Chapitre 6: Implantation d’atelier.

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Chapitre 6: Implantation d’atelier.

Contexte industriel Définition de l’implantation:
Organisation physique d’un atelier de production. Cela comprend donc La position des machines La position des zones de stockages L’emplacement des postes de travail Le tracé des voies de cheminement des pièces ou du personnel Les accès (porte entrée, de sortie, quai de chargement…) 40 à 60 % du temps nécessaire pour fabriquer une pièce se passe en manutention, stockage et attente. Un atelier est quelque chose de vivant: Le type de pièce réalisés et leur gamme change fréquemment Des machines anciennes sont remplacées par des machines neuves Des nouvelles technologies apparaissent

Contexte industriel Implanter un atelier constitue en un problème d’optimisation multicritères (flux de pièces, cout, choix des pièces représentatives, moyen de manutention) soumis à des contraintes fortes (géographie des lieux, nuisances, alimentation en énergie…) L’organisation d’un atelier va au fur et à mesure du temps ne plus convenir à la production en cours. La ré-implanation d’un atelier coute très cher: Déplacement délicat de machines lourdes et fragiles Modification de l'alimentation en énergie Arrêt de la production pendant un temps non négligeable. Il ne peut donc pas avoir lieu fréquemment, il doit donc être efficace.

Objectif d’un ré-implantation
L’implantation d’un atelier est souvent historique: elle était judicieuse avant, elle ne l’est plus maintenant car beaucoup de machines ont changés, mais comme cela coute très cher de la changer, on la garde… Les raisons principales de la mise en place d’une nouvelle implantation sont multiples: Amélioration de la gestion des flux en limitant les points d’engorgement, les retours en arrière Minimiser les stocks d’en cours et les manipulations Améliorer les conditions de travail des opérateurs en adaptant les postes de travails (prise en compte des TMS) Optimiser l’occupation des surfaces pour une meilleur prise en compte des contraintes des bâtiments.

Les différents types d’implantation
Voici les différents types d’implantation qui peuvent exister: Implantation historique Implantation à position fixe Implantation fonctionnelle Implantation en ilots Implantation en ligne de production

Implantation historique
Elle est le résultats d’une évolution au fil du temps d’une implantation qui était organisée et qui ne correspond plus à la production actuelle Exemple: l’atelier de l’IUT jusqu’à l’an dernier (il n’avait jamais bougé depuis plus de 15 ans…) Les postes de travail ne sont pas organisés. Les produits passent de poste en poste (trajets longs, beaucoup de croisement…) Pertes de temps dues aux transferts désordonnés des produits

Implantation à position fixe
Le produit est stationnaire et les ressources sont mobiles (machines, homme…). C’est le principe du chantier. Implantation justifiée lorsqu’il est trop difficile voir impossible de déplacer le produit.

Implantation à position fixe
Exemple: Aéronautique : l’avion est assemblé entièrement en sur place Construction navale Génie Civil Cette implantation n’est pas très difficile à mettre en place. Elle nécessite par contre d’avoir des moyens de production qui peuvent être déplaçables. (on imagine mal déplacer une CN pour travailler sur un avion…)

Implantation fonctionnelle
Dans ce modèle, les procédés de fabrication identiques sont regroupés sur un même lieu: Tous les tours ensembles Toutes les fraiseuses Tous les fours…

Implantation fonctionnelle
Installation facile à mettre en place, encore utilisée de nos jours lorsque les procédés nécessites des locaux specifiques: Evacuation des fumées de soudage Éclairage spécifique Climatisation pour instruments de métrologie… Le produit se déplace d’une section homogène à une autre. Les déplacements sont donc nombreux et non optimisés.

Implantation en ilot On constitue un groupe de ressources différentes nécessaires à la réalisation d’une suite d’opération pour un type de produit.

Implantation en ilot La disposition des machines suit un ordre logique permettant de minimiser les déplacements des pièces. Le produit peut passer dans plusieurs ilots au cours de sa fabrication. Chaque ilot peut convenir à plusieurs produits relativement similaires. Cette solution n’est pas très pérenne. Si les produits changent, les ilots doivent changer.

Implantation en ligne Dans ce modèle, on dédie les ressources de production à un produit: il s’agit de la fameuse ligne de production. Le produit se déplace sur toutes les machines mises bout à bout dans l’ordre de la gamme. Exemple: Industrie automobile, papeterie, agroalimentaire, pharmaceutique…

Implantation en ligne Le flux de la pièce est très simple et très optimisé. Cette implantation permet une cadence rapide (utilisation de composants standards). Chaque ligne est adaptée au produit, donc toute modification du produit entraine une modification de la ligne. Très long à mettre en place et peu flexible donc adaptée uniquement à la grande série. On parle souvent de flux continu (flow shop)

Quelle implantation choisir?
Tout dépend du type d’entreprise et du type de produit. Il n’y a pas d’implantation type Il est même possible de combiner plusieurs types d’implantations. Il existe des outils mathématiques pour aider à la mise en place d’une nouvelle implantation. Ces outils vont donner une implantation théorique optimale qu’il faudra ensuite adapter à l’entreprise (prise en compte de la taille des machines, de l’atelier).

