Master I Production Industrielle Introduction sur la production industrielle

Chapitre 2 : Définitions, techniques, règles et principes généraux

d'organisation et de gestion de la production industrielle

II. 1. Contexte général

La production industrielle comporte trois éléments en interaction :

Figure 1 : Les 3 éléments de la production

Le Client éprouve un besoin immédiat ou différé pour un produit réalisé par l'entreprise.

II. 2. Définitions de base

✓ Entreprise : La norme [AFNOR] définit l'entreprise comme un "Système dirigé et
organisé en services dont la finalité est de générer de la valeur ajoutée"
✓ Client : Dans la même source, le client est : "La personne ou l'entité pour qui le produit
a été conçu".
✓ Produit : L'Analyse de la Valeur présente le produit comme "ce qui est (ou sera) fourni
à un client pour répondre à son besoin" [AFNOR]. Cette définition correspond donc au produit
final commercialisé par l'entreprise.

De façon plus concrète, dans le domaine industriel, ce produit final peut être un ensemble
(ou produit composé ou appareil) ou un composant indivisible (ou pièce) correspondant à un bien
d'équipement, à un bien de consommation durable ou à un composant destiné à être intégré dans
un bien d'équipement ou de consommation.

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La définition du produit nous amène à expliquer de nouveaux termes :

✓ Ensemble : un ensemble est définit comme "la réunion et l'assemblage de plusieurs
pièces élémentaires, constituant un élément à nouveau stockable dans cet état".

Cette définition s'applique aussi à la notion de sous-ensemble, dont la principale

différence avec l'ensemble est qu'il ne correspond pas à un produit fini.

✓ Pièce détachée ou composant indivisible : On appelle pièce tout constituant simple du

produit composé de matière et de valeur ajoutée.

✓ Valeur ajoutée : C'est la différence entre la valeur de la production et les

consommations de biens et de services fournis par des tiers pour réaliser cette production. Elle
peut donc s'exprimer simplement par l'opération suivante :

A ces définitions de base, on peut rajouter quelques autres termes qui seront rencontrés
dans ce mémoire :
✓ Ordre de fabrication (O.F) : C'est la commande à l'atelier d'un produit donné, pour une
quantité donnée et généralement dans un délai à respecter.

✓ Stock et encours : [AFNOR] distinguent précisément les Stocks des encours :

- Le Stock correspond, à un moment donné et à un endroit donné, à la quantité d'un
article non encore utilisé soit pour l'encours, soit pour la consommation, mesurée dans une unité
de stockage appropriée. Le stock se situe donc à l'interface des flux externes de l'entreprise.
- L'Encours a pour effet ou pour fonction de constituer un "tampon" de régulation des
flux internes. De façon plus générale, un encours correspond à l'accumulation d'une différence de
flux entre deux ressources. Au point de vue comptable, tous les articles (pièces, sous-ensembles
et ensembles) en cours de fabrication sont considérés comme étant sortis du stock fournisseurs ou
matières premières et non encore rentrés dans le stock clients ou produits finis. Donc la totalité

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des articles présents dans le flux interne du processus, qu'ils soient en attente devant une
ressource, en transfert d'une ressource vers une autre, ou en transformation sur une ressource, est
considéré comme de l'encours.

✓ Capacité : La Capacité d'une ressource correspond à la quantité maximale d'unités

d'œuvre pouvant être raisonnablement (ou théoriquement) atteinte dans une période donnée et
dans le cadre de certaines hypothèses de travail.
Exemple :
- Chaîne d'embouteillage ayant une capacité de 6000 bouteilles/heure.
- Tour à commande numérique ayant une capacité de 36 heures/semaine.

✓ Charge : La charge d'une ressource correspond à une demande planifiée sur une
période donnée et exprimée avec la même unité que la capacité. Pour une ressource donnée, la
charge doit bien sûr être inférieure ou égale à la capacité.

La définition du Produit présentait celui-ci comme correspondant au Besoin d'un Client. Pour
l'entreprise, deux situations peuvent se présenter, suivant que le produit correspond à :
✓ Un Besoin immédiat, ce qui signifie que le délai de livraison acceptable par le client
est nul ;
✓ Un Besoin différé, ce qui signifie que le client accepte un délai de livraison non nul. Ce
délai doit toutefois être le plus faible possible, car l'entreprise évolue dans un marché où la
concurrence est sévère et le délai peut être un critère de décision du client par rapport à des
produits similaires d'entreprises concurrentes.
La première situation implique que le produit soit stocké en quantité suffisante sur le lieu
de vente. L'entreprise doit donc produire sur des prévisions de vente et constituer un stock de
produits capable de répondre à la demande.
La seconde situation implique que l'entreprise produise avec un délai inférieur ou égal au
délai acceptable par le client.
Cette situation est caractérisée par un ratio d'incertitude Ri dont la valeur peut être
inférieure à 1 si le lancement de la production se fait à partir d'une commande ferme, et
supérieure à 1 si l'entreprise est obligée de commencer sa production avant de savoir exactement
quelle sera la demande du client.

