Goulets

L'outil appelé "Goulet" a pour but de déterminer la cadence de production d'un atelier, d'un îlot de production, ou encore d'une ligne de fabrication, en fonction de sa charge et de définir les conditions de fiabilité de cette "cadence".
Il permet également de mettre en place une gestion par les goulets.

2. DESIGNATIONS SIMILAIRES

3. ORIGINE

Vers 1970, en Israël, naquit l'idée du système OPT dans l'esprit d'Eliyahu M.Goldratt. Il fallut attendre 1979 pour que la méthode soit complètement au point, ainsi que son support informatique.
C'est sous le nom de "Créative Output" que l'ensemble OPT : méthode et logiciel, fut promu aux USA en tant que complément des systèmes MRP existants. OPT apporte aux GPAO sur lequel il se greffe une planification à capacité finie fidèle aux objectifs du "juste à temps". L'intérêt des grosses sociétés américaines pour cette méthode de gestion commença réellement en 1981, année où E. Goldratt démontra, au cours d'une conférence de l'APICS, l'aberration de l'équilibre des capacités des postes dans une usine. Fier de plus de cinquante installations aux USA, Créative Output traversa l'Atlantique pour s'installer en Europe en 1984.
Le coût global d'une installation OPT étant très élevé (4 millions de francs environ), seules de grandes sociétés ont franchi le pas, comme Bendix (DBA) en France. Heureusement l'investissement informatique n'est pas une obligation, et la "philosophie" OPT, que l'on nomme "Gestion par les goulets", est applicable aux PME.

4. DOMAINES ET CONTRAINTES D'UTILISATION

Commençons par donner la définition normalisée du goulet :
Un goulet est un moyen de production dont la capacité est inférieure ou égale à la charge résultant d'une demande.
Cet outil s'adapte donc à toutes les entreprises dont certaines ressources de production sont en sous capacité (on dit également "rares"). Il permet d'obtenir des délais plus réalistes qu'avec la méthode de gestion MRP, et contrairement au système Kanban, peut s'adapter aux entreprises dont le plan directeur de production change en permanence et sur une faible durée. Il ne s'oppose aucunement à ces deux systèmes de gestion, mais les prolonge dans une stratégie juste à temps.

5. METHODOLOGIE

6. APPLICATIONS

6.1 Exemple GOULET 1

Comme premier exemple, nous allons prendre une usine (suffisamment petite pour être rapidement étudiée) qui produit suivant un plan de production un ensemble bloc moteur (E3) obtenu par assemblage d'une culasse (K1) avec un chapeau (C2). Le système MRP en place permet d'avoir les principales données :

Repère article	N° phase	Désignation	Temps unitaire	Machine
K1	10	Usinage face	28 min	CN1
	20	Usinage côté	10 min	CU2
C2	10	Usinage	22 min	CU2
E3	10	Assemblage de C2 et K1	15 min	MO3

c- Plan de production
Comme la demande est de l'ordre de 1000 E3 et 500 C2 par semaine, notre entreprise n'est pas a seule présente sur ce marché. Sa stratégie consiste à suivre les proportions de la demande, elle livrera donc deux fois plus de E3 que de C2 chaque semaine. Le lecteur intéressé par une autre stratégie pourra se reporter à l'outil SIMPLEXE page 319.

Repère de la machine	CN1	CU2	MO3
Capacité normale	2000 min	2250 min	1900 min

Les capacités indiquées ici correspondent au temps normal de production, c'est-à-dire que les arrêts habituels et prévisibles sont déjà déduis des temps d'ouverture.

Etape 1 : Identifier le goulet
Recensons tout d'abord, sous forme de tableau récapitulatif, les différents temps d'occupation des machines en fonction de l'article produit :

	CN1	CU2	MO3
1xK1	28	10	0
1xC2	0	22	0
1xE3	28 + 0	10 + 22	15

Ces valeurs sont obtenues par l'analyse des gammes. Nous allons maintenant calculer la charge engendrée par le mixte défini par le plan de production :

	CN1	CU2	MO3
0 ´ K1	0	0	0
1 ´ C2	0	22	0
2 ´ E3	56	64	30
S	56 min	86 min	30 min

Les différentes ressources n'ont pas le même temps d'ouverture, ni la même capacité normale de production. Afin d'en tenir compte, nous calculerons le ratio du taux d'occupation :

Etant donnée la valeur du taux d'occupation pour un mixte, nous l'exprimerons en "pour mille" (%) :

-	CN1	CU2	MO3
Charge	56 min	86 min	30 min
Capacité	2 000 min	2 250 min	1 900 min
Occupation	28 ‰	38 ‰	16 ‰

La ressource la plus occupée pour la production d'un mixte (2E3 et 1C2) est le CU2 avec 38 ‰. Si l'on augmente progressivement le nombre de mixtes à produire, c'est, bien sûr, le CU2 qui sera saturé en premier : c'est donc le goulet.
En pratique, la machine la plus occupée, la plus chargée par rapport à sa capacité est appelée le goulet.

