The University of Iowa Industrial Engineering Department
Contribution à une méthodologie de conception de produits à forte diversité
Bruno Agard
sous la directionde
Michel Tollenaere
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Plan
I - ProblématiqueII - Contribution méthodologique
(Cas d'étude)III - Conclusion et perspectives
I - Problématique
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Quelques chiffres
Ford T 1908 1 modèle uniqueRenault 4 1963 11 variantesRenault 16 1971 6 000 variantesRenault 18 1982 60 000 variantesRenault 25 1989 120 000 variantesPeugeot 306 1998 175 000 variantes
[Tarondeau, 1998], [Fouque, 1999]
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Faisceau électriqueC1
C3
C7
C4
C5C8 C9.
C10
C6.
C2
C1 Connecteur
E7
E1
E4
E3
E6
E2
E8
E5
E2 Epissure
D1 D2D3 D5 D7
D4
D1 Dérivation
D6
D8
Fils
J
C C’
F’
FH
H’
B
A
E
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Diversité des faisceaux électriques• Au niveau des composants
– 400 références de câbles,– 120 connecteurs,– 50 dérivations,
• 15 fonctions différentes (1 à 9 versions)– soit une combinatoire potentielle de 7 millions de
faisceaux électriques différents !
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Diversité des besoins clients
ABS
Clim
3 portes
5 portes
Lecteur Cd
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Diversité des besoins en composants
composants
LVE Avant
LVE Arrière
ABS 1
ABS 2
Fonctions du produit
Variantes exclusives
Implication
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Diversité des process
Ensemble des process candidats
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Partage de la représentation du produit
Diversité fonctionnelle
Diversité technique
Diversité process
Besoins des clients
Produits mis sur le marché
[Martin et Ishii, 1996]
choix stratégiques de la diversité
Différenciation perceptuelle :• service,• offres promotionnelles,• politiques commerciales
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Cas industriels
• Schneider Electric High Voltage (transformateurs HT / MT)– Conception modulaire des produits– Différenciation perceptuelle– Standardisation des composants
• Auxitrol (capteurs de température)– Conception modulaire des produits– Composants paramétrables
• VALEO (faisceaux électriques automobiles)– Standardisation (faisceaux enveloppe)
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Apports constatés
Schn
eide
rEl
ectri
c H
V
Aux
itrol
VA
LEO
Diminution du temps et du coût de développement • •Diminution du nombre de références à traiter •Augmentation de la taille des séries •Augmentation de la productivité •Simplification de la maintenance •Simplification du process (livraison synchrone) •Diminution du temps de fourniture des devis •Diminution du temps de création de gammes defabrication •
Diminution du temps de facturation •
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Diversité fonctionnelle - technique
ABS
Clim
3 portes
5 portes
Lecteur Cd
Diversité fonctionnelle
Diversité technique
LVE Avant
LVE Arrière
ABS 1
ABS 2Variantes exclusives
Implication
Personnalisation par l'utilisateurDifférenciation perceptuelleStandardisation des composantsConception modulaire des produitsComposants paramétrablesStandardisation des produitsMéthodologies de conception pour la diversité
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Diversité technique - processProduction synchrone
Diversité technique Diversité process
LVE Avant
LVE Arrière
ABS 1
ABS 2Variantes exclusives
Implication
Standardisation des processDifférenciation au stade de la distributionResséquencementRestructuration des processusTechnologies de groupeGammes génériques d'assemblage
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Etat des lieux
ABS
Clim
3 portes
5 portes
Lecteur Cd
Production synchrone
Diversité fonctionnelle
Diversité technique Diversité process
LVE Avant
LVE Arrière
ABS 1
ABS 2Variantes exclusives
Implication
Pas de structuration de la démarche
II - Contribution méthodologique
Illustration sur un cas d'étude
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Cas d ’étude : contexte industriel
Délai de quelques heures
Commandes client
Production synchrone
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Contraintes du donneur d'ordres
• Contraintes produit :– propose un grande diversité des produits finis– exige des composants juste nécessaires
• Contraintes processus :– exige d'être livré en synchrone
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Contraintes du fournisseur
• Contraintes produit :– grande diversité du produit fini– de très nombreux composants
• Contraintes processus :– sites de proximité (réactif)– sites délocalisés (coûts de production meilleur marché)
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Problématique de diversité
• Ce que veut le donneur d'ordre :– au niveau logistique
être livré en synchrone
– au niveau du produitdes faisceaux électriques juste nécessaires
• Question du fournisseur– Comment produire un produit à forte diversité dans de
telles conditions ?
