Production Systems: Definitions, Classification, and Optimization Techniques

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Production Systems: Definitions, Classification, and Optimization Techniques

Production Management and Operations · notes

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~~définitions~~ ~~et~~ ~~concepts~~

Production

Transformation d’ inputs (matières premières, énergie, travail…) en biens et services ( outputs ) selon un processus stable et récurrent.

Fonction de production

Activité de transformation des flux de matières premières et d’informations en produits finis, grâce à la combinaison de facteurs de production (machines et hommes).

Pour B. Evgaroff [(1)], « les fonctions de production ont pour mission essentielle de créer les produits (ou les services) que l’entreprise a pour finalité de mettre sur le marché »

Systèmes de production

Un système de production peut être compris comme l’ensemble des éléments : matières, équipements, processus opératoires et opérateurs, tous indispensables à la production et en relation d’étroite interdépendance.

Tout comme l’analyse externe des entreprises conduit à proposer des classifications sectorielles, juridiques ou dimensionnelles, l’analyse interne du système de production conduit à une classification des modes d’organisation de la production qui retiennent des critères techniques (processus de production), dimensionnels (taille des lots), commerciaux (relation avec le client) ou synthétiques comme la relation produit/processus.

(1) B. Evgaroff, Système de gestion de la production, Sirey, 1970.

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Produire chapitre 13

Management de la production

Ensemble d’activités nécessaires pour que les différentes étapes d’un processus de production se déroulent sans problème.

JAT (juste-à-temps)

Organisation d’un processus de production, piloté par l’aval en fonction de la demande du client, déclenché seulement pour la quantité demandée au moment demandé.

Approvisionnement

Acte de se fournir en matières premières, fournitures, consommations intermédiaires auprès de fournisseurs pour alimenter tous les processus de production d’une entreprise

Stock

Quantité de matières premières, de produits intermédiaires et finaux, conservée par une entreprise pour éviter la rupture de ses flux d’activité, aux différentes étapes d’un processus de production

Flux

Circulation continue sans rupture ni arrêt d’un ensemble d’éléments tout au long d’un processus de production

Logistique

Toutes actions et procédures visant à approvisionner de l’amont à l’aval toutes les étapes de la chaîne de transformation.

L’Association française pour la logistique d’entreprise (ASLOG) propose la définition suivante : « La logistique est l’ensemble des activités ayant pour but la mise en place au moindre coût d’une quantité d’un produit à l’endroit et au moment où une demande existe. »

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chapitre 13 Produire

Chaîne logistique

Ensemble des étapes et des acteurs reliés agissant ensemble sur les flux d’approvisionnement d’un processus

Qualité

Ensemble des caractéristiques d’une entité qui lui confère l’aptitude à satisfaire des besoins exprimés et implicites. G. Sora et J. Montaigne [(1)] définissent la gestion de la qualité comme « l’implication de toutes les fonctions de l’entreprise qui interviennent dans la vie d’un produit ou d’un service pendant la durée du cycle, avec la totalité du personnel, orientant tous les moyens vers la prévention des défaillances, systématisant la relation client-fournisseur, prenant en compte tous les besoins des clients relatifs à la qualité, aux délais, aux prix, aux performances, avec pour objectif final la satisfaction totale des clients, c’est-à-dire le zéro défaut ».

Maintenance

État de réparer ou de prévoir l’état de fonctionnement de machines : mise en œuvre de toutes les procédures pour assurer la fiabilité permanente des équipements.

ISO, Afnor

Organismes nationaux et internationaux pour édicter des normes et des règles qui permettent de labelliser une entreprise.

(1) G. Sora, J. Montaigne, La qualité totale dans l’entreprise : management 2000, Éditions d’Organisation, 1986.