Remarque : Il est intéressant de remarquer qu'avec la même nomenclature, les mêmes gammes, et les mêmes machines, le goulet peut "glisser" en fonction de la demande et donc du plan de production. Ainsi, dans notre cas, si la demande était de 2 E3 pour 1 K1, le goulet passerait sur la machine CN1.)

CALCUL DES POSSIBILITES
Citons, tout d'abord, la règle 6 de la méthode de gestion par les goulets (voir page 271)

Maintenant que nous connaissons la ressource goulet, nous pouvons déterminer ses possibilités, c'est-à-dire sa cadence ou sa production hebdomadaire.
Pour le calcul, nous considérerons que la production est déjà stabilisée, ainsi ne prendrons-nous pas en compte la période de montée en cadence : Puisqu'un mixte utilise 86' du goulet CU2, en 2250' nous pouvons produire 2250/86 = 26 mixtes. La production sera donc de 26*2 = 52 E3 et 26 C2 par semaine.

INFORMER
Maintenant que nous avons déterminé le débit de sortie du goulet CU2 : 52 E3 et 26 C2 par semaine, nous pouvons en informer tous les services :

a- Le commercial, les ventes
En communiquant la production hebdomadaire possible, le service commercial sait que si la somme des commandes fermes est inférieure ou égale à ce volume, les clients seront satisfaits dans la semaine.

b- Les approvisionnements, le magasin
Pour informer le service achat ou le magasin, il faut tout d'abord analyser la nomenclature :

	Brut1	Brut2
1 E3	1	0
1 C2	0	1

	Brut 1	Brut 2
52 E3	52	52
26 C2	0	26

52 Brut 1 et 78 Brut 2 sont donc nécessaires par semaine. L'approvisionnement doit suivre ces données et les bons de sortie matière du magasin également. En effet tout brut supplémentaire (hormis ceux prévus pour les mises au point ou les rebuts) ne pourra être transformé par le goulet et alourdira les en cours.

c- Le chef d'atelier
Les cadres d'atelier doivent être informés "des rendements objectifs" de chaque machine, c'est-à-dire de l'occupation prévue pour chaque poste. Pour cela, il suffit de reprendre le tableau qui nous a permis de déterminer la machine goulet :

Machine	Temps pour un mixte (min)	Nombre de mixtes	Temps d' occupation (min)	Temps d'ouverture (min)	Taux d'occupation
CN1	56	26	1 456	2 000	73 %
CN2	86	26	2 236	2 250	99 %
MO3	30	26	780	1 900	41 %

Evidemment, seul un des poste est à 99% : le goulet. Les autres sont bien en deçà et vouloir augmenter leur taux d'occupation signifierait augmenter les en cours et créer des retards, puisque le goulet ne pourrait pas absorber leur surplus de production.

Etape 3 : Immuniser le goulet
Citons maintenant la règle 4 de la méthode de gestion par les goulets :
Une heure perdue sur un goulet est une heure perdue pour tout le système.
Nous venons de voir que c'est le goulet, la machine CU2 dans notre exemple, qui détermine la cadence de production de l'entreprise. La conséquence directe de ce fait est que tout aléa sur la machine CU2 est directement répercuté sur le nombre d'articles fabriqués et, donc, sur les ventes. Le calcul de l'impact économique des aléas est détaillé dans l'outil "King" page 249. En règle générale, le manque à gagner varie entre 500 F et 8000 F par heure soit entre 8 et 130 F par MINUTE !!!
Dans le cadre de ce chapitre, nous nous intéressons plus particulièrement à éviter que l'on manque de travail au poste goulet. Pour cela, nous allons utiliser la même technique que celle exposée dans l'outil "PERT" page 135, qui consistait à "protéger" le chemin critique (ici la ressource critique) des autres chemins par l'utilisation d'une marge temporelle capable de couvrir tous les aléas.

