JAT

La finalité du SMED

Le SMED (single minute exchange of die), que l’on peut traduire par « changement de série en moins de 10 minutes » (donc en un temps en minutes correspondant à un seul digit) est une méthode de réduction des temps de changement de fabrication développée par S. Shingo dès les origines du TPS (Toyota Production System).

Pour les entreprises qui n’ont pas connu de révolution Lean, les tailles de lot correspondent aux quantités économiques calculées grâce à la formule de Wilson (issue du Fordisme). Ces tailles de lots importantes  conduisent à une surproduction et aux nombreux gaspillages que cela entraîne :

·       des stocks importants

o   immobilisant de la trésorerie et augmentant le besoin en fond de roulement (ROI en baisse),

o   engendrant des coûts (surfaces de stockage, inventaires, transport et déplacements inutiles, …),

o   rendant plus difficile leur gestion (plus il y a de pièces moins on trouve celle dont on a réellement besoin),

o   augmentant mécaniquement le temps de traversée de l’usine  en application de la loi de Little (WIP = LT x débit),

·       des problèmes qualité détectés tardivement et donc résolus tardivement après leur genèse,

·       des produits susceptibles de n’être jamais vendus aux clients (puisque non commandés au moment de leur production),

·       une flexibilité réduite vis-à-vis du client (en allongeant le Lead Time et donc la capacité de l’entreprise à s’adapter aux évolutions de la demande client).

 

Conscient de ces travers, Toyota a ainsi développé la technique SMED pour réduire les tailles de lot avec la finalité de fluidifier le flux de production.

Pour ce faire, il fallait trouver le moyen de réduire drastiquement les temps de changement de série qui contribuent directement au dimensionnement des tailles de lot.

 

Quantité économique = √ (2 x D x Ccs / Cp x Tps)

D = Débit de pièces par unité de temps

Ccs = Coût d’un changement de série

Cp = Coût d’une pièce

Tps = Taux de possession des stocks par unité de temps

 

Ainsi, l’application de la formule de Wilson indique qu’une réduction d’un facteur 2 du coût d’un changement de série permet de réduire d’un facteur √2 la taille de lot.

 

En visant un temps de changement de série idéal strictement inférieur à 10 minutes, S. Shingo avait l’objectif que pour une opération de production de 1h30 (90 minutes), le changement de fabrication représenterait ainsi 9 minutes ou moins (également appelée « règle du un pour dix » : les temps alloués au changement de série ne doivent pas dépasser 10% du temps de disponibilité des machines).

 

La mise en œuvre du SMED permet également de lisser la charge, en volume et mix produits, ce qui rend la production plus flexible aux évolutions de la demande client avec des niveaux de stocks intermédiaires de chaque référence plus faibles.

Par exemple, imaginons une usine ouverte 8h par jour et fabricant sur une seule machine 2 produits A et B avec un temps de cycle de 12s, une demande client de 500 unités de chaque produit et un temps de changement de série de 2h20.

L’organisation de la journée de travail est alors la suivante :

Smed1

Si le temps de changement de série était divisé par deux, la production pourrait être lissé de telle manière que dès la mi-journée la moitié de la production journalière des 2 produits pourrait être mise à disposition du client avec l’organisation suivante :

Smed2

 

Ainsi la finalité du SMED n’est pas de récupérer du temps improductif pour produire plus mais bien de fluidifier le flux de production en réduisant les tailles de lot et en nivelant la production en volume et mix produits. Il est, cependant, vrai que lorsque le SMED s’adresse à un goulot de production (voir théorie des contraintes), il pourra également être mis à profit pour gagner en capacité.

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L'analyse de déroulement

L'analyse de déroulement (AD) ou analyse en profondeur de processus (APP) est une analyse chronologique de processus, plus détaillée qu’une VSM et sur un périmètre plus restreint, visant à identifier de manière exhaustive les différentes étapes de réalisation du processus.

La méthodologie de l’analyse de déroulement peut également être mise en œuvre pour réaliser une analyse de poste de travail : il ne s’agit plus de suivre les étapes d’un processus mais les tâches, dans un ordre chronologique, réalisées par un opérateur pour réaliser une gamme de travail.

L’analyse de déroulement a pour objectif de déterminer et d'améliorer l’efficience du processus actuel en catégorisant chacune des étapes en tâche à valeur ajoutée (VA) ou à non valeur ajoutée (NVA).

L’analyse de déroulement est standardisée par l’utilisation des symboles suivants pour qualifier les étapes constitutives du processus :

Symboles ad

Les quatre derniers symboles sont dédiés aux étapes à non valeur ajoutée.