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~~outils~~ ~~et~~ ~~méthodes~~

Planification des besoins en composant (PBC ou MRP en anglais)

Principe du MRP : le MRP est né de la mise en évidence du fait qu’il existe deux types de besoins : indépendants (commandes d’un client : à estimer par prévision) ou dépendants (besoins en sous-ensembles générés par le produit commandé : à calculer). En partant d’un produit fini, les besoins bruts en composants sont calculés d’après la nomenclature, c’està-dire les différents niveaux de décomposition du produit. Des multiplications successives de matrices permettent de déterminer les composants nécessaires, en intégrant le niveau des stocks actuels et le niveau des stocks désirés. Cette méthode reposant entièrement sur l’outil informatique, l’exactitude et la mise à jour de tous les fichiers (prévision des ventes, nomenclatures, gammes de fabrication, etc.) sont donc essentielles. L’existence de ces progiciels MRP a provoqué une conversion massive à l’informatique de production mais les progiciels MRP s’appliquent mal à des entreprises pour lesquelles le catalogue des produits n’est pas stabilisé ou bien si la notion de nomenclature de produit n’a pas de signification.

Méthode SMED, Single Minute Exchange of Die : changement d’outils en moins de « 10 minutes »

Il s’agit, pour chaque poste de travail, machine ou robot, de déterminer quels sont les gestes, les outils, les procédures, les emplacements à modifier, pour gagner en temps, en pénibilité, lorsque l’on doit changer une pièce, ou passer d’une série à une autre. Les opérateurs, par leurs pratiques et leur expérience sur les postes de travail, trouvent des idées pour réduire ces temps de changement d’outils. Par exemple, sur des machines outils industriels, on est passé en moyenne, de 8 heures de temps d’arrêt pour changer une ligne de production dans les années 80 à moins de 30 minutes dans les années 2000.

Pilotage par l’amont

Les flux physiques de production et les flux d’information pour gérer cette production vont dans le même sens.

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chapitre 13 Produire

Pilotage par l’aval : système Kanban

Le système kanban est un exemple de système d’information conçu pour une production tirée par l’aval. Il constitue davantage un bouleversement de conception et d’organisation qu’un changement technologique.

La méthode kanban s’inscrit dans la démarche du juste-à-temps (JAT). La méthode kanban cherche à diminuer les stocks, les temps d’attente en gérant la production comme un flux déclenché par la demande, il s’agit d’une gestion de la production à flux tendus pilotée par l’aval.

Le principe repose sur l’utilisation d’une étiquette pour assurer le pilotage de l’amont par l’aval, juste quand l’aval le demande, et de la seule quantité demandée.

Un kanban (étiquette en japonais) est attaché à un lot (un container) fabriqué par le poste 1 pour le poste 2. Quand le poste 2 reçoit et utilise ce lot, il renvoie l’étiquette kanban au poste 1, ce qui est une information pour redémarrer un autre lot à fabriquer.

Il y a donc un flux physique de l’amont vers l’aval et un flux d’information en sens inverse l’aval ver l’amont pour gérer le flux physique, comme le montre le schéma suivant :

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Kanban (retour)

Diagramme de Pareto

Le diagramme de Pareto permet de hiérarchiser les phénomènes et d’identifier les domaines sur lesquels doit porter l’action, car ils sont les plus générateurs de coûts.

Le diagramme de Pareto consiste à porter sur un axe les faits générateurs de dysfonctionnement (produits, fonctions, postes de travail, etc.) et sur l’autre les coûts engendrés par les dysfonctionnements en partant du plus coûteux.

Les efforts de correction doivent porter sur les quelques produits (fonctions, activités, etc.) générant le plus fort pourcentage de coûts de non-qualité (grossièrement, c’est l’application à la gestion de la qualité de la règle des 20/80 : 80 % des coûts de non-qualité seraient générés par 20 % des produits).

L’analyse peut être conduite en termes de nombre de défauts, mais il est préférable de raisonner en termes de coûts de la non-qualité, car des défauts peu fréquents peuvent avoir des implications financières plus importantes que des défauts fréquents mais mineurs (dont il faut cependant intégrer le coût en termes d’image de marque, par exemple).