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Méthodologie proposée
1. Mise en place d'une action "Maîtrise de la diversité"2. Choix des indicateurs3. Analyse des besoins fonctionnels4. Création d'une structure fonctionnelle5. Création d'une structure technique6. Création des ensembles de process7. Recherche des solutions8. Choix d'une solution
1. Mise en place d'une action "Maîtrise de la diversité"
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Stratégie
• Décomposer les faisceaux électriques en Modules Industriels qui seront réalisés dans les sites délocalisés et produits sur stock
• Réaliser un assemblage final sur site de proximité
Réalisation des MI
Assemblage à la commande
Livraison synchrone
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Méthodologie proposée
1. Mise en place d'une action "Maîtrise de la diversité"2. Choix des indicateurs3. Analyse des besoins fonctionnels4. Création d'une structure fonctionnelle5. Création d'une structure technique6. Création des ensembles de process7. Recherche des solutions8. Choix d'une solution
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Choix des indicateurs
• Coût de gestion des références de Modules Industriels à gérer– proportionnel au nombre de sous assemblages réalisés
dans les sites délocalisés• Temps d'assemblage final
– dépend du nombre de MIs– dépend de la manière dont sont agencés les MIs– limité par le temps de synchronisation entre les deux
partenaires
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Méthodologie proposée
1. Mise en place d'une action "Maîtrise de la diversité"2. Choix des indicateurs3. Analyse des besoins fonctionnels4. Création d'une structure fonctionnelle5. Création d'une structure technique6. Création des ensembles de process7. Recherche des solutions8. Choix d'une solution
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• Centrée sur le produit :– identifier la manière dont chaque fonction doit être
satisfaitetaux de monte des options / associations entre optionsvaleur moyenne souhaitéedispersion souhaitée
σa(i) : dispersion des valeurs des attributs pour chaque caractéristique i à un instant donnéσt(i) : évolution des dispersions en fonction du temps pour chaquecaractéristique i
Attribut A
3- Analyse des besoins fonctionnels
TempsFuturPassé Présent
t1
Nombre de client
Valeur souhaitée
t2
Nombre de client
Valeur souhaitée
t3
Nombre de client
Valeur souhaitée
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3- Analyse des besoins fonctionnels
• Centrée sur le client:– définir un client type– définir plusieurs groupes de clients (Data Mining : clustering)
il pourra être judicieux de proposer plusieurs groupes de produits ciblés par groupes de clients
– sélectionner un ensemble / sous-ensemble de clients à satisfaire en priorité (Data Mining : classification)
ex : faire un produit haut de gamme pour une certaine catégorie de clients
– chiffrer les associations de demande des clients(DM association rules / analyse de paniers)
ex : si un client choisit l'option A et l'option B, alors dans 72% des cas il choisira aussi l'option C
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Méthodologie proposée
1. Mise en place d'une action "Maîtrise de la diversité"2. Choix des indicateurs3. Analyse des besoins fonctionnels4. Création d'une structure fonctionnelle5. Création d'une structure technique6. Création des ensembles de process7. Recherche des solutions8. Choix d'une solution
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4- Création d'une structure fonctionnelleAnalyse des besoins fonctionnels
Lafonction est-elle stable
?
Ily a une
variabilité dans le temps
?
non
oui
Variable dans le temps Variable entre produitsFonction stable
oui
σa et σt petit
Options et variantes
non σa grand
Fonction à versionner
oui σt grand
non
Lavariabilité
de la fonction peut-elle être assurée par une
conception robusteà faible coût d'
enveloppe?
