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Le taux de rendement synthétique (TRS)

Le taux de rendement synthétique (TRS) ou OEE (overall equipement efficiency) mesure le rendement d’un moyen de production, d’une cellule voire même d’une chaîne complète.

Cet indicateur de productivité, au coeur des attentions de la démarche TPM (Total Productive Maintenance) permet non seulement de tracer et quantifier l’efficience d’une machine mais également d’identifier les axes d'amélioration pour faire progresser la productivité du moyen. Il est défini par la norme AFNOR NF E60-182.

TRS = nombre de pièces conformes produites / nombre de pièce théoriquement réalisables pendant le temps requis

(temsp requis = temps de mise à disposition de la machine pour produire)

On appelle « non-TRS » le complément entre le TRS et 100% : le non-TRS représente la capacité installée non utilisée pour produire ; c’est un gaspillage que le Lean vise à supprimer.

On peut faire apparaître dans l’égalité précédente des facteurs intermédiaires :

TRS = Taux de qualité (Tq) x Taux de performance (Tp) x Disponibilité opérationnelle (Do)

Avec :

·       Tqualité = Nombre de pièces conformes produites / Nombre total de pièces effectivement produites.

Le taux de qualité peut être déduit des facteurs Cp et Cpk (leur combinaison permet, en effet, de calculer la probabilité DPMO de produire en dehors des tolérances : Tqualité = 1 – DPMO x 10-6)

·       Tperformance = Nombre total de pièces effectivement produites  / Nombre de pièces qui auraient dues être produites pendant le temps consacré à la production

·       Disponibilité opérationnelle (Do) = Nombre de pièces qui auraient dues être produites pendant le temps consacré à la production / Nombre de pièces théoriquement réalisables pendant le temps requis

Le TRS est donc la combinaison de 3 taux inférieurs à 1 : il est donc toujours inférieur au taux le plus faible qui le compose. Les ordres de grandeurs cible sont les suivants :

-      Perte de qualité < 1 % (Tq = 99,9%)

-      Perte de disponibilité <10 % (Do = 90%)

-      Perte de performance/efficacité < 5 % (Tp = 95%)

soit un TRS > 85 %.

Ainsi améliorer la productivité d’un moyen consiste à réduire les pertes de TRS en s’attaquant à chacun des 3 ratios participant au TRS :

·       Tqualité : chantier 5S, chantier de déploiement de la MSP (cartes de contrôle et analyse de la chute des capabilités)

·       Tperformance = chantier auto-maintenance, chantier 5S

·       Do = chantier TPM, chantier SMED, management visuel

Les 3 taux composant le TRS peuvent être exprimés en ratio de temps plutôt qu'en ratio de pièces :

·       Disponibilité opérationnelle (Do) = Temps de fonctionnement de la machine / Temps requis

avec : Temps de fonctionnement de la machine = Temps requis - ∑ arrêts (propres et induits)

et Temps requis = nombre de pièces théoriquement réalisables x TC théorique   

La disponibilité opérationnelle peut également être calculée grâce aux indicateurs de maintenance MTBF (moyenne de temps de bon fonctionnement) et MTA (moyenne des temps d'arrêts propres et induits ) : Do = MTBF / (MTBF + MTA)

avec MTBF = ∑ temps de bon fonctionnement / nombre de périodes de bon fonctionnement (entre 2 arrêts)

·       Tperformance = Temps net  de production / Temps de fonctionnement de la machine

avec : Temps net de production = Nombre total de pièces effectivement produites x TC théorique = Temps réel de production x (TC théorique / TC réel)

·       Tqualité = Temps utile de production sans défaut / Temps net de production

où Temps utile de production = Nombre de pièces effectivement produiconformes x TC théorique

NB : Le temps utile ne correspond donc pas au temps réel passé pour réaliser les pièces conformes (qui ferait intervenir TC réel)

Si le temps de mise à disposition de la machine (appelé temps requis) ne correspond pas au temps d'ouverture, on peut calculer de manière différenciée un TRS (par rapport au temps de mise à disposition = temps requis) et un TRG (par rapport au temps d'ouverture). Cela peut se produire en particulier lorsque l'usine est en surcapacité (par rapport à la demande du marché : on contraint la production sur un temps requis plus faible afin de ne pas produire de gaspillage (en surproduisant).

TRG = TRS x TR/TO

On parle également de TRE (taux de rendement économique) lorsque le calcul est réalisé sur un temps théorique d'ouverture de 24H/jour (point de vue économique).

TRE = TRG x TO/TT

On a donc toujours : TRS ≥ TRG ≥ TRE

Ces ratios sont souvent résumés par le schéma ci-après :

Trs 5

On comprend ainsi qu’améliorer le TRS consiste à réduire l’ensemble des pertes qui ont pour conséquence de réduire le temps requis au temps utile. La TPM classe ces pertes en 6 catégories :

Pertes participant au taux de disponibilité

  • les arrêts propres fonctionnels (pannes supérieurs à 10 minutes)
  • les arrêts d'exploitation (changement de série, d'outils,réglages, contrôles)
  • les arrêts induits (manque de pièces ou de ressources, défaut d'énergie,...)