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Produire chapitre 13

La démarche consiste donc à :

–– établir un relevé systématique des défauts constatés (fiche de relevé) ; –– ordonner ce tableau en classant les défauts constatés par ordre décroissant (en nombre ou en coût selon le type d’étude qui est conduite) ; –– effectuer le cumul de ce tableau ordonné (en nombre ou en valeur).

exemple Dans une usine, une étude est réalisée pour mesurer les coûts de non-qualité engendrés par chaque atelier. Le relevé des défauts constatés a pu être valorisé. Les coûts de la non-qualité sont donnés dans le tableau suivant :

Activités Coût en centaine d’euros
des défauts constatés
Alésage 850
Bain thermique 250
Décapage 1 280
Emboutissage 640
Galvanisation 5 560
Peinture 360
Polissage 1 090
Séchage 980
Soudure 7 560

Le classement de ce tableau et le calcul du cumul sont ensuite effectués dans le tableau suivant :

Activités Coût en centaine d’euros
des défauts constatés
Cumul des coûts Cumul en pourcentage
Soudure 7 560 7 560 40,71 %
Galvanisation 5 560 13 120 70,65 %
Décapage 1 280 14 400 77,54 %
Polissage 1 090 15 490 83,41 %
Séchage 980 16 470 88,69 %
Alésage 850 17 320 93,27 %
Emboutissage 640 17 960 96,72 %
Peinture 360 18 320 98,65 %
Bain thermique 250 18 570 100,00 %

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chapitre 13 Produire

Il est alors possible de dresser le diagramme de Pareto correspondant :

Répartition du coût des défauts par atelier dans l’usine X

7 000

6 000

5 000

4 000

3 000

2 000

1 000

100 %

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80 %

60 %

40 %

20 %

0 %

Nom des ateliers

Poka yoke : système anti-erreurs

Le système poka yoke, conçu par S. Shingo [(1)], consiste à introduire des clignotants d’alarme pour détecter tout dysfonctionnement dès son apparition ou des systèmes simples pour empêcher une erreur de manipulation ou de positionnement.

Ce système repose sur des bases techniques très pratiques pour éviter l’erreur, il s’agit de concevoir des systèmes anti-erreurs ou détrompeurs qui informent et aident l’opérateur. ( Exemple : l’introduction, dans les industries électroniques, d’embouts de faisceaux électriques avec détrompeur pour éviter un mauvais branchement. )

L’objectif est d’atteindre le zéro défaut tout en supprimant les contrôles, car le système anti-erreurs garantit l’absence de défaut dû au processus de production.

(1) S. Shingo, Le système Poka Yoke, zéro défaut = zéro contrôle, Éditions d’Organisation, 1987.

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Produire chapitre 13

Exemples de systèmes détrompeurs (poka yoke)

Avant l’amélioration Après l’amélioration

L’examen de la résistance à de hautes tensions
électriques comportait le risque de toucher la partie
sous tension au cours de l’examen.
Pièce à tester Risque de contact
Commutateur Signalisation du résultat
On a ajouté un couvercle, et seulement lorsque ce
couvercle est baissé, la tension s’exerce sur la pièce
à tester.
Couvercle
Signalisation du résultat
Avant l’amélioration
Après l’amélioration
Avant l’amélioration
Après l’amélioration
A
Il y avait risque de confusion entre les pièces de la
boîte A et celles de la boîte B.
Confusion
Récipient à pièces mécaniques
B
Les boîtes sont munies de couvercles.

Source : K. Ishikawa, Manuel pratique de gestion de la qualité, Afnor.

Ishikawa : diagramme cause-effet

Le diagramme d’Ishikawa [(1)], ou diagramme en arêtes de poisson, permet d’organiser la recherche des causes d’un effet sur lequel l’attention a été attirée.

L’effet produit est une non-qualité (du produit ou du processus) générée par cinq sources de base (les cinq M ) : la main-d’œuvre, les méthodes, le milieu (environnement général), les matières, les machines. Chacune de ces familles de causes potentielles est alors considérée comme un effet d’autres causes, elle est examinée pour découvrir ses causes jusqu’à ce que chaque enchaînement de cause-effet soit décomposé jusqu’à sa cause originelle.

Le diagramme est en fait un outil de visualisation de ces enchaînements.

C’est avant tout un outil de dialogue entre partenaires qui invite à poursuivre la recherche (ne pas se contenter de la cause apparente) ; il permet d’animer les groupes de travail tout en formant les participants.

(1) K. Ishikawa, op. cit .

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chapitre 13 Produire

Exemple classique de diagramme cause-effet appliqué à la recherche des causes de fuites sur des bocaux

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MILIEU MAIN-D’ŒUVRE MÉTHODES

Le diagramme cause-effet n’est pas en lui-même une solution au problème étudié. C’est un outil de diagnostic général, car c’est un bon instrument de collecte d’informations : il permet d’identifier des causes probables d’un phénomène mais il ne donne pas la solution technique pour remédier à ces causes.

