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

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1 GOL302 – Aménagement, manutention et circulation des biens et des personnes Cours 02 Design de produits, planification et calculs de capacité Aménagement fonctionnel Jean Daigneault, ing.

2 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

3 Introduction © 2009 Amin Chaabane3 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?

4 Rappel du chapitre 1 © 2009 Amin Chaabane4 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;

5 Rappel du chapitre 1 © 2009 Amin Chaabane5 Étapes de conception : 6. Évaluer chaque alternative; 7. Sélectionner la meilleure alternative; 8. Implanter le plan daménagement; 9. Maintenir et adapter laménagement; 10. Mettre à jour : Le produit à fabriquer Les objectifs de laménagement Le processus peut ensuite recommencer.

6 Introduction © 2009 Amin Chaabane6 Le design du produit, du processus et de la cédule sont tous des concepts inter-reliés avec le design de laménagement dusine. DESIGN DE PROCÉDÉ DESIGN DE CAPACITÉ DESIGN DE PRODUIT Conception de laménagement Quoi? Comment? Quand? Une modification au niveau du produit ou de son procédé de fabrication peut avoir des répercussions sur laménagement ou la cédule de production

7 Collecte de données © 2009 Amin Chaabane7 Considérant le marché qui change constamment, le design dun produit peut subir un déclin après un certain temps, tel que lindique la figure suivante: Ventes DépartDéclinCroissanceMaturité Temps Avez-vous des exemples pour chaque phase?

8 Collecte de données © 2009 Amin Chaabane8 Les spécifications opérationnelles détaillées sont essentielles pour permettre au planificateur de laménagement de bien conceptualiser les besoins de lusine Des représentations graphiques et diagrammes dassemblage sont utiles pour bien cerner les besoins physiques et les besoins de manutention.

9 Collecte de données © 2009 Amin Chaabane9 Le responsable du design du procédé doit déterminer comment le produit doit être fabriqué; La décision de fabriquer ou dacheter certaines composantes fait partie des décisions critiques à être prises tôt dans le design du procédé; Les pièces qui seront fabriquées doivent faire lobjet dune analyse permettant didentifier les méthodes de travail requises, les équipements et la main dœuvre nécessaires. La décision dacheter ou de fabriquer doit être supportée par les départements dingénierie, finance, génie industriel, marketing, achats, RH, etc.;

10 FABRIQUER oui Financement disponible? oui Fabrication moins cher que lachat? oui Peut-on fabriquer litem? Peut-on acheter litem? oui non FABRIQUER non ACHETER non ACHETER non ACHETER Tompkins, p.37 Collecte de données © 2009 Amin Chaabane10

11 Tompkins, p.37 Collecte de données Autres questions à se poser : Notre syndicat nous laissera-il acheter litem ? Est-ce que la qualité est satisfaisante ? Si le sous-produit exact nexiste 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 lexpertise nécessaire ? Quelles sont les coûts fixe, variable des différentes alternatives ? Est-ce que la fiabilité requise dans lapprovisionnement peut être assurée par les fournisseurs ? Si le capital est disponible, pourrait-il être investi ailleurs de manière plus rentable ?

12 Collecte de données © 2009 Amin Chaabane12 Dans le but de concevoir un procédé de fabrication ou dassemblage, 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 lindication dachat 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.

13 Collecte de données © 2009 Amin Chaabane13 Exemple de liste des pièces Ref: Tompkins (Figure 2.7 P. 38)

14 Collecte de données © 2009 Amin Chaabane14 Exemple dune nomenclature de produits: Ref: Tompkins (Figure 2.8 P. 39)

15 Collecte de données © 2009 Amin Chaabane15 Exemple dune nomenclature de produits (arborescente): Ref: Tompkins (Figure 2.9 P. 39)

16 Collecte de données © 2009 Amin Chaabane16 Une fois toutes les pièces définies, on développera la gamme de fabrication, qui consiste en lensemble des opérations, équipements et matières premières requis pour la fabrication dune pièce; La feuille de route (fiche de routage) informe sur loutillage requis (si applicable), les temps de mise en course et les temps de traitement; Pour identifier les opérations dassemblage, on utilisera un diagramme dassemblage qui permet de représenter graphiquement les séquences dassemblage et de sous-assemblage; Pour comprendre le flux dans son ensemble, le diagramme des opérations, permet de visualiser les opérations de fabrication et dassemblage dans un seul et même document.