Démarche d’implantation
La démarche sera la suivante: Etape 1: Détermination de la surface nécessaire Etape 2: Identification de l’implantation théorique Etape 3: Adaptation pour obtenir l’implantation pratique, On verra qu’il est parfois impossible de respecter l’implantation théorique optimale,

Etape 1: le calcul des surfaces
Il est possible d’estimer la taille nécessaire minimal d’un atelier en fonction des machines que le compose. Pour chaque machine la surface totale nécessaire ST se décompose : ST=SS + SG + SE

Etape 1: le calcul des surfaces
Surface totale : ST=SS + SG + SE SS: surface au sol de la machine (exemple tour CN: 2m*3m) SG: surface de gravitation, surface utilisée autour du poste de travail par l’ouvrier et par les matières 1er approvisionnées (exemple: N=1 pour un tour CN). SG= N . SS avec N le nombre de face accessibles SE: surface d’évolution, surface qu’il est nécessaire de réserver entre les postes de travail pour les déplacements et les manutentions SE= k. (SS+SG)

Etape 2: choix de la méthode d’implantation
Il s'agit d'outils mathématiques (souvent grapiques) permettant de modéliser l'implantation de l'atelier. Certaines méthodes sont utilisables pour des implantations de type « Ilot » Méthode des Chainons Méthode de Kuziack Méthode de King Certaines méthodes sont utilisables pour des implantations de type « Ligne de production »: Méthode des antériorités Méthode des rangs moyens

Méthode des chainons Objectif: rechercher la position relative des machines permettant de limiter le chemin parcouru par les pièces. 2 termes spécifiques: D: distance entre les deux postes It: indice de trafic, nombre de transfert de pièces entre les deux postes pour assurer la production POSTE 1 Liaison POSTE 2 Chaînon

Tableau de gammes Fabrication de 4 produits utilisant 5 machines
Méthode des chainons Tableau de gammes Fabrication de 4 produits utilisant 5 machines Produits Gammes It par chaînon A (140) Unité manutention: 20 2 ; 3 ; 5 7 B (30) Unité manutention: 10 1 ; 3 ; 5 3 C (40) 1 ; 5 2 D (120) 1; 4 ; 3 ; 5 6 Le produit A devra passer dans les postes de travail 2, 3 et 5.

Graphique des gammes Méthode des chainons 1 2 3 4 5 A B C D Postes 7 7
Total It par produit A B C D 7 7 14 Produits 6 3 3 2 2 6 18 6 6 Question: comment positionner les 5 postes de travail pour minimiser le flux de pièces?

Méthode des chainons Postes 1 2 3 4 5
On va représenter la gamme de fabrication sous forme d’un tableau matriciel décrivant le flux de pièces entre les postes. Le poste …. reçoit Postes 1 2 3 4 5 Le poste …. envoie

Méthode des chainons Le poste …. reçoit Postes 1 2 3 4 5 * 7 Le poste …. envoie ** 7 * Pour le produit A : le poste 2 envoie au poste 3 ; 7 fois ** Pour le produit A : le poste 3 envoie au poste 5 ; 7 fois

Méthode des chainons Postes 1 2 3 4 5 7 Le poste …. reçoit 3
Le poste …. envoie 7 3 Pour le produit B : le poste 1 envoie au poste 3 ; 3 fois Pour le produit B : le poste 3 envoie au poste 5 ; 3 fois

Méthode des chainons Postes 1 2 3 4 5 7 Le poste …. reçoit 3 2
Le poste …. envoie 7 3 Pour le produit C : le poste 1 envoie au poste 5 ; 2 fois

Méthode des chainons Postes 1 2 3 4 5 7 Le poste …. reçoit 3 6 2
Le poste …. envoie 7 3 6 6 Pour le produit D : le poste 1 envoie au poste 4 ; 6 fois Pour le produit D : le poste 4 envoie au poste 3 ; 6 fois Pour le produit D : le poste 3 envoie au poste 5 ; 6 fois

3 cases pour le poste 1 (3 mouvements de pièces)
Méthode des chainons Classement des postes La matrice va permettre d’identifier l’importance des postes et les classer Pour chaque poste, on calcul le nombre de case rempli (ligne et colonne). Une case rempli équivaut à un mouvement de pièce à partir de ce poste. Postes 1 2 3 4 5 3 3 6 2 3 cases pour le poste 1 (3 mouvements de pièces) 7 7 3 6 6

Méthode des chainons Postes 1 2 3 4 5 7 Le poste …. reçoit 3 3 6 2 1
Le poste …. envoie 7 3 6 6 1 case pour le poste 2

Méthode des chainons Postes 1 2 3 4 5 7 Le poste …. reçoit 3 3 6 2 1
Le poste …. envoie 4 7 3 6 6 4 cases pour le poste 3