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Ces deux cas vont être détaillés par la suite, et d'autres définitions complémentaires à
celles-ci seront données chaque fois que cela sera nécessaire.

II. 3. Définition de la production

La production est définie comme étant une transformation de ressources appartenant à un
système productif et conduisant à la création de biens et de services. Les ressources peuvent être
de quatre types :
- Des équipements (machines, ...),
- Des hommes (opérateurs, ...),
- Des matières (matières premières et composants),
- Des informations techniques ou procédurales (gammes, nomenclatures, fiches opératoires, ...).

La production d'un bien s'effectue par une succession d'opérations consommant des
ressources et transformant les caractéristiques morphologiques ou spatiales de "matières".

Comme on l'a déjà vu dans la définition des stocks et encours, un élément fondamental de
la production est la notion de flux entre les différentes ressources. Un flux correspond à une
circulation d'entités physiques ou informationnelles au travers d'un processus, caractérisé par un
débit. En production, on pourra donc distinguer essentiellement deux types de flux : Les flux de
matières et les flux d'informations.
Une autre distinction des flux concerne la localisation des flux dans la chaîne logistique
qui comporte trois maillons : approvisionnement, production et distribution.
Les flux Externes concernent uniquement l'approvisionnement et la distribution, alors que
les flux Internes correspondent à l'ensemble de la production. La Gestion de Production
s'intéresse essentiellement aux flux Internes de l'entreprise (voir figure 2).

II. 4. Définition et objectif de la gestion de production

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La Gestion de Production (G.P) est définie comme la fonction qui permet de réaliser les
opérations de production en respectant les conditions de qualité, délai, coûts qui résultent des
objectifs de l'entreprise et dont le but est d'assurer l'équilibre entre :
- Le taux d'emploi des ressources,
- Le niveau des encours et des stocks,
- Les délais.
Cet équilibre est très difficile à obtenir puisque "l'on veut réduire en même temps stocks,
délais, pannes tout en accroissant la flexibilité, la variabilité des produits,... autant d'objectifs
complexes, multiples mais souvent contradictoires et dont l'importance relative peut varier à
chaque moment". Il en conclut d'ailleurs que "la gestion de production reste, malgré les apports
des outils, la gestion des compromis".
L'objectif principal de la Gestion de Production est de gérer les flux de matières et
d'informations par rapport aux objectifs prioritaires définis par la Direction Générale de
l'entreprise. Le schéma suivant montre l'ensemble des flux que gère, totalement ou partiellement,
la gestion de production.

Figure 2 : Les flux informationnels et physiques

Chapitre 3 : Evolution de la production et nouvelles règles

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III.1. Les principales périodes

On distingue trois à quatre périodes qui marquent chacune une évolution de la production
industrielle :
1ère période : les débuts de l'industrie (à partir de la fin du 19ème siècle), il y a à peine
100 ans... ! La production est alors proche de l'artisanat : faibles quantités, grande diversité,
personnel très qualifié (compagnons).

2ème période : de la première guerre mondiale à 1975, période incluant les fameuses
"Trente glorieuses" de l'industrie de 1945 à 1975, pendant laquelle la demande est très
importante, et même supérieure à l'offre. Les marges sont confortables et les principales
caractéristiques de la production sont les suivantes : fabrication en très grandes séries, faible
diversité (on connaît la phrase d'Henry Ford " Le client qui désire une Ford T peut demander
n'importe quelle couleur, pourvu qu'elle soit noire"), personnel peu qualifié, travail découpé en
tâches élémentaires simplifiées et rapides pour garantir un enchaînement rapide des opérations.
Dans ce contexte, pour que l'entreprise existe, il suffit de Produire puis Vendre.

3ème période : Durant cette période transitoire, de 1975 à 1985, l'offre et la demande
s'équilibrent, le client a le choix du fournisseur. C'est l'après-choc pétrolier, il est nécessaire de
faire des prévisions commerciales, d'organiser les approvisionnements, de réguler les stocks. Il
faut alors Produire ce qui sera vendu.