Pertes participant au taux de performance

  • les micro-arrêts
  • les ralentissement et marches à vide

Pertes participant au taux de qualité

  • les défauts de qualité
  • les pertes (qualité) au démarrage

On passe de la vision « nombre de pièces » à la vision « temps » en multipliant le numérateur et le dénominateur de la première égalité définissant le TRS par le temps de cycle théorique (ou de référence) de la machine :

TRS = TU / TR

avec

·       TU = nombre de pièces conformes x TC théorique

·       TR =  nombre de pièces théoriquement réalisables x TC théorique

Le suivi du TRS d’une machine peut être réalisé manuellement ou par l’intermédiaire d’une solution informatisée au sein d'un MES (manufacturing execution system). Le suivi manuel consiste :

  • à relever à intervalle de temps régulier (le pas est à adapter en fonction du TC) l'état de la machine et à affecter un code d'arrêt spécifique lorsque la machine ne produit pas, et,
  • à relever le nombre de pièces produites dont le nombre de pièces non conformes.

Releve trs 1

Le calcul du TRS ne pose pas de grandes difficultés si l’on connait le TCthéorique, le temps d’ouverture (ou plus précisément le temps requis) et que l’on compte le nombre de pièces produites conformes aux spécifications sur une durée suffisamment représentative :

TRS = nombre de pièces conformes pendant le temps requis / (temps requis/ TCthéorique)

Exemple : Usine ouverte 8h/jour avec 2 x 10 minutes de pause – TC = 10’’ – nombre de pièces conforme en fin de journée : 2200 soit TRS = 2200 / (460’ x 60’’/10’’) ≈ 80%

Il est, en revanche, souvent beaucoup plus difficile d'évaluer les 3 ratios composant le TRS alors qu’ils sont indispensables pour décider des mesures d’amélioration pertinentes à conduire. Il peut alors être intéressant d’approcher ceux-ci par une estimation des causes de non-TRS exprimées en temps (sur une période suffisamment représentative de la production comme la journée ou la semaine) en distinguant les diverses cause de sous-performance : temps de panne, temps d’attente de personnels, temps de changement de série, autres temps d’attente, temps de réglage … Un diagramme de Pareto de ces causes permet alors de hiérarchiser les causes de sous-performance.

Le TRS est également utile en équilibrage de ligne de production ou pour le calcul du nombre de cartes Kanban car il permet de passer du TCthéorique au TCapparent compte tenu des pertes de disponibilité (pannes), de performance (écarts de cadence) et de qualité (tri des rebuts) : TCapparent = TCthéorique / TRS.

Le ratio entre le TCthéorique et le TCréel résultant des écarts de cadence ou sosu-vitesses est appelé le taux d'allure. Il vérifie :

Tp = Taux d'allure x  TCréel x Nbr de pièces réellement produites / TR

Le TRS d'une ligne de production composée de plusieurs machines de taux de rendement synthétique TRSi (Tqi , Tpi et Doi) est donné par :

TRS = Do x Tp x Tq

avec :

  • Tq = ∏ Tqi
  • Tp = ∏ Tpi
  • Do= 1 / (∑ 1/Doi - (n-1)) - si les valeurs de Doi sont proches de 1, Do = ∏ Doi 

 

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Le Lean et la TOC : quels résultats ?

Même si une démarche complète de transformation Lean 6-Sigma nécessite une période de 2-3 ans, les effets des premiers chantiers sur les performances opérationnelles de l'entreprise peuvent être visibles en quelques mois:

·       réduction des délais (en particulier des temps de traversée du cycle de production) s'accompagnant d'une amélioration de la tenue des échéances de livraison (OTD ↗),

·       réduction des non-conformités et donc une amélioration de la tenue des objectifs « qualité » (OQD ↗, litiges ↘, taux de rebuts ↘),

·       réduction des coûts (productivité ↗, stocks ↘, surfaces ↘, réaffectations de main d'œuvre) sans contraction de la capacité,

·       amélioration de la sécurité (taux d'accidents↘).

Les gains constatés (en %) sur les 3 premiers critères sont régulièrement à deux chiffres.

J. Morgan et J. Liker, auteurs de l'ouvrage de référence « The Toyota Product Development System », estiment qu'une entreprise n'ayant pas déployé le Lean consacre moins de 20% à apporter de la valeur ajoutée alors que le ratio est de 80% pour une entreprise mature en Lean: le potentiel d'amélioration ou gain de productivité est donc de 400% lorsqu'on se lance dans une démarche Lean!