Ces symboles sont utilisés à la fois pour établir le graphique de flux (enchaînement des tâches) et la matrice de déroulement (quantifiant les temps dédiés à chaque étape mais aussi les distances parcourues, les quantités de matière transformées, les poids en jeu et le nombre d’opérateurs impactés). 

En fin d’analyse du processus actuel, on définit les paramètres suivants que l’analyse de déroulement vise à améliorer :

·       Efficacité du processus = nbr étapes à VA / nbr étapes VA + NVA

·       Temps de traversée du processus = ∑ VA + NVA (temps) = LT

·       Efficience du processus = ∑ VA (temps) / LT

·       Indice de tension du flux = 1 / Efficience

L’amélioration du processus consiste à imaginer les actions à conduire pour simplifier le processus en éliminant les gaspillages qui le polluent. Pour ce faire, chaque étape est analysée afin d’évaluer s’il est pertinent de l’éliminer, de la combiner ou permuter avec une autre étape ou encore de la simplifier.

On construit alors le processus futur avec les symboles ci-dessus et on détermine les ratios d’amélioration des paramètres présentés plus haut.

L’analyse de déroulement peut être complétée par un diagramme Spaghetti afin de visualiser graphiquement les déplacements nécessaires à la réalisation du processus (mouvements de matière et/ou d’opérateurs) : celui-ci pourra servir à imaginer une nouvelle implantation du processus de production participant à la simplification du flux.

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La VSM et la mise en place d'un flux au plus juste - Partie 1

La value stream mapping (VSM ou cartographie de la création de valeur) est l’outil fondamental qui sert de socle au déploiement d’une démarche Lean. C’est un outil visuel d’analyse qui permet de détailler :

  • les processus de création de la valeur, du point de vue du client, de la demande client à la livraison client,
  • les flux associés de matières et d’informations.

LA VSM sert à traquer les gaspillages en identifiant leurs causes ainsi qu’à bâtir le flux « cible » par l’élaboration d’une VSD (value stream design) et d’une feuille de route listant l’ensemble des actions (chantiers Kaizen) à mener, souvent sur plusieurs mois, pour mettre en place un flux au plus juste.

La méthodologie à appliquer est la suivante (avec à l'appui, un exemple complet, appliqué à une société fictive "Alpha"):

  1. Identifier la famille de produits faisant l’objet de la VSM, c’est-à-dire le groupe de produits soumis à un traitement semblable (mêmes processus de production ou postes de travail ou mêmes machines de production).

Nota : au sein d‘une même famille, les temps de cycle (TC) de chaque processus ne doivent pas varier de plus de 30% d’un produit à l’autre.

  • L’intérêt de travailler sur une famille de produit la plus large possible plutôt que sur chaque produit indépendamment est de conduire une analyse d’optimisation de la chaîne de la valeur la plus exhaustive possible (le risque sinon est d’améliorer la chaîne de la valeur pour un produit au détriment de tous les autres).
  • La méthode utilisée pour sélectionner les produits constituant une même famille est l’analyse en composantes principales de la matrice produits/processus parmi les produits ayant le plus grand impact sur les ventes (en valeur). Pour ce faire, une classification selon la méthode ABC pourra être utilisée si besoin.

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2. Remonter (sur les lieux de production) le chemin de fabrication du produit à partir du client jusqu’au fournisseur :

  1. en identifiant (chronomètre à la main) pour chaque processus (ou poste de travail) mis en œuvre, les temps de cycle (TC), les délais d’exécution (DE) et les temps de traitement créant de la valeur (TVA). Pour ces derniers, une analyse de déroulement (AD) de chaque processus pourra être conduite.
  2. en identifiant les stocks (pour chaque produit de la famille étudiée) en entrée et sortie de chaque processus
  3. en faisant ressortir les liens entre les flux de matière et les flux d’information.

 

  • Les niveaux de stocks (pour l’ensemble des produits de la famille étudiée) sont transformés en temps de traversée en les multipliant par le Takt time (TT).

