GOL302 – Aménagement, manutention et circulation des biens et des personnes Cours 02 Design de produits, planification et calculs de capacité Aménagement

GOL302 – Aménagement, manutention et circulation des biens et des

personnes

Cours 02Design de produits, planification et calculs de capacité

Aménagement fonctionnel

Jean Daigneault, [email protected]

Plan de la présentation

© 2009 Amin Chaabane2

Chapitre 3: Collecte de données, diagnostic et capacité de production

Introduction Collecte de données Diagnostic Capacité de production

Introduction


Dans le but de concevoir un aménagement efficace, 6 questions de base doivent être considérées: Quels produits seront fabriqués? Comment ces produits seront fabriqués? Quand les produits seront-ils fabriqués? Quelle quantité de chaque produit sera fabriquée? Quelle est la durée de vie des produits? Où les produits seront-ils fabriqués?

Rappel du chapitre 1

© 2009 Amin Chaabane 4

Étapes de conception :1. Définir le produit à fabriquer et/ou assembler;2. Spécifier les processus requis pour chaque item;3. Déterminer les relations entre les activités;4. Déterminer les besoins en espace de chaque

activité;5. Générer des plans alternatifs;

Rappel du chapitre 1


Étapes de conception :6. Évaluer chaque alternative;7. Sélectionner la meilleure alternative;8. Implanter le plan d’aménagement;9. Maintenir et adapter l’aménagement;10. Mettre à jour :

Le produit à fabriquer Les objectifs de l’aménagement

Le processus peut ensuite recommencer.

Introduction


Le design du produit, du processus et de la cédule sont tous des concepts inter-reliés avec le design de l’aménagement d’usine.

DESIGNDE PROCÉDÉ

DESIGNDE CAPACITÉ

DESIGNDE PRODUIT

Conception de l’aménagement

Quoi?

Comment?

Quand?

Une modification au niveau du produit ou de son procédé de fabrication peut avoir des répercussions sur l’aménagement ou la cédule de production

Collecte de données


Considérant le marché qui change constamment, le design d’un produit peut subir un déclin après un certain temps, tel que l’indique la figure suivante:Ventes

Départ Déclin Croissance Maturité Temps

Avez-vous des exemples pour chaque phase?



Les spécifications opérationnelles détaillées sont essentielles pour permettre au planificateur de l’aménagement de bien conceptualiser les besoins de l’usine

Des représentations graphiques et diagrammes d’assemblage sont utiles pour bien cerner les besoins physiques et les besoins de manutention.



Le responsable du design du procédé doit déterminer comment le produit doit être fabriqué;

La décision de fabriquer ou d’acheter certaines composantes fait partie des décisions critiques à être prises tôt dans le design du procédé;

Les pièces qui seront fabriquées doivent faire l’objet d’une analyse permettant d’identifier les méthodes de travail requises, les équipements et la main d’œuvre nécessaires.

La décision d’acheter ou de fabriquer doit être supportée par les départements d’ingénierie, finance, génie industriel, marketing, achats, RH, etc.;

FABRIQUERoui

Financementdisponible?

oui

Fabrication moinscher que l’achat?

oui

Peut-on fabriquerl’item?

Peut-on acheterl’item?

oui

non FABRIQUER

nonACHETER

non ACHETER

non ACHETER

Tompkins, p.37



Tompkins, p.37


Autres questions à se poser : Notre syndicat nous laissera-il acheter l’item ? Est-ce que la qualité est satisfaisante ? Si le sous-produit exact n’existe pas, est il possible de

modifier notre produit pour correspondre à un item existant ?

Est-ce que la fabrication de ce produit entre dans les objectif de notre compagnie ?

Notre compagnie dispose-elle de l’expertise nécessaire ?

Quelles sont les coûts fixe, variable des différentes alternatives ?

Est-ce que la fiabilité requise dans l’approvisionnement peut être assurée par les fournisseurs ?

Si le capital est disponible, pourrait-il être investi ailleurs de manière plus rentable ?



