Par Jeff Joines ([email protected]) Professeur associé en ingénierie textile
Voici le dernier volet d’une série de trois articles sur Six Sigma, Lean Sigma et la simulation. La première partie expliquait les méthodologies Six Sigma et les liens avec la simulation, tandis que la deuxième partie examinait comment la simulation pouvait être utilisée directement dans les deux processus Six Sigma (DMAIC et DMADV). La dernière partie démontrera comment la simulation peut être utilisée pour concevoir des processus Lean Six Sigma.
Récemment, la méthodologie d’amélioration continue Six Sigma a été combinée aux principes de la production allégée pour donner naissance à une méthodologie appelée Lean Six Sigma. Rappelons que Six Sigma est une méthodologie d’amélioration continue utilisée pour contrôler/réduire la variabilité des processus, tandis que la production allégée est une philosophie de gestion/fabrication qui traite de l’élimination des déchets et qui est dérivée du système de production japonais Toyota (TPS). Lorsque les gens pensent à la production allégée, ils évoquent la fabrication juste à temps (JIT) (c’est-à-dire que les pièces ou les informations arrivent juste au moment où vous en avez besoin et pas avant). L’élimination des déchets est essentielle dans les systèmes Lean et Toyota définit trois types de déchets : muda (« travail sans valeur ajoutée »), muri (surcharge) et mura (« irrégularité »). La plupart des gens pensent à la forme de gaspillage sans valeur ajoutée lorsqu’ils évoquent le Lean (par exemple, une pièce reste dans la file d’attente pendant dix minutes avant d’être traitée pendant une minute, ce qui représente dix minutes de temps sans valeur ajoutée). Un grand nombre d’outils Lean visent à éliminer cette forme de gaspillage (muda). Toyota a identifié sept gaspillages communs originaux (paraphrasés à partir de « Lean Thinking ») que le Lean tente d’éliminer.
- Transport (déplacement de produits qui n’est pas réellement nécessaire pour effectuer la transformation)
- Stocks (toutes les matières premières, les travaux en cours et les produits finis qui ne sont pas en cours de transformation)
- Mouvement (personnes ou équipements se déplaçant ou marchant plus qu’il n’est nécessaire pour effectuer le traitement)
- Attente (attente de la prochaine étape de production (c.-à-d. file d’attente))
- Surproduction (production supérieure à la demande entraînant la nécessité de stocker, de gérer, de protéger et d’éliminer les articles en raison de leur potentiel)
- Traitement excessif (dû à une mauvaise conception de l’outil ou du produit créant un traitement inutile, par exemple un produit surdimensionné dont le client n’a pas besoin ou pour lequel il ne paie pas, ou un taux d’absence de défauts de 99 % alors que le client est prêt à en accepter 90 %).
- Défauts (l’effort nécessaire pour inspecter, réparer les défauts et/ou remplacer les pièces défectueuses)
Lean Six Sigma utilise la méthodologie d’amélioration continue (DMAIC) en tant qu’approche fondée sur des données pour l’analyse des causes profondes, l’amélioration continue et la mise en œuvre de projets allégés. La méthode Lean englobe un large éventail d’outils Lean utilisés pour mettre en œuvre des changements. De nombreux outils utilisent encore les mots japonais (par exemple, Poka Yoke ou Error proofing).
Comme dans le cas de la méthodologie Six Sigma, la modélisation et l’analyse de simulation peuvent être utilisées dans de nombreuses facettes de la mise en œuvre de la méthode Lean et peuvent s’avérer très importantes pour la prise de décisions. La plupart des améliorations doivent être documentées et analysées et la modélisation et l’analyse de simulation peuvent être facilement utilisées pour vérifier les avantages des améliorations apportées au processus actuel avant la mise en œuvre effective. Vous trouverez ci-dessous quelques cas où j’ai utilisé la simulation.
Les cartes de flux de valeur constituent une étape cruciale dans la mise en place d’un système allégé et doivent être utilisées en premier lieu pour identifier les domaines d’amélioration avant d’appliquer les outils de manière aléatoire. Les cartes de flux de valeur diffèrent des cartes de flux de processus en ce sens que les VSM contiennent toutes les étapes/activités à valeur ajoutée et sans valeur ajoutée, incluent le flux d’informations ainsi que le flux de matières pour fabriquer le produit, constituent un circuit fermé du client vers le client et prennent en compte le temps Takt du client (c’est-à-dire le temps nécessaire pour livrer le produit au rythme du client). Lors de l’élaboration d’une VSM, un instantané de quelques produits clés est généralement cartographié pour une journée donnée. Une fois que l’état actuel de la VSM est développé, les domaines d’amélioration ainsi que les outils lean pour réaliser ces améliorations sont identifiés ; des cartes de l’état futur sont ensuite générées pour illustrer le potentiel d’amélioration. La carte de la chaîne de valeur peut être utilisée pour développer un modèle de simulation et une grande variété de flux de demande et d’UGS peut être expérimentée pour déterminer les temps VA et NVA, etc.