TT (Takt Time)  = (temps d’ouverture – pauses) sur une période / demande client moyenne sur cette même période

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  • Les temps de processus pris en compte dans la ligne de temps sont les TVA et DE.
  • Pour les chaînes de valeurs composées de plusieurs chemins parallèles, le chemin le plus long sera utilisé pour déterminer les temps globaux (temps d’exécution et lead time).
  • Les données suivantes seront collectées au niveau de chaque processus :
    • Le nombre d’opérateurs dédiés au processus
    • Le temps disponible (temps d’ouverture – pauses)
    • Les TC et DE
    • Le temps de changement de série et le temps séparant deux changements de série (ou CPC – chaque partie [lot] chaque …)
    • Le TRS (taux de rendement synthétique traduisant le taux de disponibilité, de performance et de qualité de l’équipement)

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  • Tracer le dessin de la VSM (les flux de matières, les flux d’informations et la ligne de temps) et calculer le ratio d’efficience :

    % Efficience = temps de traitement total (somme des TVA des processus) / lead time (somme des délais d’exécution et des temps de traversée des stocks)

    Au sein des organisations  qui n’ont pas adoptées le Lean ce rapport est souvent de quelques pourcents seulement. L’objectif de l’approche JAT est de l’améliorer sensiblement (voir Le Lean : quels résultats ?).

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  1. Conduire une analyse juste-à-temps afin d’établir la chaîne de la valeur cible en respectant le principe suivant : « chaque processus ne produit que ce dont le processus suivant a besoin, au moment où il en a besoin » (cf. « Learning to see » de M. Rother et J. Shook).

La méthode pour conduire une telle analyse est présentée dans la partie 2.

 

  1. Tracer la VSD c’est-à-dire le dessin de l’état futur sur la base des choix réalisés en 3.

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  1. Etablir le plan d’actions permettant la mise en place de la VSD.

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Le pilier JAT

Les premiers principes du pilier Juste-à-temps (ou Just-in-Time) ont été développés par Taïchi Ohno dès les années 1950 et sont au cœur du « Toyota Production System » qui a donné naissance quelques décennies plus tard au Lean (voir Une mise en perspective historique du Lean).

Le JAT a pour finalité d’éliminer les étapes qui prennent du temps sans créer de valeur afin d’enchaîner les étapes qui en créent dans un flux continu, tiré par la demande client. Il permet donc d’accélérer le flux le long de la chaîne de la valeur, c'est à dire réduire le temps de traversée (lead time) entre le point d'entrée de la matière dans l'entreprise et le point de sortie des produits.

Le flux JAT ne fonctionne que si les points d’accumulation de produits intermédiaires (qui augmentent les temps de traversée) sont annihilés, ou au moins réduits. L’approche JAT s’attache donc à réduire les stocks qui sont générées dans les organisations classiques organisée en lots et files d’attente. Pour ce faire :

  • les temps de changement de série doivent être significativement réduits,
  • la production doit lissée afin d’offrir des temps réduits de remise à disposition des produits intermédiaires consommés,
  • la fréquence des acheminements de matières et pièces à l'entrée de l'usine et aux postes de travail doit être accrue (par la mise en place d'une tournée du laitier, par exemple)
  • les capacités doivent pouvoir être facilement adaptées pour pouvoir répondre aux variabilités de la demande client.   

Cette recherche incessante de réduction des stocks permet non seulement de raccourcir les temps de traversée mais également de rendre visible les causes racines des problèmes qui touchent à la fluidité du flux et à la qualité des produits (cf. pilier JIDOKA) que les stocks dissimulent.

Le JAT s'appuie sur 2 principes essentiels :

  • la suppression des gaspillages (ou muda)

Une entreprise met en oeuvre des processus de production composés de tâches à valeur ajoutée (VA) et de tâches à non-valeur ajoutée (NVA). Il s'agit ici d'identifier ces NVA (attentes, transports, mouvements inutiles, en-cours, ...) et de les réduire voire de les supprimer afin d'augmenter l'efficience de la production.

Gaspillages 1

Dans la majorité des productions "traditionnelles", il apparait que le ratio VA / (VA+NVA) est de quelques pourcents (presque toujours < 10%) ce qui laisse imaginer les gains qu'une démarche Lean permetd'engranger !

  • la mise en place d'un flux au plus juste 

Dans un monde où l'offre est supérieure à la demande, le danger le plus important pour l'entreprise est la surproduction (et tous les effets néfastes induits tels que les frais de stockage, de manipulation et de gestion de ces stocks). Le Lean, comme la théorie des contraintes vise à aligner la production sur la demande du marché en passant d'une logique de flux poussé (caractérisé par une production déconnectée de la consommation réelle en aval) à une logique de flux au plus juste tel que chaque poste ne produise que ce dont le prochain poste a besoin lorsqu'il en a besoin. Pour ce faire :

  • la commande impulse le lancement de la production en un point unique, appelé le pacemaker
  • le rythme de la production est aligné sur la pulsation imprimée par le client (takt time)

La mise en oeuvre d'une logique Juste-à-temps nécessite de connaître et maîtriser la chaîne de la valeur le long du flux de production. Cela pourra être réalisé par la mise en oeuvre :

  • d'une value stream mapping (VSM), éventuellement complétée d'une analyse de déroulement et d'un diagramme Spaghetti
  • d'un diagramme de flux pour les processus de nature transactionnelle (dans les services, par exemple).