Dans le but de concevoir un procédé de fabrication ou d’assemblage, une liste des composantes à fabriquer et à acheter doit être générée;

On peut obtenir cette liste sous forme de liste de pièces ou de nomenclature de produits (“Bill of Material” ou “BOM”);

Outre l’indication d’achat ou de fabrication, la liste doit contenir les numéros de pièces (“part number”), le nom des pièces, la quantité de pièces pour chaque produit et des références au dessin.



Exemple de liste des pièces

Product Air Flow Regulator Date

Part Part Name Drwg Qty / Unit Material Size Make orNo. No. in Buy

1050 Pipe plug 4006 1 Steel 0,50 x 1,00 Buy2200 Body 1003 1 Aluminum 2,75 x 2,50 x 1,50 Make3250 Seat ring 1005 1 Stainless steel 2,97 x 0,87 Make3251 O-ring ---- 1 Rubber 0,75 dia Buy3252 Plunger 1007 1 Brass 0,812 x 0,715 Make3253 Spring ---- 1 Steel 1,4 x 0,225 Buy3254 Plunger housing 1009 1 Aluminum 1,6 x 0,225 Make3255 O-ring ---- 1 Rubber 0,925 dia Buy4150 Plunger retainer 1011 1 Aluminum 0,42 x 1,2 Make4250 Lock nut 4007 1 Aluminum 0,21 x 1,0 Buy

Ref: Tompkins (Figure 2.7 P. 38)



Exemple d’une nomenclature de produits:Company T.W. Inc. Prepared by J.A.Product Air Flow Regulator Date

Level Part Part Name Drwg Qty / Unit Make orNo. No. Buy

0 21 Air flow regulator 0999 1 Make1 1050 Pipe plug 4006 1 Buy1 6023 Main assembly ---- 1 Make2 4250 Lock nut 4007 1 Buy2 6022 Body assembly ---- 1 Make3 2200 Body 1003 1 Make3 6021 Plunger assembly ---- 1 Make4 3250 Seat ring 1005 1 Make4 3251 O-ring ---- 1 Buy4 3252 Plunger 1007 1 Make4 3253 Spring ---- 1 Buy4 3254 Plunger housing 1009 1 Make4 3255 O-ring ---- 1 Buy4 4150 Plunger retainer 1011 1 Make




Exemple d’une nomenclature de produits (arborescente):




Une fois toutes les pièces définies, on développera la gamme de fabrication, qui consiste en l’ensemble des opérations, équipements et matières premières requis pour la fabrication d’une pièce;

La feuille de route (fiche de routage) informe sur l’outillage requis (si applicable), les temps de mise en course et les temps de traitement;

Pour identifier les opérations d’assemblage, on utilisera un diagramme d’assemblage qui permet de représenter graphiquement les séquences d’assemblage et de sous-assemblage;

Pour comprendre le flux dans son ensemble, le diagramme des opérations, permet de visualiser les opérations de fabrication et d’assemblage dans un seul et même document.



Exemple d’une gamme de fabrication Composant (Nom et code)

Liste des opérations effectuées sur le composant



Exemple d’un diagramme d’assemblage

Figure 2.12, p. 43.

A-3

A-2

I-1

A-1SA-1

4250

1050

2200

3253

3254

3252

3250

3251

3255

4150 A-4Emballage

Body Plunger housing

Spring

Plunger

O-ring

Seat ring

O-ring

Plunger retainer

Lock nut

Pipe plug



Pour comprendre le flux dans son ensemble, le diagramme des opérations, permet de visualiser les opérations de fabrication et d’assemblage dans un seul et même document;

Le diagramme de précédence est une vue alternative qui permet d’illustrer les séquences d’assemblage sous forme de réseau;

Le diagramme de précédence permet d’obtenir une vue globale de l’ordre des opérations de fabrication et d’assemblage. Il est un outil indispensable pour bien réaliser l’équilibrage d’une ligne d’assemblage.