Les fondateurs du mouvement Lean, James Womack et Dan Jones apportent, dans leur second ouvrage « Lean Thinking », un retour d'expérience sur les divers déploiement Lean qu'ils ont pu observer dans le monde: « Après des années de benchmarking et d'observations d'entreprises partout dans le monde, nous avons développé quelques règles simples: la transformation d'un système de production classique (par lot) en système à flux continu dans lequel le client tire effectivement la production multipliera la productivité de la main d'œuvre par deux tout en réduisant les délais de fabrication et les stocks de 90%. [...] le taux de rebuts sera généralement divisé par deux, tout comme les accidents du travail. »

Au delà de ces résultats quantifiables, le déploiement Lean permet d’apaiser la production grâce à la mise en œuvre de flux tirés lissés (et les dépôts de stockage associés) qui agissent comme autant:

·       d'amortisseurs vis-à-vis des variations de la demande et,

·       de relais d'informations de processus en processus sur la consommation réelle de produits finis et intermédiaires. 

L'approche juste-à-temps visant à ne produire que ce dont chaque poste aval a besoin, au moment où il en a besoin, permet d'éviter de produire des pièces inutiles et de manquer de pièces nécessaires à la production. L'entreprise évite de passer continuellement en mode « pompiers » avec les travers qui l'accompagnent: mise en cause permanente de la planification, heures supplémentaires, tensions, ... 

Même si la démarche Lean 6-sigma est fondamentalement tournée vers l’amélioration des performances opérationnelles (délais, qualité,…), elle a également un impact positif sur les indicateurs financiers de l’entreprise:

Ø  Chiffre d’affaires: la création de valeur au profit du client, la contraction et sécurisation des délais ainsi que l’amélioration de la qualité « produits » sont de nature à créer un avantage concurrentiel susceptible de permettre à l’entreprise de gagner des parts de marché et donc d’accroître son chiffres d’affaires. Il faut garder à l’esprit que la démarche Lean a été développée par Toyota pour accompagner la croissance de l’entreprise. Ainsi, les gains de productivité permettent d’allouer les ressources libérées (RH et équipements) au développement et à la production de nouveaux produits.

Un déploiement Lean s’accompagne d’une amélioration sensible du taux de rotation des stocks par action positive combinée sur le dénominateur (valorisation du stock moyen annuel ↘) et sur le numérateur (chiffre d’affaires ↗) composant ce ratio. Celui-ci est un indicateur particulièrement pertinent de la maturité Lean d'une entreprise. Une récente étude (Demeter & Matysuz), publiée en 2011 dans l' « International Journal of Production Economics », et menée sur un panel de 610 entreprises réparties dans le monde, montre une amélioration systématique du taux de rotation des stocks des entreprises converties au Lean par rapport aux entreprises traditionnelles.

Ø  Résultat: la chasse aux gaspillages, l’amélioration de la qualité (diminution du taux de rebuts et de retours client) ainsi que la réduction des coûts de maintenance par application de la TPM10 permettent de réduire les couts d’exploitation. Associée à l’augmentation du chiffre d’affaires à iso-ressources (sur la base des gains de productivité permis par l’accélération des flux), cette réduction des coûts d’exploitation engendre une amélioration du résultat de l’entreprise.

Notons que la combinaison du Lean avec la théorie des contraintes permet de focaliser les efforts Lean sur les éléments de la chaîne qui auront l'impact le plus fort sur le Throughput (produit des ventes). C'est ainsi que TOC et Lean sont des booster du résultat opérationnel de l'entreprise.

Ø  Besoin en fonds de roulement: la mise en place du juste-à-temps par le déploiement d’un flux au plus juste et la réduction des tailles de lot permet une réduction drastique des stocks et donc de « l’argent immobilisé ». D’autre part, l’accélération des flux permet de réduire le délai entre la commande client et la livraison ce qui permet de réduire les délais de facturation. Enfin, les efforts « qualité » (pilier JIDOKA et 6-sigma) permettent de réduire les retours client et les reports de paiement qui les accompagnent. Ainsi, la démarche Lean agit comme un véritable levier du cash management (réduction des tensions sur la trésorerie) par sa capacité à réduire le besoin en fonds de roulement et à raccourcir les délais qui séparent les commandes de la facturation.

A contrario, le Lean a tendance à avoir un impact négatif sur l'actif (ce que possède l'entreprise) par son effet de réduction des stocks, ce qui pourrait être vu, à tort, comme un appauvrissement de l'entreprise. Ce serait une vision purement comptable qui ne prendrait pas en compte le fait que le stock a été transformé en chiffre d’affaires et en bénéfices.

Ø  Investissement: le Lean conduit à une meilleure utilisation du capital par rationalisation des surfaces (implantations en U, 5S, réduction des stocks) et des équipements (TPM, SMED, …). Dans bien des cas, les gains de productivité permettent une augmentation du chiffre d’affaires sans recourir à de nouveaux investissements.

Ainsi le Lean agit positivement sur chacun des facteurs qui participent au taux de profit de l’entreprise:

ROI (retour sur investissement) = Résultat / (Investissement + ΔBFR)

 Au-delà des performances opérationnelles et financières, le Lean agit comme catalyseur de la transformation de l’entreprise en « organisation apprenante » qui convertit chaque difficulté en opportunité de progrès et qui permet à tous de participer à l’amélioration continue, en route vers l’excellence.

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