4ème période : Depuis la fin des années 70, les marchés sont fortement concurrentiels et
surtout se mondialisent. L'offre est supérieure à la demande et de nouvelles contraintes
apparaissent : maîtrise des coûts, qualité, délais de livraisons courts et fiables, produits
personnalisables et à faible durée de vie,....Les séries sont toujours importantes, mais très
diversifiées : plus de 60 000 variantes pour la Renault 18 à la fin des années 70, plus de 200 000
variantes sur la Peugeot 306 au début des années 90 ( environ 250 variantes de moteurs et 1000
variantes de caisses habillées). Toujours dans l'industrie automobile, la taille moyenne annuelle
d'une série de même véhicule est de 40 véhicules, le véhicule le plus vendu atteint moins de 8000
exemplaires.

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Des pays comme le Japon sont les précurseurs de l'utilisation de nouvelles méthodes dont
le mot clé est le "Juste à temps". L'entreprise doit tendre à Produire ce qui est déjà vendu.

III. 2. Les nouvelles règles de la production moderne

Dans le contexte de la 4ème période définie précédemment, l'entreprise est face à plusieurs
difficultés :
- Evoluer dans un marché volatile, mal maîtrisé, ou les clients sont imprévisibles, infidèles
à une marque et sensibles au délai ou à son respect, à la qualité, au service après-vente.
- Trouver des compromis entre stocks minimums, délais minimums et aléas minimums.
- Réduire les coûts de production, limiter les investissements, disposer de ressources
flexibles.
- etc...

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Chapitre 4 : Typologie de la production

IV. 1. Structure du produit

Le produit, ainsi que son flux de production, peuvent avoir plusieurs structures :
➢ Convergente : c'est le cas des produits réalisés à partir de l'assemblage de composants.
Cette structure est caractérisée par une arborescence présentant plusieurs niveaux qui
correspondent à des sous-ensembles du produit final. La forme générale du schéma ci-dessous
permet de mettre en évidence l'autre appellation donnée à cette structure : "structure en A".

Figure 3 : Structure de produit Convergente

➢ Divergente ou "structure en V" : cette structure est celle des produits réalisés à partir
de la transformation d'une matière première unique : pétrole, lait, acier, etc..

➢ Parallèle : les produits sont réalisés à partir de quelques matières premières faiblement
transformées : industries de l'emballage, du pneumatique, ...

➢ À points de regroupement ou "structure en T" : cette structure dérivée de la structure

convergente, est typique des produits réalisés à partir de l'assemblage de composants soit
spécifiques (structure convergente) soit standards (points de regroupement) : cas de l'industrie
automobile, où un même moteur peut être implanté dans plusieurs véhicules différents. Une
structure en T cherche à concilier la production de masse et la personnalisation des produits. Il
s'agit en fait d'un produit de conception modulaire destiné à permettre la réalisation de produits

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sur mesure en combinant de différentes façons des sous-ensembles dont certains sont
standardisés. Une telle conception conduit ainsi à définir un produit complexe au moyen d'une
nomenclature arborescente à plusieurs niveaux, chaque niveau correspondant à un stade de la
décomposition

Les structures divergentes et parallèles correspondent à des usines fabriquant des produits
peu variés, en très grandes séries, sur des périodes très longues avec un marché peu fluctuant.

IV. 2. Modes de production

Les entreprises industrielles qui réalisent des produits implantent et organisent leurs
ressources de production en fonction non seulement de la structure du produit, mais aussi du
volume de production. On peut ainsi établir une classification des modes de production :

✓ Production unitaire ou par projet : le produit est généralement complexe, nécessite la

coordination de plusieurs ressources devant intervenir simultanément ou séquentiellement afin de
livrer au moment convenu. C'est le cas des grands projets industriels ou civils comme la
réalisation d'un navire, d'un ouvrage de génie civil, de l'organisation d'une manifestation sportive
internationale,

✓ Production continue : elle correspond aux produits qui subissent des transformations
en continu, par le biais d'opérations parfaitement synchronisées au niveau de leur temps
opératoire : aciéries, cimenteries, stations d'épuration, raffineries sont des exemples de processus
qui correspondent à cette typologie. Les équipements de production sont dédiés et d'un niveau
d'automatisation très élevé.

✓ Production de masse : caractéristique des produits à structure en A ou V, réalisés par

fabrication et/ou assemblage en très grande quantité, mais avec très peu de variantes. Les
ressources de production (hommes et machines) sont donc fortement spécialisées et dédiées à des
tâches précises. Le niveau d'automatisation est en général élevé.
Exemple : fabrication de roulements à billes, d'ampoules d'éclairage, etc....

✓ Production en petites à moyennes séries, répétitives ou pas : c'est le cas des produits à
structure en A ou T, "personnalisables" en fonction des besoins du client : produits de base avec

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possibilité d'options ou variantes. Les ressources de production sont très polyvalentes, flexibles,
capables de passer rapidement d'une production à une autre. Le niveau d'automatisation est
généralement faible ou nul.