Exemple d’un diagramme des opérations



Exemple d’un diagramme de précédence:



Le design de la cédule permettra de répondre à des questions cruciales tel que les quantités à produire et les délais de livraison requis;

La cédule de production a un impact important sur les besoins en capacité machines et main d’œuvre ;

Outre la capacité, la cédule influence la gestion courante comme le nombre de quarts de travail, les besoins en espace, l’équipement d’entreposage, la taille de l’usine etc.;

Les informations provenant du marketing et des ventes ont donc une grande importance pour les planificateurs de production et les concepteurs de systèmes manufacturiers.





Table 3.2 : Analyse de marché tenant compte de la nature stochastique de la demande future

Année 1 Année 2 Année 5 Année 10

Produit ou service

État de la demande Probabilité Volume Probabilité Volume Probabilité Volume Probabilité Volume

A Pessimiste 0.3 3000 0.2 3500 0.1 5500 0.1 7000Réaliste 0.5 5000 0.6 5500 0.8 8000 0.9 10000

Optimiste 0.2 6000 0.2 6500 0.1 9500

B Pessimiste 0.1 7000Réaliste 0.6 8000 0.7 7000 0.9 3000 1.0 0

Optimiste 0.3 8500 0.3 8000 0.1 3500

C Pessimiste 0.2 2000 0.2 2000 0.2 2000 0.2 2000Réaliste 0.7 4000 0.7 4000 0.7 4000 0.6 4000

Optimiste 0.1 4500 0.1 4500 0.1 4500 0.2 5000

D Pessimiste 0.1 1500 0.1 2500 0.2 7000Réaliste 1.0 0 0.9 2000 0.8 3000 0.6 8000Optimiste 0.1 3500 0.2 9000

Degré de confiance 90% 85% 70% 59%

Ref: Tompkins (Tableau2.3 P. 48)



Les prévisions de ventes pour un produit donné ne gèrent pas directement les quantités à être effectivement produites;

La capacité de production requise doit être calculée en tenant compte d’un pourcentage de rebuts ou de ré-usinage;

Les hypothèses de rebuts sont généralement générées à partir de données historiques sur des opérations similaires.



Les coûts associés aux pièces de bonne qualité et aux pièces défectueuses sont des données importantes à considérer dans un environnement de production;

Dans le cas de petits lots, il est peu fiable de considérer des proportions de pièces défectueuses;

La quantité de pièces de qualité produites dans un lot est un paramètre important pour fins d’ordonnancement;

Diagnostic

Diagnostic


La collecte de données présente un intrant important à l’établissement d’un bon diagnostic des forces et faiblesses d’une organisation de services ou d’un secteur manufacturier;

Parmi les outils utiles pour établir un diagnostic, notons la cartographie des flux de valeur (“Value Stream Mapping”);

L’outil VSM permet de mettre en perspective, visuellement, un ensemble de paramètres opérationnels et constater l’ampleur du flux de matériel et de communication;

D’autres outils tel que des questionnaires ou des aspects visuels de l’environnement de travail peuvent aider à cerner les opportunités d’amélioration.

Diagnostic


Cartographie du flux de valeur Source: http://www.strategosinc.com/present_vsm.htm

http://www.strategosinc.com/present_vsm.htm

http://www.strategosinc.com/present_vsm.htm

Capacité de production



Définition La capacité de production est la charge maximale

que peut accepter un équipement de production, une ressource, ou un système complet.

L’unité de mesure généralement utilisé est la quantité de pièces par unité de

temps.

U/min, Lots/h, …



La détermination de la capacité de production est primordiale dans tout secteur manufacturier ou de service;

Une bonne connaissance des paramètres de capacité permet de prendre des décisions justifiées en ce qui concerne : la planification des activités de fabrication l’achat d’équipements, Embauche/mise à pied de ressources humaines, réaction face aux demandes du marché, etc.



Mesure de la capacité

La capacité peut être subdivisée en 2 catégories:

Capacité de conception

Capacité réelle




La capacité de conception peut être définie comme la capacité théorique d’un système. Il s’agit donc du taux maximal de conception réalisé dans des conditions idéales.