Cette analyse permettra un premier diagnostic Lean en identifiant les sources de NVA et permettra d'imaginer le flux cible orienté en priorité en flux continu ("one piece flow") ou en flux tiré, lorsqu'il n'est pas possible de mettre en oeuvre un flux continu . Divers chantiers Lean (ou percées Kaizen) pourront alors être lancés afin de :

  • supprimer les gaspillages et clarifier les flux : 5S, TPM (automaintenance et amélioration des TRS pour les processus de production orientés "machine")
  • mettre en oeuvre un flux au plus juste : one piece flow, kanban, FIFO
  • réduire les en-cours et les stocks : SMED, approvisionnement bord de ligne
  • équilibrer les flux et la production multi-produits : Polyvalence/Polycompétences, lignes en U, Heijunka

Les divers dysfonctionnements de la production pourront être réglés par l'application de méthodes de résolution de problème : QQOQCP, 5P, 5M, Pareto, QRQC.

A noter que la méthode DBR issue de la théorie des contraintes s'inscrit pleinement dans la logique du juste-à-temps.

En fonction de la nature des flux mis en oeuvre, spécifiques à chaque activité, l'approche JAT pourra être adaptée. En particulier, on distinguera :

  • les flux à prépondérance déterministe tels que les processus de production pure (lignes de production), et,
  • les flux à prépondérance stochastique tels que les processus de maintenance curative, de R&D, de hotlines ou d'urgence par exemple (voir théorie des files d'attente - formule d'Allen-Cuneen)

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Le Lean - généralités

Le lean, à l'opposé d'une mode managériale, est un système de management qui prend appui sur le modèle du "Toyota Production System" (TPS) développé par Taiichi Ohno dans les années 1970 et théorisé par le M.I.T. en 1990 ("The machine that changed the World" - James Womack). 

(voir une mise en perspective historique du lean et de la théorie des contraintes)

La finalité du Lean, également appelé "gestion au plus juste" par J. Womack & D. Jones (cf. livre "Lean Thinking") est de maximiser la valeur ajoutée pour le client en consommant le juste nécessaire de ressources. Ses principes sont :

  • Le juste nécessaire : se centrer sur ce qui fait la valeur du point de vue client, supprimer les gaspillages (surproduction, surqualité, stocks, défauts, en-cours, attentes, transports, déplacements et mouvements inutiles, ...) et organiser un flux continu de la chaîne de la valeur tiré par le client,
  • L’intelligence collective : développer l’innovation participative et permettre à tous les acteurs de l’entreprise de participer aux processus d'amélioration
  • Le progrès permanent : mettre en place un processus d’amélioration continue (traiter les dysfonctionnements de manière systématique et au plus tôt) visant à transformer l'entreprise en "organisation apprenante".

Une entreprise apprenante est une entreprise qui sait capitaliser (développement de standards), apprendre de ses erreurs (traiter les dysfonctionnements) et rendre accessible l'information pertinente (déploiement d'indicateurs & management visuel).

Le déploiement du Lean comprend 3 leviers principaux :

et 5 idées-forces (voir le livre Lean Thinking - J. Womack et D. Jones) :

  1. Identifier la valeur de chaque produit, du point de vue client
  2. Identifier la chaîne de la valeur de chaque produit
  3. Etablir un flux continu
  4. Laisser le client tirer la valeur
  5. Viser la perfection

Cette approche du Lean, qui est une pratique bien plus qu'une théorie, est souvent représentée par la « maison Toyota » qui en donne une compréhension synthétique.

Maison toyota

La mise en oeuvre du Lean est continue et permanente : elle repose sur le principe de l'amélioration continue (ou Kaizen) mais peut également prendre la forme de percées Kaizen, sur quelques jours, afin de franchir des étapes ciblées de progression, calées grâce à l'élaboration de standards. Ceux-ci permettent de capitaliser le savoir-faire, éliminent la variabilité et la non qualité et sont à la source de la mesure de la performance Lean. 

A l'origine, la démarche Lean ciblait uniquement le domaine de la production (Lean manufacturing) : elle s'est initialement développée dans le secteur "automobile", puis s'est étendue aux secteurs "aéronautique" et "pharmaceutique" avant une diffusion beaucoup plus large. Elle concerne, aujourd'hui, les processus administratifs (Lean Office), l'ingénierie (Lean Engeneering et Lean Conception), les achats (Lean Purchasing) mais aussi les technologies de l'information (Lean IT) ou encore le démarrage d'une nouvelle activité économique (Lean Startup) et prend maintenant l'appellation plus générale de Lean Management.