IV. 3. Circulation des produits dans l'atelier

Cette typologie est très liée au critère précédent. On distingue 2 à 3 grandes classes :
circulation en Job Shop et en Flow Shop.

➢ Circulation des produits en Job Shop : C'est le cas d'un atelier général, destiné à
fabriquer une grande variété de pièces. Les produits circulent de machines en machines suivant
un routage correspondant à leur gamme de fabrication.
➢ Circulation des produits en Flow Shop : tous les articles suivent le même
cheminement. C'est le cas des lignes transferts dédiées où les articles "visitent" systématiquement
chaque poste de travail implanté sur la ligne, et toujours dans le même ordre. Cependant, les
chercheurs ont décomposé cette classe en plusieurs sous-classes parmi lesquelles on trouve : les
circulations de type "pur flow shop", où tous les temps opératoires sont positifs, les circulations
de type " flow shop généralisé" où certains temps opératoires pouvant être nuls (la pièce ne
devant pas subir une opération sur une machine particulière), et enfin les circulations de type
"flow shop de permutation" dans lesquelles la séquence des pièces est la même sur toutes les
machines (pas de dépassement autorisé).

En complément à la description des critères énoncés précédemment, on peut remarquer les

particularités suivantes :
- Certains produits de grande série ont une durée de vie de plus en plus courte, ce qui
implique qu'au niveau des équipements de production, il est nécessaire de prévoir une possibilité
de réadaptation afin d'étaler les investissements.
- On constate une augmentation très importante des produits de grande série "à option" ce
qui correspond à un mode de production de masse avec la flexibilité des petites à moyennes
séries. En effet, les lignes de production doivent être capables de réaliser en grande quantité des
produits pouvant posséder de nombreuses variantes et même des produits différents appartenant
toutefois à une même famille. L'exemple le plus représentatif de ce mode de production est
l'industrie automobile, essentiellement au niveau du processus d'assemblage.

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- Vis à vis du client et du marché, une des principales qualités de l'entreprise industrielle
est son temps de réponse qui doit être bien sûr le plus faible possible. On parle aujourd'hui de "
réactivité ". Le régime transitoire entre deux productions stabilisées comporte des opérations de
réglage, de changement d'outillage, de modification de cadence, qui doivent se faire le plus
rapidement possible afin de réduire la période d'arrêt.

IV. 4. Relation avec le client

Cette typologie distingue 2 catégories de relation avec le client : Production sur stock,
production sur commande et mixte.
- Production sur Stock :
Une production sur stock est déclenchée par anticipation d'une demande s'exerçant sur un
produit dont les caractéristiques sont définies par le fabriquant. Ce type de production s'applique
dans les cas suivants :
- L’éventail des produits finis est restreint ;
- La demande des produits est prévisible ;
- Le délai de fabrication est supérieur au délai admissible par le client ;
- La saisonnalité du produit est trop forte pour justifier le maintien de ressources en hommes et
machines qui seraient excédentaires une bonne partie de l'année.

L'équation qui régit le stock de produits finis est :

Le stock de sécurité permet d'amortir les variations de ventes par rapport aux prévisions.
L'objectif est de minimiser ce stock, soit à partir de prévisions de ventes très précises, soit
grâce à une très grande réactivité du système de production lui permettant de se réguler par
rapport aux ventes effectives (si les ventes diminuent, ralentir la production ; si les ventes
augmentent, accélérer la production).

La production sur stock repose donc sur une prévision très fine de la demande.

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L'inertie du système de production pouvant être très importante, il est primordial d'avoir
une boucle de retour des ventes effectives très rapide.
On peut assimiler un tel système à une boucle de régulation (voir figure 4). Le système de
production est piloté par l'écart entre les ventes effectives et les prévisions :
Si l'écart est positif, l'excédent des ventes est tiré du stock de sécurité.
Si l'écart est négatif, il faut ralentir ou même arrêter le système afin de ne pas augmenter
le stock de produits finis.

Dans les deux cas, il est nécessaire d'augmenter ou de ralentir la cadence de production
afin de tendre vers un écart nul entre prévisions et ventes effectives.
Comme le montre le schéma-blocs de la figure 4, le système de production peut
rapidement s'avérer instable, si ce n'est chaotique quand les variations de la demande sont
importantes. Même avec une demande constante, le système a une forte probabilité de
comportement chaotique !