Il s'agit donc d'une indication que l'on retrouve directement sur le Gantt.
Appliquons ceci à notre exemple. Puisque le goulet est la machine CU2, analysons les gammes, afin de répertorier les phases en amont du goulet. Nous trouvons la phase 10 de K1 sur la machine CN1. Une prise d'information à l'atelier sur le type d'aléas qui surviennent le plus souvent sur ce poste, met en évidence que l'incident est toujours réglé en moins d'une heure. Il faut donc programmer la phase 10 avec une heure d'avance.
Voici l'allure du diagramme de Gantt avec le chapeau C2 noté "C" et la culasse K1 noté "K" :

Cette avance d'une heure est souvent appelée "tampon anti-aléas" ou "buffer time" en anglais.

6.2 Exemple GOULET 2
Comme deuxième exemple, nous prendrons une entreprise de sous-traitance en tôlerie de précision qui n'est pas informatisée et qui gère "à la commande"; les données sont, par conséquent, plus difficiles à obtenir au sein de l'entreprise que pour le premier exemple. En voici les plus significatives :

b- Gammes
Les produits passent pratiquement toujours dans le même ordre au poste de travail. Il existe donc une gamme fictive (voir outil "IMPLANTATIONS" page 83):

Les différents temps opératoires unitaires sont très variés et peuvent aller de cinq minutes pour une découpe laser, à quelques jours pour le formage d'un prototype de carrosserie.

c- Plan de production
Le carnet de commande est rempli à 75% un mois à l'avance puis complété au fur et à mesure. Le plan de production est donc connu sur un horizon d'une à quatre semaines.
La taille des lots travaillés varie de 5 à 100 pièces.

d- Capacité de production
L'atelier se compose d'une trentaine de postes travaillant en moyenne 39 heures par semaine. Les aléas sont compensés par les heures supplémentaires.

Etape 1 : Identifier le goulet
Comme toutes les données ci-dessus ne sont ni stables, ni formalisées et de plus très variées, il est difficile, voire impossible, d'identifier le goulet en fonction de la charge engendrée par les commandes. Toutefois, ce n'est pas parce que le goulet n'est pas connu et ne peut pas être déterminé par le calcul qu'il n'existe pas. Pour ce type d'entreprise, c'est par le raisonnement que nous allons identifier le ou les goulets.
On estime généralement à 10% le nombre de ressources goulets, il y a donc certainement 3 postes goulets dans notre cas. Ces contraintes de capacité ne sont peut-être pas très stables et peuvent glisser d'une semaine à l'autre, mais comme l'entreprise a une spécialité et répond à un marché, en moyenne et sur l'année, la façon dont sont chargées les machines est répétitive et le ou les goulets relativement figés.
Pour identifier les goulets, nous partirons du fait que personne ne connaît leurs emplacements dans l'entreprise et qu'ils déterminent, comme énoncé dans la règle 6, d'une part le débit de sortie (critère 1) et d'autre part le niveau des stocks ou en cours (critère 2).

a- Critère n°1
Le premier critère est fondé sur le principe que, par définition, c'est la contrainte de capacité qui "traîne la patte", il génère donc le plus de retards ! En répertoriant les commandes les plus en retard, notamment en fin de mois (syndrome du fin de mois), et en analysant la cause de ce retard, on découvre un ensemble de machines susceptibles d'être les goulets.

b- Critère n°2
Le deuxième critère permet de dire que ce sont les goulets qui ont devant eux le plus gros stock. En effet, leur capacité étant la plus limitée, ils ne peuvent pas transformer toutes les pièces qui leur sont fournies.
Grâce aux deux critères précédents, il est donc possible de cerner les goulets. En règle générale, ce sont des machines directement liées à la spécificité de l'entreprise, si tous les postes ont le même temps d'ouverture.
Ainsi pour notre entreprise, spécialisée dans la découpe en petites séries et le formage en prototype, après analyse des en cours et des retards, nous trouvons 3 goulets :

CALCUL DES POSSIBILITES
Le mieux, pour calculer les possibilités des goulets, consiste à établir une planification à capacité finie complète à l'aide d'un Gantt (voir exemple 4 de l'outil "PLANNING" page 161). Cependant, il est hors de question pour une petite entreprise de sous-traitance de passer d'une absence de planification à un ordonnancement très formalisé du jour au lendemain. Il faut donc choisir un compromis réaliste et suffisamment performant. Ce compromis sera de tenir à jour un planning très succinct qui ne traite que les trois goulets et d'y empiler les différentes commandes.
Dans notre exemple, il n'y aura ainsi que trois files d'attente à gérer. Prenons l'exemple d'une commande que nous noterons "X". Voici les temps qui ont servi de base au calcul du devis :