Cercles de qualité

Nés au Japon au début des années 60 [(1)], les cercles de qualité ont été l’instrument le plus fréquent de la diffusion des pratiques d’amélioration continue de la qualité.

L’Association française des cercles de qualité (AFCEQ) définit le cercle de qualité comme un petit groupe d’ouvriers ou d’employés, animé par un supérieur hiérarchique, qui se réunit régulièrement pour rechercher ensemble des solutions à des problèmes quotidiens en utilisant des outils simples d’analyse et de créativité. L’objectif est de faire des suggestions concrètes pour améliorer la qualité du produit, du processus de production, voire celle des conditions de travail.

Leur introduction dans une organisation doit s’insérer dans un projet d’entreprise permettant la participation et la responsabilisation du personnel pour valoriser sa créativité. Malheureusement, les cercles de qualité ont parfois été créés, notamment en France, pour sacrifier à un phénomène de mode.

(1) K. Ishikawa, « Japon : un million de cercles de qualité », Harvard l’Expansion, printemps 1981.

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Produire chapitre 13

Sans en faire une panacée, comme certains l’avançaient au début des années 80, les cercles de qualité, ou leur équivalent sous une autre dénomination, constituent cependant un bon outil organisationnel pour mettre la qualité au cœur des changements organisationnels que l’entreprise doit conduire dans un environnement contraignant.

Analyse de la valeur

Le diagramme d’Ishikawa est un instrument privilégié pour aider à identifier les origines d’un dysfonctionnement générateur de non-qualité mais il ne permet pas une analyse économique, notamment en termes de coûts et d’avantages.

Par ailleurs, la comptabilité analytique ne fournit pas assez d’informations, notamment en ce qui concerne les coûts cachés, qui par définition échappent au contrôle de gestion.

Aussi, l’analyse de la valeur est un outil privilégié pour gérer la qualité. L’analyse de la valeur peut être définie [(1)] comme une méthode de travail structurée et systémique à caractère techni- co-économique qui vise à ne laisser subsister dans un produit que ce qui est nécessaire à la satisfaction du client .

Dans cette approche, la valeur peut être appréhendée comme la différence entre le coût supporté par le producteur pour réaliser une fonction du produit (ou du service) et le prix que le client est disposé à payer pour cette fonction.

Pour dégager de la valeur, le produit doit maximiser la satisfaction du client (utilité des fonctions du produit) et minimiser les coûts supportés par le producteur.

L’analyse de la valeur passe donc par une analyse fonctionnelle pour recenser, caractériser, hiérarchiser et valoriser les fonctions du produit. Chacune des fonctions identifiées doit être valorisée tant pour le producteur (coût) que pour le client (prix que le client est prêt à payer pour cette fonction).

L’analyse de la valeur dépasse largement le cadre de la gestion de la qualité mais il permet d’intégrer celle-ci dans une démarche stratégique permettant à l’entreprise de dégager de la valeur.

En effet, l’analyse de la valeur est :

–– un outil d’amélioration : meilleure satisfaction du client en proposant des fonctions plus adaptées aux besoins (amélioration de la qualité) ; –– un outil d’innovation : la recherche des améliorations conduit souvent à innover tant au niveau du produit qu’au niveau du processus ; –– un outil de rentabilité et de compétitivité : l’analyse de la valeur propose des voies d’économie et/ou désigne des fonctions pour lesquelles le client est disposé à payer un prix plus élevé.

(1) C. Petitdemange, La maîtrise de la valeur, Afnor, 1985.

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chapitre 13 Produire

De plus, dans une vision de gestion en termes de qualité totale, l’analyse de la valeur occasionne une dynamique organisationnelle, car :

–– c’est un outil organisationnel pour décloisonner l’entreprise : les différents services, les différents niveaux hiérarchiques doivent communiquer ; –– c’est un outil organisationnel pour faciliter le dialogue et l’initiative . Outil fécond, l’analyse de la valeur nécessite cependant de bons animateurs et une structure relativement souple pour que la dynamique organisationnelle s’enclenche.

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