Capacité réelle

La capacité réelle peut être définie comme étant la production optimale effectivement réalisée en tenant compte d’une combinaison de produits et de problèmes d’ordonnancement, de maintenance des équipements et des contraintes opérationnelles.

La capacité réelle se doit d’être inférieure ou égale à la capacité de conception



Indices de mesure de la capacité Les indices de mesure de la capacité servent à

déterminer l’efficacité et le taux d’utilisation du système manufacturier ou de service.

Production réelleEfficacité =

Capacité réelle

Production réelleTaux d'utilisation =




Facteurs déterminants de la capacité réelle

Les installations Les produits ou services Les processus Les facteurs humains Les opérations Les forces extérieures La mauvaise planification



Facteurs déterminants de la capacité réelle: les installations

Plusieurs éléments reliés aux installations peuvent influencer la capacité réelle: La conception des installations (superficie, hauteur) La localisation (espace, disponibilité de la main d’œuvre

) L’aménagement (disposition des équipement) L’environnement (chauffage, ventilation)



Facteurs déterminants de la capacité réelle: les produits ou services

Les principaux facteurs reliés aux produits ou services offerts sont:

La conception des produits / services (standardisation) La combinaison des produits ou services (taux de

production variés)



Facteurs déterminants de la capacité réelle: les processus

Les processus peuvent faire varier la capacité d’un système. Les principaux facteurs contribuant aux variations sont: Le volume La qualité Les délais



Facteurs déterminants de la capacité réelle: les facteurs humains Les facteurs humains sont déterminants dans le

calcul de la capacité réelle. Il influencent entres autres au niveau: Du contenu des emplois De la conception des emplois De la formation et de l’expérience De la motivation De la rémunération De la vitesse d’apprentissage De l’absentéisme



Facteurs déterminants de la capacité réelle: les opérations Les opérations peuvent faire varier la capacité

d’un système. Les principaux facteurs contribuant aux variations sont:

L’ordonnancement La gestion des matières premières La qualité La gestion de la maintenance Les pannes et les bris



Facteurs déterminants de la capacité réelle: les forces extérieures

Les forces extérieures ont un impact sur la capacité réelle. Les facteurs suivants peuvent influencer les données: Les normes de santé et sécurité Les syndicats Les normes environnementales



Facteurs déterminants de la capacité réelle: la planification

Une mauvaise planification ou une mauvaise gestion peut influencer la capacité réelle de façon négative;

Les fonctions de support d’une organisation, tel le service des achats ou le service des finances ont un impact direct sur l’aspect fonctionnel d’une organisation. C’est pourquoi ces activités doivent être étroitement liées et parfaitement coordonnées pour accroître la capacité réelle et la productivité d’un secteur manufacturier ou un service.



Gestion de la demande et de la capacité

Les fluctuations de la demande dans le temps influencent les besoins en capacité. Il existe plusieurs techniques pour éviter d’avoir à se conformer aux caprices du marché.



Les besoins en terme de capacité La capacité se doit d’être planifiée en fonction du

marché, ou de la tendance de la demande. Ainsi, une demande saisonnière ne nécessitera pas la même capacité en tout temps qu’une demande stable répartie sur les 12 mois de l’année.

Parmi les types de demande, on retrouve: La demande saisonnière ou cyclique La demande stable La demande en croissance La demande en déclin



Les variantes de la demande



Estimation des rebuts pour un poste de travail/opération

(1 )k

kk

OI

P

O = Qté produits requis par le clientI = Nombre de produits à la kème opérationP = % de rejetK = poste de travail / Opération



Estimation des rebuts pour n postes de travail/opérations en série

11 2(1 )(1 )...(1 )

n

n

OI

P P P

O = Qté produits requis par le clientI = Nombre de produits à la kème opérationP = % de rejetK = poste de travail / Opération

On cherche à déterminer le nombre de pièces à lancer en

production


© 2009 Amin Chaabane, ing.jr, M. Sc.