Au début des années 1900, Ford utilisait des chaînes de montage à flux fixe (c’est-à-dire une chaîne de production composée de toutes les machines nécessaires à la production d’une voiture dans un ordre séquentiel) afin de maximiser le rendement. Toutefois, lorsque le nombre de produits et de catégories de pièces a augmenté et que la taille des lots a diminué, la fabrication est passée à des agencements fonctionnels (c’est-à-dire des ateliers) où les machines étaient regroupées en fonction de leur fonction (par exemple, les perceuses). Désormais, les pièces sont acheminées vers tous les groupes nécessaires à leur production, ce qui apporte une grande flexibilité, mais augmente également les temps de déplacement, l’attente, les stocks en attente, les défauts dus à la configuration des machines, etc. Le concept allégé de fabrication cellulaire décompose le système de fabrication en groupes de machines dissemblables capables de traiter un ensemble de familles de pièces, ce qui réduit idéalement le transport, les réglages et équilibre la charge. Il s’agit d’un mélange de petits ateliers et de lignes d’assemblage combinées. La détermination de ces familles de pièces et de ces groupes de machines est assez complexe. La simulation peut être utilisée pour établir une base de comparaison des nouveaux systèmes proposés. Les nouveaux systèmes peuvent être simulés avec des variations de la demande, des problèmes de maintenance pour tester la conception des groupes cellulaires avant que les machines ne soient déplacées ou installées dans le nouveau système de fabrication.
Lorsque les gens pensent au Lean, ils l’associent au JIT et c’est dans ce domaine que la simulation a été la plus appliquée. Les systèmes d’ordonnancement à flux tirés diffèrent des systèmes à flux poussés (c’est-à-dire qu’une prévision d’un ensemble de pièces est envoyée au premier processus et est ensuite poussée dans le système jusqu’à son achèvement) en ce sens que les pièces ne sont pas produites tant qu’elles ne sont pas nécessaires. Des kanbans (signaux) sont envoyés au processus précédent pour réapprovisionner les pièces uniquement lorsqu’elles ont été utilisées par le processus en cours. Dans l’idéal, les systèmes à flux tirés permettent de réduire les encours et d’accélérer le traitement des commandes, mais ils ne fonctionnent généralement que pour des flux de demande stables. Par exemple, nous avons travaillé avec une grande entreprise qui construisait une nouvelle usine avec des délais d’exécution assez longs. Certaines parties de l’organisation avaient très bien réussi à mettre en œuvre des systèmes d’ordonnancement à flux tirés pour remplir leurs stocks. L’entreprise avait mis en place un système de nivellement de la demande pour faire face aux variations importantes de la demande des clients. Elle nous a d’abord demandé d’évaluer où placer les supermarchés (c’est-à-dire les lieux de stockage des stocks (Kanbans)), quelle devrait être la taille des Kanbans respectifs pour chaque unité de stock, etc. Après avoir construit plusieurs modèles de simulation utilisant les flux de demande historiques, nous avons déterminé que le volume total imposé à l’usine était comme un tsunami qui engloutirait les supermarchés, transformant de toute façon l’usine en un système poussé (c’est-à-dire que tout est envoyé au premier processus (matières premières) et traité jusqu’à la fin). Nous avons démontré par simulation que les supermarchés devraient être de grande taille pour être efficaces et que ces tailles Kanban étaient tout simplement impraticables. Le modèle de simulation leur a permis d’éviter de dépenser énormément d’argent et de temps pour mettre au point le processus et le système d’information nécessaires et de se concentrer sur d’autres domaines de l’allégement.
La plupart des gens connaissent la dernière forme de gaspillage (mura) et son élimination par Heijunka (nivellement de la production). Le nivellement de la production et l’équilibrage de la charge fonctionnent en conjonction avec les systèmes à flux tirés et ces systèmes peuvent être simulés à nouveau pour voir leur impact ainsi que pour déterminer où les supermarchés (par exemple, les stocks tampons) doivent être placés pour parvenir à l’équilibrage. La maintenance préventive totale (TPM) est un autre domaine dans lequel les praticiens de l’allégement peuvent bénéficier de la modélisation de simulation pour déterminer l’impact des différentes politiques et des différents calendriers sur le système.
Pour plus d’informations sur la production allégée et la philosophie de la production allégée, je vous recommande deux livres de James Womack et al : « The Machine that Change the World » et son dernier livre Lean Thinking.
Conclusions
Cette série en trois parties a montré, nous l’espérons, que les praticiens de la simulation possèdent un ensemble de compétences extrêmement utiles pour les projets Six Sigma, Design for Six Sigma et/ou Lean Six Sigma. Ces types de projets ne sont pas vraiment uniques, il s’agit simplement de modèles de simulation généraux qui nécessitent que nous apprenions leur langage particulier. Je trouve qu’il est plus facile de travailler sur des projets Six Sigma parce que les praticiens Lean et Six Sigma comprennent l’analyse statistique nécessaire pour l’analyse des entrées et des sorties, même s’ils n’ont généralement utilisé que la distribution normale.