17 Collecte de données © 2009 Amin Chaabane17 Exemple dune gamme de fabrication Composant (Nom et code) Liste des opérations effectuées sur le composant

18 Collecte de données © 2009 Amin Chaabane18 Exemple dun diagramme dassemblage Figure 2.12, p. 43. A-3 A-2 I-1 I-1 A-1SA A-4 Emballage Body Plunger housing Spring Plunger O-ring Seat ring O-ring Plunger retainer Lock nut Pipe plug

19 Collecte de données © 2009 Amin Chaabane19 Pour comprendre le flux dans son ensemble, le diagramme des opérations, permet de visualiser les opérations de fabrication et dassemblage dans un seul et même document; Le diagramme de précédence est une vue alternative qui permet dillustrer les séquences dassemblage sous forme de réseau; Le diagramme de précédence permet dobtenir une vue globale de lordre des opérations de fabrication et dassemblage. Il est un outil indispensable pour bien réaliser léquilibrage dune ligne dassemblage.

20 Collecte de données © 2009 Amin Chaabane20 Exemple dun diagramme des opérations

21 Collecte de données © 2009 Amin Chaabane21 Exemple dun diagramme de précédence:

22 Collecte de données © 2009 Amin Chaabane22 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 dœuvre ; Outre la capacité, la cédule influence la gestion courante comme le nombre de quarts de travail, les besoins en espace, léquipement dentreposage, la taille de lusine 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.

23 Collecte de données © 2009 Amin Chaabane23

24 Collecte de données © 2009 Amin Chaabane24 Table 3.2 :Analyse de marché tenant compte de la nature stochastique de la demande future Année 1Année 2Année 5Année 10 Produit ou service État de la demandeProbabilitéVolume ProbabilitéVolume ProbabilitéVolume ProbabilitéVolume APessimiste Réaliste Optimiste BPessimiste Réaliste Optimiste CPessimiste Réaliste Optimiste DPessimiste Réaliste Optimiste Degré de confiance90%85%70%59% Ref: Tompkins (Tableau2.3 P. 48)

25 Collecte de données © 2009 Amin Chaabane25 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 dun pourcentage de rebuts ou de ré-usinage; Les hypothèses de rebuts sont généralement générées à partir de données historiques sur des opérations similaires.

26 Collecte de données © 2009 Amin Chaabane26 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 dordonnancement;

27 Diagnostic

28 © 2009 Amin Chaabane28 La collecte de données présente un intrant important à létablissement dun bon diagnostic des forces et faiblesses dune organisation de services ou dun secteur manufacturier; Parmi les outils utiles pour établir un diagnostic, notons la cartographie des flux de valeur (Value Stream Mapping); Loutil VSM permet de mettre en perspective, visuellement, un ensemble de paramètres opérationnels et constater lampleur du flux de matériel et de communication; Dautres outils tel que des questionnaires ou des aspects visuels de lenvironnement de travail peuvent aider à cerner les opportunités damélioration.

29 Diagnostic © 2009 Amin Chaabane29 Cartographie du flux de valeur Source:

30 Capacité de production

31 © 2009 Amin Chaabane31 Définition La capacité de production est la charge maximale que peut accepter un équipement de production, une ressource, ou un système complet. Lunité de mesure généralement utilisé est la quantité de pièces par unité de temps. U/min, Lots/h, …

32 Capacité de production © 2009 Amin Chaabane32 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 lachat déquipements, Embauche/mise à pied de ressources humaines, réaction face aux demandes du marché, etc.

33 Capacité de production © 2009 Amin Chaabane33 Mesure de la capacité La capacité peut être subdivisée en 2 catégories: Capacité de conception Capacité réelle

34 Capacité de production © 2009 Amin Chaabane34 Capacité de conception La capacité de conception peut être définie comme la capacité théorique dun système. Il sagit donc du taux maximal de conception réalisé dans des conditions idéales.