Méthode des chainons Postes 1 2 3 4 5 7 Le poste …. reçoit 3 3 6 2 1
Le poste …. envoie 4 7 3 6 2 6 2 cases pour le poste 4

Méthode des chainons Postes 1 2 3 4 5 7 Le poste …. reçoit 3 3 6 2 1
Le poste …. envoie 4 7 3 6 2 6 2 2 cases pour le poste 5

Méthode des chainons Postes 1 2 3 4 5 7
On calcule le trafic total par poste (ligne et colonne). Cela équivaut à la quantité de convoyage effectuée Le poste …. reçoit Postes 1 2 3 4 5 3 3 6 2 11 1 7 Le poste …. envoie 4 7 3 6 2 6 2

Méthode des chainons Postes 1 2 3 4 5 7
On arrive à ce résultat suivant: Le poste …. reçoit Postes 1 2 3 4 5 3 3 6 2 11 2 1 7 7 5 Le poste …. envoie 4 7 3 32 6 1 2 12 6 4 2 18 3 Classement : le poste 3 est le premier, on l’appelle poste directeur, on le placera en premier On placera les autres postes ensuite

Méthode des chainons 1)      On place sur un noeud, au centre du canevas, le poste présentant le plus grand nombre de liaisons et si plusieurs postes ont le même nombre de liaisons le poste présentant le plus grand indice de trafic. 2)      Aussitôt après, on place autour de lui les postes avec lesquels il forme une liaison, dans l’ordre décroissant du trafic total par liaison. On indique le sens du flux par une flèche. 3)      Quand toutes les liaisons sont reportées pour le premier poste, considérer le deuxième poste : => S’il est déjà placé, reporter les autres liaisons le concernant, toujours dans l’ordre décroissant du trafic total par liaison ; =>Sinon, le placer à côté d’un poste déjà implanté avec lequel il a une liaison et compléter avec les autres liaisons... Ainsi de suite jusqu’à épuisement des postes et des liaisons.

Méthode des chainons L’implantation théorique va se faire sur un caneva triangulaire.. Le poste classé 1 (c’est à dire le poste le plus chargé, ici le 3) sera le point de départ de la construction 2 1 4 3 5

Méthode des chainons On voit que le poste 1 est aussi en relation avec 4 et 5. Ce poste est donc sans doute mal placé ici 2 1 4 3 5

Méthode des chainons En modifiant le positionnement des postes, on arrive à une solution satisfaisante (pas de croisement) 4 1 2 3 5 Il faut ensuite passer à l’implantation pratique (voir les TD et TP)

Etape 2: choix de la méthode d’implantation
Certaines méthodes sont utilisables pour des implantations de type « Ilot » Méthode des Chainons Méthodes de Kuziack Méthodes de King Ces méthodes permettent d’identifier les ilots de production optimum.

Méthode de Kuziack ou King
Pour plus d’informations sur ces méthodes, se reporter au livre « Gestion de production » de M. Pillet. Un extrait sur ces méthodes est disponible sur Chamilo.

Etape 2: choix de la méthode d’implantation
Certaines méthodes sont utilisables pour des implantations de type « Ilot » Méthode des Chainons Méthodes de Kuziack Méthodes de King Certaines méthodes sont utilisables pour des implantations de type « Ligne de production »: Méthodes des antériorités Méthodes des rangs moyens

Méthode des antériorités
Permet de déterminer l’ordre des machines lors d’une production en ligne (aussi applicable au sein d’un ilot) Cette méthode se base sur les antériorités de chaque poste de travail. Exemple:

Méthode des antériorités
Etablir pour chaque machine un tableau d’antériorité:

Méthode des antériorités
On place et on raye les machines qui n’ont pas d’antériorité. Elles se positionnent en debut de ligne

Méthode des antériorités
On regarde les machines n’ayant alors plus d’antériotés (ici 5), on la place et on la raye,

Méthode des antériorités
Et ainsi de suite pour toutes les machines, En présence de boucle, on raye les 2 machines et on les place en parallèle:

Méthode des antériorités
Et ainsi de suite pour obtenir le placement suivant: M6

Etape 2: choix de la méthode d’implantation
Certaines méthodes sont utilisables pour des implantations de type « Ilot » Méthode des Chainons Méthodes de Kuziack Méthodes de King Certaines méthodes sont utilisables pour des implantations de type « Ligne de production »: Méthodes des antériorités Méthodes des rangs moyens (voir Chamilo)

Démarche d’implantation
La démarche sera la suivante: Etape 1: Détermination de la surface nécessaire Etape 2: Identification de l’implantation théorique Etape 3: Adaptation pour obtenir l’implantation pratique, On verra qu’il est parfois impossible de respecter l’implantation théorique optimale.

Etape 3: adaptation de l’implantation théorique
L’implantation théorique ne prend pas en compte les contraintes physiques d’un atelier (taille, position des mur, des allées…) Il faut, au cas par cas, modifier la solution théoriques pour la rendre compatible avec les locaux. Ces modifications peuvent êtres importantes. L’implantation théorique donne juste une idée de départ (on travaillera cela en TP)