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Méthodologie proposée
1. Mise en place d'une action "Maîtrise de la diversité"2. Choix des indicateurs3. Analyse des besoins fonctionnels4. Création d'une structure fonctionnelle5. Création d'une structure technique6. Création des ensembles de process7. Recherche des solutions8. Choix d'une solution
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5- Création d'une structure technique
Plate-forme commune /solutions techniques permanentes
oui
Tauxde monte
important et coût d'enveloppe
faible?
Fortecorrélation
dans la demande et coût d'enveloppe
faible?
non
Module enveloppe
oui
Module spécifique
non
Fonction stable Fonction à versionner
Variable dans le tempsVariable entre produits
Options et variantesVariantesOptions
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Méthodologie proposée
1. Mise en place d'une action "Maîtrise de la diversité"2. Choix des indicateurs3. Analyse des besoins fonctionnels4. Création d'une structure fonctionnelle5. Création d'une structure technique6. Création des ensembles de process7. Recherche des solutions8. Choix d'une solution
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Proposition
LVE Avant
LVE Arrière
ABS 1
ABS 2Variantes exclusives
Implication
Découpage fonctionnel
Découpage structurel
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C1
C3
C7
C4
C5
C8 C9.
C10
C6.
C2
E7
E1
E4
E3
E6
E2
E8
E5
D1 D2D3 D5 D7
D4C1
D1
E2
Connecteur
Dérivation
Epissure
Fils d ’un MF
J
C C’
F’
FH
H’
B
A
E
D6
D8
C7
Nouveaux modules
Définition des modules
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Nombre de MIs à produire
• Soit 4 fonctions à satisfaire A, B, C et D, en diversité totalenous devrons créer au maximum 24-1=15 MIs différents.A, B, C, D, AB, AC, AD, BC, BD, CD, ABC, ABD, ACD, BCD, ABCD
• Contraintes– A est une fonction obligatoire– B et C incompatibles
• Si un taux d'enveloppe est autorisé– standardisation / règles d'associations (Data Mining)
si (A et B) alors D dans 95 % des cas
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Méthodologie proposée
1. Mise en place d'une action "Maîtrise de la diversité"2. Choix des indicateurs3. Analyse des besoins fonctionnels4. Création d'une structure fonctionnelle5. Création d'une structure technique6. Création des ensembles de process7. Recherche des solutions8. Choix d'une solution
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7- Recherche des solutionsEvaluation des indicateurs
Produit :- Conception modulaire- Standardisation des composants
Process :- Standardisation du process- Reséquencement
- Report d'opérations- Inversion d'opérations
Reconceptionnon
oui
Solution valide
Lasolution est-elle
acceptable?
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7- Recherche des solutionsEvaluation des indicateurs
Produit :- Conception modulaire- Standardisation des composants
Process :- Standardisation du process- Reséquencement
- Report d'opérations- Inversion d'opérations
Reconceptionnon
oui
Solution valide
Lasolution est-elle
acceptable?
Coûts de gestion des références de MIs,Temps d'assemblage final
Le tempsd'assemblage final <
délai de synchronisation ?
Evaluation des indicateurs
Reconception
Solution valideProduit :- Conception modulaire- Standardisation des composants
Process :- Standardisation du process- Reséquencement
- Report d'opérations- Inversion d'opérations
Lasolution est-elle
acceptable?