50

Extensions possible du modèle précédent : Tenir compte des reworks (Tompkins p.52) Calcul pour des produits assemblés

(Tompkins p.53) Le cas général

Limites du modèle : Convient pour les cas où le volume est grand par

rapport au taux de rebus Un autre modèle existe (Reject allowance

problem) (Tompkins p.53-55)

EXEMPLE 2.1- p. 51 Données:

On estime le marché d’un produit à 97 000 exemplaires;

Le procédé nécessite 3 opérations avec les taux de rejets respectifs de P1 = 0.04, P2 = 0.01, P3 = 0.03;

Déterminer le nombre de produits à mettre en production pour satisfaire le marché

P1 P2 P2 Client

O3= 97 000

I1= ????

3

31 (1 )(1 )(1 )1 2

OI

P P P





Détermination du nombre d’équipements requis

F = Nombre de machines S = Temps standard par unité de produit (minutes) Q = Nombre d’unité à fabriquer par quart de travail E = Performance des installations (exprimée en % du temps

standard) H = Temps de production (exprimé en minutes/quart de travail) R = Fiabilité des machines (exprimée en pourcentage du temps)

RHE

QSF

**

*



Données: Le temps standard de fabrication d ’une pièce est de 2.8

minutes (S); En moyenne, 200 unités (Q) doivent être produites à chaque

quart de 8 heures (H); Les machines sont opérationnelles (fonctionnelles) seulement

80% du temps (R) et leur performance (efficacité) pendant le temps d’opération

est de 95% (E) ; Combien de machines devez-vous acheter?

2.8*2001.53 2

0.95*(8*60)*0.8F

RHE

QSF

**

*

Exemple 2.3, p.57



Données: Une pièce X est usinée sur un tour où deux opérations sont

requises (a puis b). Trouver le nombre de tours pour produire 3000 pièces par semaine. La compagnie fonctionne sur 5 jours ouvrables par semaine, 18 heures par jour.

Le tour requiert une maintenance préventive et un changement d’outils de 30 minutes à chaque 500 pièces.

Considérez les données suivantes.

Operations a bS 3 5E 0.95 0.95R 0.95 0.9

Fraction de rejets 0.02 0.05

Exercice à faire: problème 2.15, p.75



Comment gagner de la capacité? Réduire le temps de cycle sur une machine

goulot; Utiliser des outils standards, mettre en place des

SMED; Ajuster la taille des lots; Réduire les temps de mise en course; Améliorer l’efficacité de la maintenance

préventive; Travailler sur des quarts additionnels; Faire du surtemps; Dédoubler un équipement goulot;

Agenda


Chapitre 4: Système manufacturier Atelier multigamme Aménagement fonctionnel

Introduction Exemples graphiques Caractéristiques Ordonnancement et cédule de production

Introduction


L’atelier multigamme est mieux connu sous le nom de “job shop”;

Le “job shop” est caractérisé par une variété de produits importantes et un volume de production faible pour chaque produit;

La production en atelier multigamme implique souvent des lots de pièces;

L’aménagement fonctionnel sous-entend que les équipements et postes de travail sont physiquement disposés selon leur fonction

Introduction


Variété

Volume

Aménagementpar produit (ligne)

Aménagementpar produit (ligne)

Aménagement parfamille de produit (cellulaire)

Aménagement parfamille de produit (cellulaire)

Aménagement partype de procédé (Atelier)

Fonctionnel

Aménagement partype de procédé (Atelier)

Fonctionnel AménagementFixe (Projet)

AménagementFixe (Projet)Faible

Grand

Faible Grande

Introduction


Exemples d’ateliers multi-gamme (job shop)

Ateliers mécaniques Usines de pièces machinées

Les entreprises ayant recours à ce type de systèmesont des entreprises ayant plusieurs clients

requérant de faibles quantités de pièces

Exemples graphiques


Introduction


Exemples graphiques

Caractéristiques


Faible Moyen Élevé

Caractéristiques


Délai de fabrication Le délai de fabrication (appelé leadtime) est le

temps total écoulé entre la mise en production d’une pièce et son temps de complétion;

Le leadtime d’une pièce inclut le temps d’attente de la pièce (Queue Time), le temps de mise en course, le temps de manutention ainsi que le temps de traitement (Process Time);

Le lotissement a pour effet de diminuer les temps de mise en course fréquents dû à la variété importante de pièces à être produite; En contre partie, le lotissement a pour effet

d’augmenter le leadtime.

