Taille de Lot

La boîte Heijunka

Haijunka

La boîte Heijunka est un outil dont la finalité est de mixer et niveler les ordres de fabrication de plusieurs produits, caractérisés chacun par une forte variabilité des commandes, donc peu propices à la mise en place d’un tableau kanban.

Pour ce faire, on moyenne la production par produit sur une période suffisamment longue pour gommer les pics et les creux, lissant l’objectif de production sur cette période.

Heijunka2

Il s’agit alors de niveler la production en références « produit » et en volumes sur la période couverte par la boîte Heijunka (équipe, journée, semaine,...) afin :

·       De réduire l’en-cours (donc les cycles), en diminuant la taille des campagnes de fabrication de chaque référence, et,

·       De transmettre aux postes amont une demande régulière en quantité, permettant de réguler les variations de ressources à mettre en œuvre (correspondant à une variation entre le temps requis et le temps requis + quelques heures supplémentaires sans avoir à « embaucher » des personnels de plus).

Elle est particulièrement adaptée en fin de flux, juste avant l’expédition, par exemple sur une opération d’assemblage final (ou l’opération la plus en amont d’un flux continu avant l’expédition).

La boîte Heijunka est souvent associée à un séquenceur permettant de présenter au poste de travail les OF sortis de la boîte Heijunka suivant  une logique FIFO :

Sequenceur

On peut considérer sa mise en œuvre comme un flux tiré par la demande réelle, si les OF pris en compte pour remplir la boîte correspondent à des commandes fermes (ce qui implique que le LT entre l’opération faisant l’objet de la boîte et l’expédition est inférieur au délai de commande).

Une boîte Heijunka est organisée en colonnes représentant une même période de temps (appelée le pitch) et en lignes par famille de produits.

Les temps de cycle de fabrication des produits peuvent être différents ainsi que les temps de changement de série : ainsi, à un pitch peut correspondre un nombre de produits fabriqués différent en fonction de la famille considérée (donc un nombre de cartes [1 carte = 1 container de x pièces] différent dans chaque alvéole de la boîte).

L’agencement des cartes sur la période couverte par la boîte Heijunka (journée, semaine) est revue à chaque début de période en fonction des commandes fermes prévues pour la période suivante : en ce sens, la boîte Heijunka permet d’adapter le profil de production même en cas de forte variabilité de la demande.

Illustrons ceci par deux exemples

EXEMPLE 1 : production avec changement de série

Soit un poste de production ouvert 8h par jour qui fabrique 3 produits A (TC = 1 min), B (TC = 2 min) et C (TC = 5 min). Le temps de changement de fabrication est de 10 minutes. La demande journalière moyenne est la suivante :

·       A = 200           soit un temps de production avec C/O de 210 minutes (près de 4h)

·       B = 50             soit un temps de production avec C/O de 110 minutes (près de 2h)

·       C = 20             soit un temps de production avec C/O de 110 minutes (près de 2h)

Cas 1 : sans nivellement de la production

Produits 08h 09h 10h 11h 13h 14h 15h 16h
A = 200 XXXXXXXXXXXX        
B = 50         XXXXX    
C = 20             XXXXX

Les en-cours sont ponctuellement importants et chaque produit n’est délivré qu’une fois par jour.

Cas 2 : avec nivellement de la production

Le calcul du pitch nécessite de comparer le temps nécessaire de production  sur la journée (200x1+50x2+20x5=400 minutes) avec le temps requis (8h x 60 = 480min).

La différence correspond au temps que l’on pourra consacrer aux changements de série (80 min) que l’on compare à un temps de changement de série (10min) : 80/10 = 8 changements de série possibles par journée de production.

Il faudra donc produire chaque type de pièce chaque 1/8 jour, donc toutes les heures. C'est le picth de la boîte Heijunka.

Pitch = Période P x Temps de CO / (Temps requis sur la période P – temps total de production sur la période P)

Avec 1 pitch de 1 heure, le temps dévolu à la production est de 50 minutes (60 minutes – 10 minutes de C/O), soit :

- A = 50/1 = 50 produits soit 200/50  = 4 picths/jour

- B = 50/2 = 25 produits soit 50/25 = 2 pitchs/jour

- C = 50/5 = 10 produits soit 20/10 = 2 pitchs par jour

Produits 08h 09h 10h 11h 13h 14h 15h 16h
A = 200 50   50   50   50  
B = 50   25       25    
C = 20       10      

10

Les en-cours sont ainsi limités à 50 unités et chaque produit est délivré plusieurs fois par jour (au minimum 2 fois/jour).

On remarque que comme pour le « kanban », plus les temps de changement de série sont faibles, plus les tailles de lot sont réduites et plus le pitch correspond à un laps de temps réduit.

Ainsi, dans cet exemple, si le temps de changement de série passe à 5 minutes, on pourra réduire le pitch à 30 minutes et niveler 2 fois plus la production.