35 Capacité de production © 2009 Amin Chaabane35 Capacité réelle La capacité réelle peut être définie comme étant la production optimale effectivement réalisée en tenant compte dune combinaison de produits et de problèmes dordonnancement, de maintenance des équipements et des contraintes opérationnelles. La capacité réelle se doit dêtre inférieure ou égale à la capacité de conception

36 Capacité de production © 2009 Amin Chaabane36 Indices de mesure de la capacité Les indices de mesure de la capacité servent à déterminer lefficacité et le taux dutilisation du système manufacturier ou de service.

37 Capacité de production © 2009 Amin Chaabane37 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

38 Capacité de production © 2009 Amin Chaabane38 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 dœuvre ) Laménagement (disposition des équipement) Lenvironnement (chauffage, ventilation)

39 Capacité de production © 2009 Amin Chaabane39 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)

40 Capacité de production © 2009 Amin Chaabane40 Facteurs déterminants de la capacité réelle: les processus Les processus peuvent faire varier la capacité dun système. Les principaux facteurs contribuant aux variations sont: Le volume La qualité Les délais

41 Capacité de production © 2009 Amin Chaabane41 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 lexpérience De la motivation De la rémunération De la vitesse dapprentissage De labsentéisme

42 Capacité de production © 2009 Amin Chaabane42 Facteurs déterminants de la capacité réelle: les opérations Les opérations peuvent faire varier la capacité dun système. Les principaux facteurs contribuant aux variations sont: Lordonnancement La gestion des matières premières La qualité La gestion de la maintenance Les pannes et les bris

43 Capacité de production © 2009 Amin Chaabane43 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

44 Capacité de production © 2009 Amin Chaabane44 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 dune organisation, tel le service des achats ou le service des finances ont un impact direct sur laspect fonctionnel dune organisation. Cest pourquoi ces activités doivent être étroitement liées et parfaitement coordonnées pour accroître la capacité réelle et la productivité dun secteur manufacturier ou un service.

45 Capacité de production © 2009 Amin Chaabane45 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 davoir à se conformer aux caprices du marché.

46 Capacité de production © 2009 Amin Chaabane46 Les besoins en terme de capacité La capacité se doit dêtre 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 quune demande stable répartie sur les 12 mois de lannée. Parmi les types de demande, on retrouve: La demande saisonnière ou cyclique La demande stable La demande en croissance La demande en déclin

47 Capacité de production © 2009 Amin Chaabane47 Les variantes de la demande

48 Capacité de production © 2009 Amin Chaabane48 Estimation des rebuts pour un poste de travail/opération O = Qté produits requis par le client I = Nombre de produits à la kème opération P = % de rejet K = poste de travail / Opération

49 Capacité de production © 2009 Amin Chaabane49 Estimation des rebuts pour n postes de travail/opérations en série O = Qté produits requis par le client I = Nombre de produits à la kème opération P = % de rejet K = poste de travail / Opération On cherche à déterminer le nombre de pièces à lancer en production

50 Capacité de 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)

51 EXEMPLE 2.1- p. 51 Données: On estime le marché dun produit à exemplaires; Le procédé nécessite 3 opérations avec les taux de rejets respectifs de P 1 = 0.04, P 2 = 0.01, P 3 = 0.03; Déterminer le nombre de produits à mettre en production pour satisfaire le marché P1 P2 Client O 3 = I 1 = ???? Capacité de production © 2009 Amin Chaabane51

52 Capacité de production © 2009 Amin Chaabane52 Détermination du nombre déquipements requis F = Nombre de machines S = Temps standard par unité de produit (minutes) Q = Nombre dunité 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)

53 Capacité de production © 2009 Amin Chaabane53 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 dopération est de 95% (E) ; Combien de machines devez-vous acheter? Exemple 2.3, p.57

54 Capacité de production © 2009 Amin Chaabane54 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 doutils de 30 minutes à chaque 500 pièces. Considérez les données suivantes. Exercice à faire: problème 2.15, p.75

55 Capacité de production © 2009 Amin Chaabane55 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 lefficacité de la maintenance préventive; Travailler sur des quarts additionnels; Faire du surtemps; Dédoubler un équipement goulot;