Figure 4 : Boucle de régulation du système de production

- Production sur commande :

Cette situation semble être la plus favorable à l'entreprise car elle lui permet de produire
uniquement sur commande, mais à condition que le délai du cycle (achat + fabrication +
assemblage + livraison) soit inférieur ou égal au délai acceptable par le client.
En théorie, si la condition précédente est remplie, aucun stock n'est nécessaire.
Dans certains cas où le délai de fabrication est trop long, il est possible d'anticiper l'achat
et la fabrication des composants, et de procéder à l'assemblage dès que l'on a une commande
ferme. Ceci implique aussi d'avoir de bonnes prévisions de ventes afin de ne pas constituer de
stocks excessifs de composants. On parle alors de Production MIXTE, qui est de plus en plus
rencontrée. En effet, dans ce type de production, le produit fini peut être personnalisé le plus en
aval possible, tout en étant constitué de composants et sous-ensembles standards.

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Le principal inconvénient de la production sur commande ou mixte est l'obligation d'avoir
un système de production présentant le minimum d'aléas afin de ne pas perturber les délais. La
maintenance préventive et prédictive doit donc jouer un rôle très important.
C'est ce type de fonctionnement que l'on appelle aujourd'hui le "JUSTE A TEMPS"
(JAT) dont le principe est :
IL FAUT ACHETER OU PRODUIRE SEULEMENT CE DONT ON A BESOIN, QUAND
ON EN A BESOIN.

La différence avec la production sur stock réside dans la chronologie des opérations de
ventes et de production :
Production sur stock : PRODUCTION puis VENTE ;
Production sur commande : VENTE puis PRODUCTION.

Nous sommes maintenant entrés dans une période dans laquelle les entreprises sont
amenées à fonctionner en Juste à Temps, avec des productions très diversifiées, sur commande ou
mixtes.
Bien que ce contexte semble plus favorable à l'entreprise vis à vis de sa trésorerie, il
implique une gestion très précise, une forte réactivité de l'entreprise, une grande rationalisation
des équipements de production, une grande maîtrise des flux physiques et informationnels, ...
La figure 5 présente un modèle de représentation des flux physiques et informationnels
d'une production mixte en Juste à Temps. Il s'agit d'un macro-modèle, d'un niveau de description
très général, qui permet de situer l'un des centres d'intérêt de ce travail : le processus
d'assemblage des composants et sous-ensembles.

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Un modèle de représentation des flux physiques et informationnels d'un processus d'assemblage
en JAT

Figure 5 : Macro-modèle des flux dans un processus d'assemblage

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Chapitre 5 : Synthèse des différents modes de pilotage des flux de

production

Les principaux flux de production qui traversent l'entreprise sont :

- Les flux physiques : composants achetés, fabriqués, pièces de rechange, sous-ensembles,
produits finis, etc...

- Les flux informationnels : commandes, ordres de fabrication, ordres

d'approvisionnement, gammes, fiches opératoires, fiches de suivi, etc...

Les principaux objectifs d'amélioration des entreprises industrielles fonctionnant en Juste

à Temps sont :
- De simplifier les flux physiques par l'amélioration de l'implantation des équipements ;
Plusieurs méthodes ont été développées pour répondre à cet objectif : Technologie de Groupe
(TG), méthode des chaînons, algorithme de Kusiak, etc....

- D'accélérer les flux physiques en évitant les pannes, en diminuant les temps de
changement de série, en améliorant la qualité, en développant la polyvalence des opérateurs, etc...
La maintenance préventive et prédictive, le SMED (Single Minute Exchange of Die), la TPM
(Total Productive Maintenance), le SPC (Statistical Process Control), sont des méthodes de plus
en plus mises en œuvre dans les entreprises.

- De rendre les flux informationnels plus cohérents et de faciliter la communication et

l'échange de données. C'est ce dernier objectif qui présente le plus de difficultés pour les
entreprises, compte tenu de la quantité, de la diversité et de la difficulté à fiabiliser des
informations, mais aussi à cause de l'éclatement des données dans l'ensemble des services. La
Gestion des Données Techniques (GDT), l'Echange de Données Informatisées (EDI), la norme
STEP, etc... répondent, tant bien que mal, aux interrogations des industriels dans ce domaine
encore peu débroussaillé.
On distingue différents modes de pilotage des flux de production qui sont conditionnés
par les flux d'informations qui contrôlent la production.

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V. 1. Pilotage centralisé
Ce mode de pilotage s'applique aussi bien à la production de masse qu'à la petite série,
chaque fois que des produits définis et planifiables existent. Le pilotage est réalisé à partir d'un
programme directeur de production (PDP) sur un horizon de planification de plusieurs semaines à
plusieurs mois (plus précisément de 1,5 à 2 fois le cycle de production). Ce type de pilotage s'est
particulièrement développé avec la création du MRP (Material Requirements Planning ou calcul
des besoins nets) puis du MRP2 (Manufacturing Ressource Planning ou Management des
Ressources de Production). Le flux d'informations est déconnecté du flux de produits de par sa
centralisation.