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Premiers résultatsTemps d'assemblage final
Coût de gestion des MIs
n° de découpage0
Solution initiale
1
1ère proposition de découpage
2ème proposition de découpage
2 33ème proposition de découpage 4 5 6
Solution finale
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Application industrielle
FAISCEAU MODULE 1 Nœud sélectionné : 138 Temps : 1080.5 Coût : 2 600 000 Critère : 1203360FAISCEAU MODULE 2 Nœud sélectionné : 119 Temps : 368.5 Coût : 100 000 Critère : 1197120FAISCEAU MODULE 3 Nœud sélectionné : 41 Temps : 349.0 Coût : 100 000 Critère : 1128480FAISCEAU MODULE 4 Nœud sélectionné : 113 Temps : 269.5 Coût : 0 Critère : 948640FAISCEAU MODULE 5 Nœud sélectionné : 2 Temps : 263.0 Coût : 1 100 000 Critère : 939487.9
Itération n°1.........temps gagné : 1902.5 (ABS-ESP-1 BasicSkoda-1 Getriebe-1 Motorkuehlung-1)Itération n°2.........temps gagné : 1314.4 (Motorkuehlung-3 Motormodule-1)Itération n°3.........temps gagné : 549.4 (DWA-Horn-1 Nebelscheinwerfer-1 Motormodule-4)Itération n°4.........temps gagné : 379 (Motormodule-7 Motorkuehlung-6)
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Méthodologie proposée
1. Mise en place d'une action "Maîtrise de la diversité"2. Choix des indicateurs3. Analyse des besoins fonctionnels4. Création d'une structure fonctionnelle5. Création d'une structure technique6. Création des ensembles de process7. Recherche des solutions8. Choix d'une solution
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Découpage structurel
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60 63 66 69 72 75 78 81 84 87 90 93 96 99102
Itération
Tem
ps d
'ass
embl
age
final
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Coût
Découpage fonctionnel
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11Itération
Tem
ps d
'ass
embl
age
final
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
Coût
Découpage fonctionnel
0
5
10
15
20
25
30
76 71 66 61 56 51 46 41 36 31
Temps d'assemblage final
Coû
t de
délo
calis
atio
n
Découpage structurel
0
5
10
15
20
25
30
76 71 66 61 56 51 46 41 36 31
Temps d'assemblage final
Coû
t de
délo
calis
atio
n
Exploitation des résultats
Evolution du calcul
Coût de délocalisation
Découpage structurel
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60 63 66 69 72 75 78 81 84 87 90 93 96 99 102
Itération
Tem
ps d
'ass
embl
age
final
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Coût
Découpage fonctionnel
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Itération
Tem
ps d
'ass
embl
age
final
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
Coût
Découpage fonctionnel
0
5
10
15
20
25
30
76 71 66 61 56 51 46 41 36 31
Temps d'assemblage final
Coû
t de
délo
calis
atio
n
Découpage structurel
0
5
10
15
20
25
30
76 71 66 61 56 51 46 41 36 31
Temps d'assemblage final
Coû
t de
délo
calis
atio
n
Comparatif des deux stratégies de découpage
0
5
10
15
20
25
30
76 71 66 61 56 51 46 41 36 31
Temps d'assemblage final
Coû
t de
délo
calis
atio
n
Découpage structurelDécoupage fonctionnel
III - Conclusions et perspectives
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Conclusions
• Problématique de gestion de la diversité– problématique actuelle liée à l'évolution du marché– problématique transversale qui concerne différents
secteurs d'une même entreprise– la problématique révèle différents niveaux de diversité– différentes natures de contraintes (commerciales,
techniques, process)– des enjeux stratégiques, tactiques et économiques forts
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Conclusions
ABS
Clim
3 portes
5 portes
Lecteur Cd
Production synchrone
Diversité fonctionnelle
Diversité technique Diversité process
LVE Avant
LVE Arrière
ABS 1
ABS 2Variantes exclusives
Implication
Manque d'outils, de méthodologie globale
Application dans le cas des faisceaux électriques
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Perspectives (I)
• Méthodologie– Mesurer l'apport de la méthodologie grâce à des
indicateurs quantitatifsdéfinir des indicateurs pertinents
– Valider la méthodologie sur différents casclasses de problème
=> classes de solutions
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Perspectives (II)
• Qualité de la solution– Recherche de l'optimum global– Recherche d'une solution robuste
• Prise en compte des paramètres économiques globaux– évaluer l'effet enveloppe– standardisation
• Etude de la demande (Data Mining)
Contribution à une méthodologie de conception de produits à forte diversité
ENSGI - INPG 46 avenue Félix Viallet
38 031 Grenoble
http://gilco.inpg.fr/agard/