N°	Désignation	COMMANDE X
N°	Désignation	Temps
10	Programmation FAO	3 h
20	Poinçonnage CN	6 h
30	Programmation pliage	1 h
40	Pliage CN	4 h
50	Fraisurage, perçage, taraudage	2 h
60	Assemblage (soudure par point)	2 h

Le goulet étant le poinçonnage, empilons son temps (6h) sur la ligne correspondante du Gantt où les précédentes commandes sont notées par une barre grisée :

INFORMER
a- Le commercial
La date de livraison sera calculée en ajoutant à la date de sortie de la commande sur le goulet, le temps gamme restant (en aval du goulet) :

La commande sera donc finie le 197 ^e jour au soir, si l'on raisonne à la journée.

Nota : Si les postes sont trop équilibrés, c'est-à-dire s'il n'y a pas un vrai goulet, un retard de 25% est à prévoir (voir clef page 271).

c- L'atelier
A l'atelier, le chef doit particulièrement surveiller le poste goulet et si besoin, mobiliser d'autres postes en cas d'aléas. L'ouvrier travaillant sur le poste goulet doit bien sûr être averti, mais cela ne suffit pas, il est impossible qu'il supporte seul la responsabilité du non-fonctionnement du poste goulet. Il faut donc instaurer une rotation, afin que le rendement du poste soit optimal et ce, même en cas d'absence.

Etape 3 : Immuniser le goulet
Comme dans l'exemple précédent, pour immuniser le goulet, il faut programmer les tâches précédentes avec une avance égale à la somme des aléas possibles avant le goulet. Le chef d'atelier indique que tous les aléas sont réglés dans la demi-journée sur le poste de programmation FAO :

La date de lancement est calculée à partir du début du jalonnement de la commande sur la contrainte de capacité, en soustrayant le temps gamme en amont du goulet et le tampon anti-aléa. La commande sera donc lancée le 192^e jour au matin, si le lancement est fait au début de chaque journée.
On peut remarquer que le Gantt ainsi obtenu aura une ligne par goulet et une ligne par commande en cours. On reste donc très proche du mode de fonctionnement actuel de l'entreprise, c'est-à-dire, à la commande. L'adoption de ce mode de gestion s'en trouve donc facilitée.

7. Conclusion

Tout au long de ce chapitre, nous avons abordé un des aspects de la méthode de gestion par les goulets. Nous avons particulièrement insisté sur une nouvelle notion, celle du ZERO RETARD. En effet, le délai découle de la planification des commandes au lieu d'être défini arbitrairement par le commercial ou décidé de façon unilatérale par le client. Pour garantir le délai ainsi calculé, nous avons immunisé les goulets en installant des tampons anti-aléas. Une conséquence indirecte de cette protection est, en même temps, de préserver la valeur ajoutée de l'entreprise.
L'installation d'une gestion par les goulets impose de suivre les dates prévues pour le lancement et l'ordonnancement du goulet. Ceci est souvent difficile à mettre en place quand, depuis 20 ans, on fait autrement à l'atelier, et si le commercial ou le préparateur ont l'habitude de venir "casser" la planification des travaux qu'avait prévue le chef d'atelier. Une information et même une formation sont donc souvent obligatoires, afin d'éviter toute ambiguïté à la mise en place de ce mode de gestion.
De plus, il n'est pas inutile de bien différencier les 20 % de commandes qui ne passent par aucun des goulets, par une touche de couleur verte sur les OF par exemple. Si la stratégie de l'entreprise est bonne, ces produits sont d'ailleurs des articles annexes. Bien sûr, toute l'entreprise doit connaître la signification de ce code couleur.
Pour conclure, signalons que le tampon anti-aléas peut être aussi un excellent instrument de diagnostic. En effet, nous avons dit que les opérations précédant le goulet étaient jalonnées avec une avance égale à la somme des aléas possibles. Il y a donc une file d'attente au pied de la machine :

On remarque que, à chaque instant Ti, l'en cours au pied de la machine goulet peut être connu d'un point de vue théorique. Ainsi, analysons l'instant T3 : toutes les pièces A, B et C doivent être présentes .... s' il n'y a pas eu d'aléas ! Or l'avance a justement été prévue parce qu'il y a des aléas. En comparant la quantité réelle d'articles présents avec la quantité théorique, nous saurons si oui ou non les aléas sont bien maîtrisés.

Outil 15 du livre "Des Outils pour la GPI" de JL Brissard et M Polizzi aux éditions AFNOR Gestion 1990.

Outil : " Goulet "

1. OBJECTIF