Le déploiement d'une démarche Lean permet d'obtenir en 2 à 3 ans des résultats opérationnels tangibles particulièrement remarquables, détaillés dans le billet "le Lean : quels résultats ?".

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Une mise en perspective historique du lean et de la théorie des contraintes

Nombreux sont ceux qui se sont intéressés aux organisations à déployer pour optimiser la production depuis la révolution industrielle qui a débuté au milieu du XIXème siècle.

Le premier qui marqua l'histoire fut l'ingénieur américain Frederick Taylor qui mit en place, dès 1880 dans la sidérurgie, une organisation scientifique du travail (OST), c’est-à-dire une approche rationnelle et planifiée de la production. Son approche, appelée le taylorisme, comporte deux axes indissociables:

·       un axe vertical qui fait la distinction entre les tâches de conception du travail (dévolues aux cols blancs = cadres) et celles d'exécution (réalisées par les cols bleus = ouvriers).

·       un axe horizontal pour lequel la production est décomposée en tâches élémentaires (division du travail) réalisées par les ouvriers qui sont chronométrés pour les réaliser et payés au rendement.

Taylor

F. Taylor

Henry Ford s'appuya sur le taylorisme pour développer une organisation propre à la production de masse de produits manufacturés: le travail à la chaîne dont l'avènement date des années 1910 avec la mise en place de la chaîne de production de la « Ford T ». Le fordisme s'est également attaché à mettre en œuvre un « compromis économique et social vertueux » en indexant le salaire des ouvriers aux gains de productivité de l'usine. Au delà du développement de la standardisation, le fordisme est la première organisation industrielle en flux qui vise la réduction des temps de production et des stocks.

Henri ford

H. Ford

Nous étions à une époque où la demande du marché était « sans limite » et les séries si importantes que les lignes de production pouvaient être dédiées à un produit.

Le génie de Taïchi Ohno qui a développé au sein de Toyota, à partir des années 1950, le Juste-à-temps est d'avoir su adapter les principes du fordisme à de plus petites séries et d'avoir maintenu l'organisation en ligne de production pour des chaînes multiproduit. L'approche d'Ohno fondamentalement construite sur la notion de flux tiré (kanban), de réduction des délais (SMED), équilibrage par les flux) et d'amélioration de la qualité (cercles de qualité, JIDOKA) a résisté à l'effondrement de la demande après le choc pétrolier de 1973. Elle a permis à Toyota de devenir le premier constructeur automobile en 2007, au niveau mondial. D'abord connue sous l'appellation Toyota Production System (TPS - 1975), cette organisation fut théorisée par le M.I.T. en 1990 (J. Womack et D. Jones) et a pris l'appellation Lean manufacturing.

Ohno

T. Ohno

La théorie des contraintes (ou TOC) développée à la fin du XXème siècle par Eliyahu Goldratt s'inscrit pleinement dans la logique d'organisation en flux mise au point par Ford et adaptée à un environnement plus contraint par Ohno. Elle insiste sur la vision systémique de l'entreprise qui doit rejeter toute optimisation locale (rendement des postes de travail, réduction des coûts locaux ou comptabilité analytique) pour se focaliser sur le Throughput (produit des ventes) et l'amélioration du flux en exploitant les goulots de production. Ainsi la TOC et plus particulièrement l'approche DBR (drum - buffer - rope) permet de booster les effets des démarches Lean et 6 sigma dans la mesure où elle permet:

  • de cibler les efforts d'amélioration des flux et,
  • d'élever la capacité du goulot.

(voir TOC et LSS : compétition ou complémentarité ?)

Goldratt

E. Goldratt

Il apparait ainsi une véritable continuité de pensée de Taylor (1880) à Goldratt (1980-2000) en passant par Ford (1910) et Ohno (1970) qui chacun s'est appuyé sur les travaux de son prédécesseur pour développer une méthode de gestion de la production efficace et pertinente dans son environnement, ceci dans une logique d'amélioration continue.

L’approche 6 sigma, quant à elle, a été développée aux USA, dans les années 80 au sein de l’entreprise Motorola en prenant appui sur les outils de la maîtrise statistique des processus. Elle a très rapidement été reprise par General Electric puis partagée par un grand nombre de géants industriels (IBM, Sony, Texas Instrument) dans le monde. L’approche Lean et la méthode 6-sigma ont naturellement été associées pour donner naissance au « Lean 6-sigma » (ou LSS) au début des années 2000.

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