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Le concept de l’équilibrage repose sur le fait de concevoir une suite d’opérations avec la même durée.

Introduction

Dans un système Juste A Temps, nous recherchons à mettre en place des flux lissés et continus pour éviter les à-coups, stocks d’en-cours… L’équilibrage des tâches est un des outils pour y parvenir.

Le principe

Le concept de l’équilibrage repose sur le fait de concevoir une suite d’opérations avec la même durée. Par ce fait, on peut produire en pièce-à-pièce, éviter les goulots d’étranglements, et obtenir une production fluide pour travailler au plus près du Takt Time.

Les 2 approches de l’équilibrage

Approche 1 : toutes les tâches ont une durée identique

Cette première approche consiste à mettre en place un équilibrage parfait entre toutes les tâches. Cette approche n’est possible que si les processus ou la demande ont une variabilité très faible. Les spécificités de cet équilibrage sont :

  • Le goulot, s’il y a, est mobile en permanence.
  • A l’apparition d’un goulot, il est plus compliqué de l’identifier.
  • Force à avoir des ressources supplémentaires dans le cas où la demande augmente.
  • Permet d’avoir un lissage parfait pour optimiser l’efficience.

Approche 2 : un goulot est « forcé »

Cette seconde approche consiste à créer volontairement un goulot. Cela s’adapte en particulier aux situations où la variabilité dans les processus ou la demande est importante. Les caractéristiques de cet équilibrage sont :

  • Le goulot est connu et maîtrisé.
  • Le Takt Time est ajusté par rapport au goulot.
  • Le management gère plus facilement les aléas car un degré de latitude est donné.
  • Permet de gérer un supplément de charge sans avoir à rajouter obligatoirement des ressources.

Equilibrer les opérations

Le tableau d’équilibrage des tâches aide les opérationnels à organiser le travail. Il met aussi en avant les opportunités d’améliorations en rendant l’ensemble des tâches plus visuelles.

1. Recueillir les données

La première étape d’un équilibrage des tâches est de recueillir l’ensemble des données du processus dans un tableau. Le tableau se structure comme suit :

N° Etape

Etape

N° sous-étape

Description

Temps

Classe

1

1.1

 

1.2

     

2

     

Dans la colonne classe, on identifie le type de processus selon la classification suivante :

  • Tâche à valeur ajoutée (VA) : Ce sont les tâches que le client est près à payer. Elles visent à augmenter la valeur du produit (forme, propriété mécanique…).
  • Tâche essentielle (VAW) : Tâche sans valeur ajoutée mais requise. Ce sont en particulier des tâches de reprises, d’ajustements ou de contrôles.
  • Tâche sans valeur ajoutée (NVA) : Tâche qui ne modifie pas la valeur du produit. Ce sont des tâches Muda que l’on doit éliminer.
  • Tâche optionnelle (VAV) : Tâche qui dépend de la spécification du produit. Elle peut exister ou non (par exemple, un modèle de voiture peut avoir un GPS ou non), ou avoir une durée variable en fonction de la spécification (par exemple, un ordinateur peut avoir 1 ou 4 prises USB). 

2. Le graphique d’équilibrage

Pour aider à l’analyse de l’équilibrage des opérations, On va utiliser un graphique nommé Yamazumi. Traduit littéralement par « la montagne ordonnée », c’est un graphique histogramme empilé.

  • En abscisse : les différentes étapes avec pour chacune d’entre elles, l’empilement des sous-tâches avec le code couleur associé.
  • En ordonnée : les temps associés à sous-étape.
  • Enfin, on rajoute une ligne qui correspond à notre Takt Time.

3. Choisir l’approche d’équilibrage

Nous allons choisir notre approche d’équilibrage en fonction de notre niveau de variabilité dans nos processus. Une variabilité seuil de 2% dans les opérations est une bonne pratique. Ainsi, si les chronométrages ont montré une variabilité :

  • > 2% : on devra forcer un goulot pour équilibrer la ligne.
  • < 2% : on pourra alors viser un équilibre parfait entre les postes.

4. Choisir l’option d’équilibrage

4.1 Dans le cas d’une approche avec goulot forcé

Pour cette première approche, il n’y a qu’une option possible. Elle consiste à avoir une personne qui est fixe sur le poste goulot et une ou plusieurs autres qui se partagent les autres tâches. Nous détaillons un exemple ci-dessous :

Type de distributionOpérations non équilibrées
Opérations équilibrées
Illustration
Temps total par pièces180 sec180 sec
Goulot90 sec90 sec
Production / Heure4040
Kosu13,320
ConclusionNous avons un gain de 33%. Mais un opérateur court beaucoup.

Cette solution nous permet de gagner en productivité. L’inconvénient est que nous avons une personne qui « court » beaucoup, et cela peut induire des problèmes de sécurité et d’ergonomie.

