Les processus de fabrication des semi-conducteurs son probablement les plus complexes au monde, avec plus de mille opérations à réaliser par produit sur plusieurs centaines de machines différentes. Ordonnancer les opérations au sein des ateliers de fabrication s'avère donc particulièrement difficile en raison du large éventail de contraintes et des nombreux objectifs opérationnels. Pour faire face à cette complexité, des algorithmes d'optimisation sont de plus en plus utilisés pour ordonnancer en temps réel les opérations de production, en commençant par les ateliers les plus critiques comme celui de photolithographie qui est considéré dans cette thèse.
Cette thèse apporte des contributions en termes de modélisation et de résolution de problèmes d'optimisation multi-objectifs pour l'ordonnancement des opérations de production dans des ateliers de fabrication complexes. Deux méthodes d'accélération de la résolution par un solveur standard de modèles de programmation linéaire en nombres entiers pour l'ordonnancement sur machines parallèles sont proposées. Ces méthodes sont validées à l'aide de données industrielles de l'usine 300mm de STMicroelectronics à Crolles. Un cadre formel de comparaison de fonctions objectif est ensuite défini et appliqué mathématiquement et expérimentalement aux différents critères d'ordonnancement considérés dans l'industrie des semi-conducteurs. Une analyse et une refonte des objectifs actuellement mis en œuvre sont également proposées. Ce travail a permis de rationaliser les objectifs à utiliser et de réduire significativement leur nombre. Ensuite, une généralisation du critère appelé X-Factor est présentée afin d'intégrer une approche plus contextuelle et tactique de la méthode d'ordonnancement actuellement utilisée par STMicroelectronics, et de manière plus générale en fabrication de semi-conducteurs. La pertinence de ces différentes contributions est aussi analysée à l'aide d'expérimentations conduites sur des données industrielles. Enfin, d'autres contributions industrielles et scientifiques réalisées au cours de la thèse sont exposées.

Thématiques : recherche opérationnelle, optimisation multi-objectifs, ordonnancement, programmation mathématique, ingénierie industrielle, semi-conducteurs.

Le jury de cette soutenance de thèse de doctorat est composé de :