 

EXEMPLE 2 : nivellement de ressources amont grâce à une boîte Heijunka

Soit un poste d’assemblage de 3 produits A,B et C différents faisant appel à la fabrication d’ébauches A’, B’ et C’ réalisées par des postes différents avec les temps de cycles suivants :

·       TC1 (ébauches A’) = 10 minutes

·       TC2 (ébauches B’) = 20 minutes

·       TC3 (ébauches C’) = 40 minutes

L’usine est ouverte 16 jours par mois, 10h par jour avec 2x15 minutes de pause (soit 570 minutes/jour). La demande moyenne mensuelle de produits A, B et C est la suivante :

·       A = 896 soit 56 unités/jour

·       B = 464 soit 29 unités/jour        TOTAL = 114 unités/jour donc : Takt Time (TT) = 570/114= 5 minutes

·       C = 464 soit 29 unités/jour

Conformément aux règles d’équilibrage du Lean, le poste d’assemblage est ajusté pour avoir un temps de cycle de 5 minutes afin de répondre à la demande client.

Exemple heijunka

Cas 1 : sans nivellement de la production

Si chaque jour, tous les produits A sont réalisés puis tous les B et enfin tous les C, cela conduit à des vagues de travail en amont, nécessitant des pics de ressources :

·       Poste 1 (ébauches A’) = TC/TT = 2 personnes employées pendant 4h40 puis inoccupées

·       Poste 2 (ébauches B’) = TC/TT = 4 personnes employées pendant 2h25 puis inoccupées

·       Poste 3 (ébauches C’) = TC/TT = 8 personnes employées pendant 2h25 puis inoccupées

Soit au total 14 personnes partiellement occupées au poste amont.

Cas 2 : avec nivellement de la production

Le pitch est ici impulsé par la demande client soit 5 minutes

(114 produits à assembler par jour avec un temps de cycle de 5min sans C/O = temps requis du poste d’assemblage).

En revanche, le prélèvement au niveau de chaque poste peut être ajusté afin de niveler la production sur toute la journée :

·       Poste 1 (ébauches A’) = 570/56 ≈ 1 pièce toutes les 10 minutes (1 picth sur 2)

·       Poste 2 (ébauches B’) = 570/29  ≈ 1 pièce toutes les 20 minutes (1 picth sur 4)

·       Poste 3 (ébauches C’) = 570/29 = ≈ 1 pièce toutes les 20 minutes (1 picth sur 4)

Ce qui conduit à la boîte Heijunka suivante :

Produits 8h00 8h05 8h10 8h15 8h20 8h25 8h30 8h35 8h40 8h45 8h50 8h55 9h00 ...
A 1   1   1   1   1   1   1  
B   1       1       1        
C       1       1       1    

Compte tenu d’un prélèvement d’ébauches plus régulier à chaque poste, les ressources nécessaires sont :

·       Poste 1 (ébauches A’) = TC/10 = 1 personne employée à plein temps

·       Poste 2 (ébauches B’) = TC/20 = 1 personnes employée à plein temps

·       Poste 3 (ébauches C’) = TC/20 = 2 personnes employées à plein temps

Soit au total 4 personnes employées à plein temps au poste amont (donc 3,5 fois moins que sans le nivellement).

La boîte Heijunka permet ainsi d’éviter le gaspillage de ressources.

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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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Formule de Wilson et taille de lot

La formule de Wilson (1934 sur la base des travaux de Harris - 1913) vise à optimiser le coût de gestion des stocks en déterminant la fréquence de commande du réapprovisionnement et le volume de la commande par arbitrage entre coût de possession et coût de passation de la commande.

Wilson

Elle est également utilisée pour calculer la taille du lot économique permettant d'optimiser les coûts de stockage et les coûts de lancement du lot (changement de série).

Pour une production sur une machine de temps de cycle TC (calée sur une consommation moyenne 1/TC), la taille du lot économique est donnée par la formule suivante :

Lot économique = √ (2 x Cls / TC x u x i)

avec :

  • Cls = coût de lancement d'une série (€)
  • TC = temps de cycle (unité de temps)
  • u = valeur moyenne d'une unité d'en-cours (€)
  • i = taux de possession du stock (€/€/unité de temps)

L'application de cette formule implique la constitution de stocks (produits finis) et d’en-cours de production. Elle va cependant à l'encontre d'un des principes du lean qui vise à réduire au maximum le niveau des stocks, ce qui explique qu'elle est aujourd'hui beaucoup décriée.

C'est ainsi que R. Colin (« Produire juste-à-temps en petites séries ») préconise de porter le taux de possession à 40-50% alors qu’il est plutôt évalué à 15-35% par les entreprises, ceci pour prendre en compte les coûts induits et non chiffrés par les surstocks.

Cela revient donc à réduire de 20 à 30% le résultat fourni par la formule de Wilson (la courbe du coût de gestion total montre la particularité d’être plate dans la région autour de l’optimum : ainsi une réduction de 20 à 30% de la quantité économique ne représente une augmentation de coût que de 1 à 2%).

Eliyahu Goldratt va plus loin dans son best-seller "Le but" et suggère de diviser les tailles de lot par 2, voir plus, sur les ressources non-goulot (voir gestion de production selon la théorie des contraintes) afin de réduire les stocks et accélérer les flux. Contrairement aux hypothèses prises par Wilson, E. Goldratt estime que l'augmentation des temps de changement de série est sans impact sur les coûts dans la mesure où ils concernent des ressources non-goulot, utilisés en sous-capacité par rapport à la demande ("une heure gagnée sur un non-goulot est un leurre").

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