Caractéristiques


Temps de traitement et Temps d’attente Le temps de traitement est le temps nécessaire pour effectuer

une opération. Il compte pour environ 1.5% du temps de cycle total dans un système conventionnel (non optimisé)

Caractéristiques


Work In Process (WIP) Le WIP est la quantité de pièces en cours de fabrication; Plus le niveau de WIP est élevé, plus les coûts d’inventaire sont

importants; Un niveau de WIP élevé augmente la complexité de

l’ordonnancement;

WIP vs temps de cycle total Le niveau d’encours (WIP) est directement proportionnel au délai

de fabrication, le taux de production étant constant;

WIP (encours) = taux de production * délai de fabrication

Loi de Little

Caractéristiques


Flexibilité de production

Le « job shop » est un système manufacturier flexible puisqu’il peut intégrer la production d’une grande variété de produits;

La grande variété de produits implique une main d’œuvre capable d’opérer divers équipements;

Les machines doivent s’adapter aux différentes caractéristiques physiques des produits à fabriquer.

Caractéristiques


Flexibilité de réponse à la demande

Puisque la gamme de produits est variée, il est facile pour un atelier multi-gamme d’intégrer d’autres produits dans la cédule de production;

L’ordonnancement, souvent exécuté de façon manuelle, peut être modifié dans le cas d’un changement de priorité.

Caractéristiques


Utilisation des machines

La gamme de produits variée implique des mises en course fréquentes;

Les lots de production impliquent que les équipements sont occupés sur de longues périodes de temps.

Caractéristiques


Utilisation de la main d’œuvre

Les réglages des équipements constituent une source d’occupation pour les opérateurs;

La flexibilité de la main d’œuvre implique que les opérateurs sont appelés à opérer plusieurs types d’équipements différents.

Caractéristiques


Coût de production unitaire

Le délais de fabrication des pièces étant généralement longs, les coûts d’inventaires reliés au WIP sont considérés dans l’établissement du coût de production;

La flexibilité des équipements et de la main d’œuvre (plus qualifiée) implique des coûts opérationnels additionnels, affectés encore une fois au coût des pièces.

Ordonnancement et cédule de production


L’ordonnancement d’un atelier multigamme représente un défi pour les planificateurs;

La grande variété de produits, généralement associée à une demande moyenne à faible, implique une bonne connaissance des temps de traitement, des temps de mise en course, des gammes de fabrication et des dates requises par les clients;

Dans un contexte de chaîne d’approvisionnement, l’achat des matières premières nécessaires à la production doit être pris en compte dans le processus d’ordonnancement.

Ordonnancement et cédule de production


Goulot d’étranglement

Le goulot d’étranglement, aussi appelé « bottleneck » est le poste de travail qui ralentit la cadence de production.

La cadence maximale d’un système de production est à peu près la même que celle de son goulot d’étranglement

Question…

Est-il souhaitable d’accumuler des encours (WIP) devant le goulot d’étranglement?

Bibliographie


Présentation de cours de GOL302, J. Pronovost, ing., , Dépt. GPA, É.T.S., 2008

Notes de cours, Introduction au systèmes de production Dépt. GPA, É.T.S., C. Olivier, A. Gharbi, R. Pellerin, 1999

Facilities Planning, 4e édition, J.A. Tompkins, Wiley Editor, 2010

Sources de cette présentation

Note: Cette présentation peut comporter des révisions effectuées par différents anciens enseignants. Sincères remerciements à ces derniers!

Documents

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