Figure 6 : Pilotage centralisé (type MRP)

V. 2. Pilotage par l'aval et décentralisé

C'est le mode de pilotage développé par l'industrie japonaise au début des années 60 et
baptisé "Kanban", du nom des étiquettes servant d'ordres de fabrication.
Il est adapté aux productions en séries répétitives avec une demande régulière. C'est
essentiellement un système de pilotage de l'atelier, ce qui fait qu'il est souvent couplé avec un
système centralisé de type MRP. Le flux de produits est tiré par l'aval (le client), ce qui
correspond à un flux d'informations remontant à contre-courant le flux physique.

Figure 7 : Pilotage par l'aval et décentralisé (type Kanban)

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V. 3. Pilotage par l'amont et décentralisé
Le flux de produit est dans ce cas poussé par l'amont. Ce pilotage est bien adapté à la
fabrication sur commande de produits non planifiables, par petites séries non nécessairement
répétitives.

V. 4. Pilotage synchronisé entre flux physique et flux informationnel

Ce pilotage est particulièrement adapté aux processus dont le transfert de produit est
automatisé (système de convoyage, chariots filoguidés, etc...). On peut ainsi associer à chaque
produit toutes les informations nécessaires à son élaboration (par exemple à partir d'étiquettes
électroniques).

V. 5. Pilotage par les contraintes ou méthode OPT

La méthode OPT (Optimised Production Technology) est née au Etats-Unis dans les
années 80. Elle s'adresse, à priori, à des entreprises déjà partiellement informatisées qui utilisent
un logiciel de type MRP. Mais les neuf règles de bon sens qui constituent son principe sont
applicables par n'importe quelle entreprise, sans avoir nécessairement recours à l'informatique. La
caractéristique de cette méthode est de prendre pour postulat l'existence d'une contrainte, un
"goulet d'étranglement", quelque part sur la ligne de production : manque de personnel, machine
inadaptée, etc.... Débit de sortie et niveau des stocks dépendent de ce goulet qui va donc
déterminer le niveau d'utilisation des autres ressources, non critiques, appelées "non goulet". Des
travaux ont défini cette méthode comme la Théorie des Contraintes ou Management Par les
Contraintes (TOC ou MPC).

Les neuf règles de cette théorie :

1- Equilibrer les flux et non les capacités.
Bien que cela semble être judicieux, il est pratiquement impossible d'avoir un équilibrage
parfait des capacités des différentes ressources d'une ligne de production, ne serait-ce qu'à cause
des aléas (pannes, défauts, rupture d'approvisionnement, etc...), mais aussi parce que la gamme de
production n'est pas découpée en phases et opérations de durées égales. Cette première règle
propose donc de piloter la production à partir du flux de la ressource goulet.

2- Le niveau d'utilisation d'un non-goulet n'est pas déterminé par son propre potentiel,
mais par d'autres contraintes du système.

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3- Utilisation et plein emploi d'une ressource ne sont pas synonymes.

4- Une heure perdue sur le goulet est une heure perdue pour tout le système.
Cette règle permet, dans un premier temps, de limiter les actions préventives, de
surveillance ou d'amélioration uniquement à la ressource goulet. En effet, il ne faut pas que la
ressource goulet tombe en panne, qu'elle ne soit plus approvisionnée par son fournisseur. Il faut
qu'elle ait des temps de changement de série rapide. En clair, il faut qu'elle ait une charge aussi
proche que possible de sa capacité, donc un rendement opérationnel proche de 1.

5- Une heure gagnée sur un non-goulet est un leurre.

Si une amélioration doit être réalisée sur une ressource non-goulet, elle ne produira aucun
effet sur l'ensemble du flux. Il est par exemple inutile de réduire le temps de changement de série
ou de moderniser une ressource non goulet.

6- Le goulet détermine à la fois le débit de sortie et le niveau des en-cours.

Cette règle peut s'interpréter de la façon suivante : si on désire réduire le délai de
production et la taille des en-cours, il ne suffit pas d'augmenter la taille et la fréquence des
approvisionnements.

7- Souvent le lot de transfert ne doit pas être égal au lot de production.

C'est le cas du chevauchement d'opérations, où l'on transfère du poste amont au poste aval
une quantité inférieure à celle qui est lancée.

8- Les lots de fabrication doivent être variables et non fixés.

Il s'agit de fractionner les lots en cours de cycle de production pour obtenir encore plus de
souplesse. Cette règle s'oppose complètement à la notion de série économique de Wilson. Si les
temps de changement de série sont courts, si les machines sont bien implantées, si l'on pilote la
production par le flux de la ressource goulet, il n'y a plus besoin de créer des séries économiques!

