien, j’ai pu mener à bien la phase ﬁnale de ces travaux avec conﬁance et sérénité. Une page se tourne, une autre s’ouvre, merci à tous ceux et celles qui y ont contribué et m’ont amené à faire les bons choix. À ma famille. À mes amis. À mes rencontres de la vie, d’aujourd’hui et d’hier. . . À tous ceux qui m’aiment ! À tous ceux que j’aime. À la vie qui me porte. Table des matières iv Table des matières Table des ﬁgures ix Liste des tableaux xiii Introduction générale 1 1 Contexte industriel et problématique 5 1.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1.2 Processus de fabrication des circuits intégrés . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 1.2.1 Description générique du processus de fabrication . . . . . . . . . . 8 1.2.2 Entités de base de la fabrication des semi-conducteurs . . . . . . . . 10 1.2.3 Classiﬁcation du système de production des semi-conducteurs . . . 11 1.2.4 Complexité de la production dans le secteur de la microélectronique 12 1.3 Planiﬁcation de la production dans l’industrie des semi-conducteurs . . . . 17 1.3.1 Niveaux de la planiﬁcation de la production . . . . . . . . . . . . . 18 1.3.2 Objectifs de la planiﬁcation de la production . . . . . . . . . . . . . 19 1.3.3 Caractéristiques des problèmes de planiﬁcation de la production dans l’industrie des semi-conducteurs . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 1.3.3.1 Contraintes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 1.3.3.2 Indicateurs de performance . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 1.3.4 Techniques de planiﬁcation de la production dans l’industrie des semi-conducteurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 1.3.4.1 Les techniques classiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 1.3.4.2 Les modèles analytiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 1.3.4.3 Les modèles de simulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 1.3.4.4 Les techniques heuristiques . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 v Table des matières 1.3.4.5 Les techniques d’intelligence artiﬁcielle . . . . . . . . . . . 30 1.3.4.6 Autres classiﬁcations des techniques de planiﬁcation . . . 31 1.3.5 Systèmes de planiﬁcation de la production . . . . . . . . . . . . . . 31 1.4 Problématique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 1.5 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 2 Planiﬁcation de la fabrication des semi-conducteurs : État de l’art 37 2.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 2.2 Méthodologie et classiﬁcation des problèmes . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 2.3 Techniques de planiﬁcation existantes et leurs limites . . . . . . . . . . . . 45 2.3.1 Planiﬁcation stratégique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 2.3.2 Planiﬁcation tactique et opérationnelle . . . . . . . . . . . . . . . . 46 2.3.2.1 Techniques basées sur l’optimisation . . . . uploads/Geographie/ planification-de-la-production-a-capacite-finie-dans-un-contexte-a-forte-variabilite.pdf