56 Agenda © 2009 Amin Chaabane56 Chapitre 4: Système manufacturier Atelier multigamme Aménagement fonctionnel Introduction Exemples graphiques Caractéristiques Ordonnancement et cédule de production

57 Introduction © 2009 Amin Chaabane57 Latelier 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; Laménagement fonctionnel sous-entend que les équipements et postes de travail sont physiquement disposés selon leur fonction

58 Introduction © 2009 Amin Chaabane58 Variété Volume Aménagement par produit (ligne) Aménagement par produit (ligne) Aménagement par famille de produit (cellulaire) Aménagement par famille de produit (cellulaire) Aménagement par type de procédé (Atelier) Fonctionnel Aménagement par type de procédé (Atelier) Fonctionnel Aménagement Fixe (Projet) Aménagement Fixe (Projet) Faible Grand FaibleGrande

59 Introduction © 2009 Amin Chaabane59 Exemples dateliers multi-gamme (job shop) Ateliers mécaniques Usines de pièces machinées Les entreprises ayant recours à ce type de système sont des entreprises ayant plusieurs clients requérant de faibles quantités de pièces

60 Exemples graphiques © 2009 Amin Chaabane60

61 Introduction © 2009 Amin Chaabane61 Exemples graphiques

62 Caractéristiques © 2009 Amin Chaabane62 FaibleMoyenÉlevé

63 Caractéristiques © 2009 Amin Chaabane63 Délai de fabrication Le délai de fabrication (appelé leadtime) est le temps total écoulé entre la mise en production dune pièce et son temps de complétion; Le leadtime dune pièce inclut le temps dattente 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 daugmenter le leadtime.

64 Caractéristiques © 2009 Amin Chaabane64 Temps de traitement et Temps dattente 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)

65 Caractéristiques © 2009 Amin Chaabane65 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 dinventaire sont importants; Un niveau de WIP élevé augmente la complexité de lordonnancement; WIP vs temps de cycle total Le niveau dencours (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

66 Caractéristiques © 2009 Amin Chaabane66 Flexibilité de production Le « job shop » est un système manufacturier flexible puisquil peut intégrer la production dune grande variété de produits; La grande variété de produits implique une main dœuvre capable dopérer divers équipements; Les machines doivent sadapter aux différentes caractéristiques physiques des produits à fabriquer.

67 Caractéristiques © 2009 Amin Chaabane67 Flexibilité de réponse à la demande Puisque la gamme de produits est variée, il est facile pour un atelier multi-gamme dintégrer dautres produits dans la cédule de production; Lordonnancement, souvent exécuté de façon manuelle, peut être modifié dans le cas dun changement de priorité.

68 Caractéristiques © 2009 Amin Chaabane68 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.

69 Caractéristiques © 2009 Amin Chaabane69 Utilisation de la main dœuvre Les réglages des équipements constituent une source doccupation pour les opérateurs; La flexibilité de la main dœuvre implique que les opérateurs sont appelés à opérer plusieurs types déquipements différents.

70 Caractéristiques © 2009 Amin Chaabane70 Coût de production unitaire Le délais de fabrication des pièces étant généralement longs, les coûts dinventaires reliés au WIP sont considérés dans létablissement du coût de production; La flexibilité des équipements et de la main dœuvre (plus qualifiée) implique des coûts opérationnels additionnels, affectés encore une fois au coût des pièces.

71 Ordonnancement et cédule de production © 2009 Amin Chaabane71 Lordonnancement dun 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 dapprovisionnement, lachat des matières premières nécessaires à la production doit être pris en compte dans le processus dordonnancement.

72 Ordonnancement et cédule de production © 2009 Amin Chaabane72 Goulot détranglement Le goulot détranglement, aussi appelé « bottleneck » est le poste de travail qui ralentit la cadence de production. La cadence maximale dun système de production est à peu près la même que celle de son goulot détranglement Question… Est-il souhaitable daccumuler des encours (WIP) devant le goulot détranglement?

73 Bibliographie © 2009 Amin Chaabane73 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!


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