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9- Etablir la planification en prenant en compte simultanément toutes les contraintes de
capacité et de priorité.
On ordonnance (en capacité finie) en priorité la production des ressources goulets. Les
autres ressources peuvent être ordonnancées par des règles simples, puisqu'elles sont
surcapacitaires.

La devise de la Théorie des Contraintes :

La somme des optimums locaux n'est pas l'optimum global du système.

L'identification des ressources goulets :

- Une ressource dont le niveau d'en-cours amont est important par rapport aux autres
ressources est peut-être un goulet.
- Les produits finis livrés en retard possèdent des composants réalisés sur la ressource
goulet.
- La ressource goulet est celle qui a le taux d'occupation = charge/capacité le plus élevé.

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Chapitre 6 : Typologie des flux physiques et implantation des lignes

de production

VI. 1. Flux physique avec opérations et manutentions synchronisées (ou liées) "Paced flow
lines"
Ce type de flux correspond à une production de masse réalisée sur des équipements de
production automatisés : transferts rotatifs ou linéaires.
Les produits présents à chaque poste de travail sont traités de façon simultanée, avant
d'être transférés simultanément aussi vers le poste suivant.
L'implantation des postes de travail peut être circulaire, disposés autour d'un plateau
tournant qui comporte en général de 4 à 24 positions. A un instant donné, à chaque position
correspond une phase de la gamme de fabrication ou d'assemblage du produit.

Figure 8 : Transfert et opérations synchronisées

L'implantation peut être aussi linéaire, ce qui permet une accessibilité accrue (côtés et
dessus du produit) ainsi qu'un nombre d'opérations plus élevé par rapport à l'implantation
circulaire.

Figure 9 : Implantation Linéaire d'un Transfert Synchronisé

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La cadence de production est en général très élevée (600 à 20000 produits/heure), bien
que conditionnée par la cadence de l'opération la plus lente. Il est donc préférable d'équilibrer les
temps opératoires de chaque poste afin de réduire les temps d'attente et de tendre vers un flux
continu.
Le principal inconvénient de cette implantation réside dans les pannes et arrêts que
peuvent subir les postes de travail. En effet, toute la production est stoppée en cas de problème
survenant à l'un des postes de travail.
D'autre part, les équipements de production sont peu évolutifs et peu flexibles. Chaque

produit passe par les mêmes postes de charge, dans le même ordre. On peut simplement prévoir

que certains produits identifiables ne subissent pas certaines opérations, mais l'ordre est respecté.

Les équipements de production sont dédiés à un produit. Ce type de ligne est appelé : "Dedicaced

flow line"

VI. 2. Flux physique avec opérations et manutentions asynchrones (ou libres) "Unpaced
flow lines"
Ce type de flux correspond à une production de masse ou en petites à moyennes séries
avec une circulation des produits de type Job Shop ou Open Shop. Les équipements de
production et de transfert peuvent être automatisés ou pas et être utilisés pour traiter différents
produits.
Le principe général de ce flux est que le transfert des produits d'un poste de charge à un
autre est indépendant des opérations qui s'y déroulent : les opérations de transfert ne sont pas
synchronisées avec la fin de toutes les opérations de valeur ajoutée. C'est le type de flux qui
correspond à la réalisation de produits dont les différentes opérations s'effectuent à des cadences
très différentes.
En ce qui concerne l'implantation des équipements, il faut distinguer au moins deux cas
en fonction du niveau d'automatisation du système de transfert (ou de manutention) :
- manutention non automatisé ;
- manutention automatisé.
VI. 2. a. Manutention non automatisée
Ce type de manutention se rencontre essentiellement dans les processus comportant des
opérations d'usinage ou de transformation de la matière.

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Les équipements sont implantés :
- de façon fonctionnelle, par ateliers spécialisés (voir figure 10). On regroupe les
machines réalisant le même procédé : atelier soudage, atelier peinture, atelier fraisage, atelier
montage, etc.... Cette implantation qui correspond à une organisation taylorienne, a dominé
depuis le début du siècle et continue aujourd'hui à prévaloir dans les ateliers de sous-traitance
réalisant des produits à la commande de façon non répétitive. En effet, il est possible de fabriquer
tous les types de produits utilisant les moyens de l'atelier sans perturber davantage le flux.

Figure 10 : Implantation fonctionnelle

- en cellules ou îlots de fabrication. Cette implantation est constituée de petits ateliers de

production composés de machines différentes afin de réaliser entièrement ou partiellement une
famille de pièces présentant des similitudes morpho dimensionnelles ou de processus. Les
machines sont généralement implantées dans l'ordre de la gamme dominante (gamme "mère") de
la famille, de telle sorte que le flux physique soit le plus continu possible, avec le minimum de
transfert ou d'attente entre deux postes (figure 11).
Ce type d'implantation est en plein développement dans les ateliers d'usinage qui
travaillent par petites séries répétitives de produits variés.
La recherche est très active dans ce domaine où des méthodes d'optimisation de
l'implantation sont développées.