4.2 Options dans le cas d’une approche parfaitement équilibrée

Dans cette seconde approche, nous avons 3 options d’équilibrage possible que nous décrivons ci-dessous :

Type de distributionEtat initial : opérations non équilibréesOption 1 : Plusieurs opérations par employéOption 2 : Combiner des opérations entre employésOption 3 : Une opération par employé
Illustration
Temps total par pièces180 sec180 sec180 sec180 sec
Goulot90 sec60 sec90 sec60 sec
Production / Heure40404040
Kosu13,3202020

Le choix va se fera en fonction de 3 critères :

  • Des critères sociaux : le personnel n’est pas suffisamment polyvalent et ne souhaite pas le devenir, nous empêchant d’avoir 1 même personne sur plusieurs postes. On choisira l’option 3.
  • Des critères techniques : si les distances entre postes sont trop grandes, l’option 1 n’est pas possible. Si techniquement un même poste ne peut pas être combiné (pas assez d’espace…), on devra choisir l’option 1.
  • Des critères ergonomiques : en fonction des possibilités de combinaisons ou des distances, on ne pourra pas mettre en œuvre certaines solutions pour des raisons ergonomiques (distances trop grandes, plan de travail « normal » non adapté pour être combiné avec d’autres tâches…). 

4.3 Le cas spécifique des machines en série

Les éléments décrits ci-dessus fonctionnent dans le cas de processus manuel ou semi-manuel. Mais de nombreux processus sont uniquement composés d’une suite de machines mises bout-à-bout, reliées par des convoyeurs ou des tables d’accumulations.

La problématique est qu’une machine représente le goulot, et que nous ne pouvons changer la cadence pour des raisons techniques. 

Ce cas particulier demande la mise en place d’un V-Graph. Il va nous permettre de faire l’étude d’équilibrage et d’assurer une productivité maximale.

Le V-Graph est un graphique avec :

  • En abscisse : Les différents équipements.
  • En ordonnée : La cadence des équipements.

L’enjeu dans ce cas est de construire un graphique sous forme de V.

Pourquoi le V-Graph ?

Prenons exemple d’une ligne de conditionnement pharmaceutique. Cette ligne se compose d’une suite d’équipements avec dans l’ordre : L’alimentation flacon, la remplisseuse, la bouchonneuse, l’étiquetteuse, l’étuyeuse, l’impression étui, l’encaisseuse et le paletiseur. Le plus souvent, le goulot sera la bouchonneuse car réalisant une opération techniquement complexe. Dans un premier temps, notre étude de flux nous donnera V-Graph suivant :

On aura alors tendance à régler les machines à une vitesse égale ou légèrement supérieure à la machine goulot à environ la vitesse du goulot, pour éviter les sur-stocks.

Pour autant, pour optimiser la productivité, il est essentiel que celle-ci tourne en permanence : principe de base de la planification TOC : il faut non pas équilibrer les vitesses mais les déséquilibrer. Ainsi, en terme de graphique, on obtiendra un graphique un V, les machines amonts et avals ayant des vitesses croissantes ou décroissantes mais largement supérieures à la vitesse du goulot permettant donc :

  • En amont : de garantir que la machine goulot soit alimentée.
  • En aval : de garantir que les produits de machine goulot soient “aspirés“.

 

On obtient alors le graphique suivant, en forme de V :

5. Mettre en place le plan d’actions

Au regard des différentes données recueillies et des solutions choisies, on va mettre en œuvre le plan d’actions. Il faudra en fonction des options choisies reconcevoir les postes et gammes de travail, et rendre plus polyvalent le personnel.

6. Manager l’équilibrage

Le management de l’équilibrage se fera en fonction de la variation du Takt Time. Ainsi :

  • Takt Time se maintient : on gardera le fonctionnement que nous avons.
  • Takt Time diminue : la demande augmente, la priorité sera de rééquilibrer les tâches sur le nombre d’opérateurs le plus important.
  • Takt Time augmente : la demande diminue, il faudra redistribuer les tâches sur le nombre d’opérateurs le plus faible et positionner les autres personnes sur d’autres postes. Une option est toutefois de garder le même nombre de personnes qu’à l’état initial, et d’allouer le temps improductif à l’amélioration du poste (résolution de problèmes, ergonomie, productivité…).

Taux de sécurité

Lors de cette étude d’équilibrage des tâches, il est déconseillé d’avoir un graphique avec toutes les colonnes de processus juste à hauteur du temps de Takt. Il faut garder une « soupape » pour éviter les surchauffes des salariés et palier à des aléas de production (augmentation de la demande soudainement, absence…). Il est préférable d’avoir un taux de 95%.

Par exemple, si le temps de Takt de 10mn, le temps maximum des colonnes sera de 9 mn et 30 sec.

Source

B. Townsend (2012) – The basics line balancing and JIT kitting

J. Niederstadt (2010) – Standardized work for noncyclical processes

O. Fontanille, E. Chassende-Baroz, C. De Cheffontaines, O. Frémy (2010) – Réduire les pertes en conception, production et industrialisation

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