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Figure 11 : Implantation en îlot

VI. 2. b. Manutention (ou transfert) automatisée

Le transfert automatisé constitue l'ossature d'un processus d'assemblage de composants.
En effet, bien que l'on rencontre quelques cas dans des ateliers flexibles d'usinage, le
transfert asynchrone automatisé (Power-and-Free Transfer) est devenu l'élément essentiel des
lignes d'assemblage correspondant aux critères de production suivants :
- flexibilité importante : assemblage d'une famille de produits en petites séries ;
- cadence moyenne : 20 à 60 opérations par minute ;
- différence de temps opératoires sur les différents postes de travail ;
- faible durée de vie du produit assemblé ;
- fréquents changements de produits ;
- qualité optimale ;
- automatisation progressive du processus, les postes de travail pouvant être manuels ou
automatisés ;
Ces différents critères correspondent à la grande majorité des produits assemblés de nos
jours.
Ce type de système de manutention est appelé "Mixed Model Flow Line" et " Flexible
Flow Line".

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V. 3. Autre typologie
Une autre typologie des systèmes d'assemblage est proposée, basée non pas sur le flux
physique et l'implantation, mais sur la structure et la technologie du transfert. Cette typologie
comporte deux grandes familles :

VI. 3. a. Les lignes transfert (Flow Lines) où le produit se déplace le long de la ligne et
les composants sont ajoutés par étapes successives sur plusieurs postes de travail.
Cette famille est composée de trois catégories de lignes :
- les lignes transfert dédiées (dedicaced flow lines) : elles sont dédiées, comme leur nom
l'indique, à l'assemblage d'un seul et même produit. Chaque poste de travail ne réalise qu'une
seule opération et reçoit les produits toujours dans le même ordre. Sur ce type de ligne, la seule
flexibilité consiste à ne pas réaliser certaines opérations, le produit passant quand même sur le
poste de travail. Les postes de travail sont généralement reliés par un dispositif de transfert
synchrone pas à pas, programmé pour libérer un produit seulement si le poste aval est prêt à le
recevoir. De la même façon, les produits ne peuvent entrer sur la ligne que si le premier poste est
libre.
- Les lignes transfert multiproduits (mixed model flow lines), dont le principe est
identique aux lignes transfert dédiées, à la différence que les postes de travail sont prévus pour
réaliser l'assemblage de plusieurs types de produits (mais appartenant à la même famille). La
principale différence réside donc dans les dispositifs de distribution des composants aux postes
de travail qui sont adaptés pour servir plusieurs types de composants pour plusieurs types de
produits.
- Les lignes transfert flexibles (flexible flow lines) : Les postes de travail sont dans ce cas
reliés par un convoyeur asynchrone (non-sychronous material handling system) qui permet
d'accumuler des produits entre deux postes de travail pour maintenir un niveau d'utilisation
satisfaisant. Chaque poste de travail est constitué de plusieurs machines identiques en parallèle
toutes capables de réaliser plusieurs opérations sur plusieurs produits. Un poste de travail ne peut
libérer un produit que si le convoyeur d'accumulation aval (buffer) a une position de libre. Si ce
n'est pas le cas, le produit est bloqué (blocking). A l'inverse, un poste de travail aval peut être en
attente (starvation) par manque de produit provenant du poste amont.

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VI. 3. b. Les cellules flexibles (Flexible Assembly Cells) où les mouvements du produit
sont limités voire inexistants. L'assemblage est donc réalisé sur un seul poste de travail.
La possibilité de réaliser simultanément différents sous-ensembles de produits donne à
ces systèmes leur flexibilité. Ces sous-ensembles sont ensuite amenés simultanément vers une
étape d'assemblage final. Cette famille de systèmes peut elle aussi être divisée en trois catégories
:
- Cellules flexibles d'assemblage avec plusieurs postes de travail (multistation cells),
disposés en dérivation sur un transfert asynchrone, et pouvant réaliser tout ou partie des
opérations d'assemblage.
- Cellules flexibles d'assemblage avec postes de travail à opérations multiples (multi-stage
assembly cells)
- Cellules flexibles à station de travail unique (single-station assembly cell) :
Dans ce cas, le poste de travail est constitué d'un robot d'assemblage qui dispose d'un
système de changement d'outil/effecteur. Cela permet au robot d'assembler plusieurs produits par
simple changement de pince et de programme.

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