Outil 14 du livre "Des Outils pour la GPI"de JL Brissard et M Polizzi aux éditions AFNOR Gestion 1990.

Outil : "Kanban"


  1. Objectif
  2. Désignations similaires
  3. Origine
  4. Domaines et contraintes d'utilisation
  5. Méthodologie
  6. Applications
  7. Conclusion
  8. Pour aller plus loin

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1. OBJECTIF

L'outil appelé KANBAN a pour but de définir les modalités de mise en route d'une production en flux tiré, c'est-à-dire dans laquelle ce sont les commandes-clients qui déclenchent automatiquement la fabrication par remontée des ordres depuis la sortie des produits.

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2. DESIGNATIONS SIMILAIRES

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3. ORIGINE

Ce mot serait apparu dans les chantiers navals japonais qui, dans les années 60, demandaient aux aciéries des livraisons tous les 3 jours au lieu d'une fois par mois. La méthode industrielle a été mise au point plus récemment chez TOYOTA avec le concours de Taiichi OHNO, qui avait observé, dans les supermarchés, les employés renouveler, sur les présentoirs, les denrées périssables au fur et à mesure de la demande.
En Japonais Kanban signifie étiquette, fiche, carte.

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4. DOMAINES ET CONTRAINTES D'UTILISATION

La méthode KANBAN est applicable à des productions de type "masse" pour lesquelles le nombre de références n'est pas trop élevé et la demande régulière ou à faibles variations. Elle implique, au préalable, des temps de changement de références courts, un équilibrage des temps opératoires sur tous les postes de travail, une maintenance préventive efficace, un contrôle qualité performant et des opérateurs responsables et polyvalents. C'est dire que l'implantation d'un système Kanban est pour l'entreprise l'aboutissement d'une réforme des méthodes de travail, réforme inspirée par la philosophie du "juste-à-temps" (J.A.T.).

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5. METHODOLOGIE

La méthodologie de mise en route d'un enchaînement Kanban s'établit de la manière suivante :

Pour chaque référence travaillée et pour chaque chaînon concerné du processus:

1- Collecter les données relatives au flux à organiser :

  • Caractéristiques du flux;
  • Caractéristiques du poste amont (fournisseur);
  • Caractéristiques du poste aval (client);
  • Caractéristiques de la liaison poste amont - poste aval.

2- Définir les paramètres de fonctionnement :

  • Capacité et nombre de machines par poste et/ou :
  • Capacité des conteneurs (lot mini de transfert);
  • Taille du lot mini de fabrication autorisant un lancement (position de l'index vert);
  • Taille de l'en-cours mini (position de l'index rouge);
  • Taille du tampon de régulation.

3- Mettre en œuvre :

  • Confectionner le planning d'ordonnancement;
  • Définir le contenu des kanbans;
  • Définir les règles de circulation des kanbans et de fonctionnement du planning.

4- Affiner le planning :

  • Régler les index en fonction de l'évolution du système;
  • Améliorer l'écoulement du flux.

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6. APPLICATIONS

6.1 Exemple Kanban 1

Un constructeur d'appareillages électriques met en place une gestion d'atelier décentralisée basée sur la méthode kanban. L'exemple suivant concerne l'enchaînement kanban monocarte entre un atelier de presses à injecter et un atelier d'assemblage. Le terme kanban monocarte signifie qu'un seul type d'étiquettes est utilisé par référence travaillée et sert à la fois à la production et au transfert.

Etape 1 : Collecter les données relatives au flux à organiser

Caractéristiques du flux
Pour la référence "R" étudiée, nous avons :

Caractéristiques du poste amont (fournisseur)
L
e poste amont P est un atelier comportant 3 presses à injecter dont la cadence moyenne de chacune est de 500 pièces par heure. L'atelier travaille en 2x8, 5 jours par semaine. Le temps de changement d'outillage est de 20 minutes par presse. C'est le même opérateur qui effectue les changements d'outillage. De ce fait deux changements d'outillage ne peuvent être simultanés. Le taux d'aléa de l'ensemble des presses est de 8% du temps d'ouverture. Par ailleurs, l'atelier traite d'autres références que celles que nous étudions.

Caractéristiques du poste aval (client)
Le poste aval M est un atelier d'assemblage. Il fonctionne 13 heures par jour en deux équipes, 5 jours par semaine. Sa cadence moyenne est de 1400 unités par heure.

Caractéristiques de la liaison poste amont - poste aval

Etape 2 : Définir les paramètres de fonctionnement

Capacité des conteneurs

La taille du conteneur définit la vitesse du flux de matières.

Le conteneur est le plus petit lot de transfert entre deux postes ou deux ateliers. Plus sa capacité est petite plus le délai d'obtention des pièces est faible (voir outil SEUIL page 53). Il faut essayer de tendre vers le "pièce à pièce" qui donne la vitesse maximale au flux. Mais l'état du système, surtout dans la phase d'installation des kanbans, ne le permet pas. La règle donnée par Toyota est la suivante :

La capacité des conteneurs doit correspondre au 10ème de la demande journalière. C'est approximativement l'équivalent d'une heure de consommation au poste aval.
Pour des productions à cadence faible, la capacité du conteneur n'excédera pas une quantité correspondant à une durée d'écoulement au poste aval de l'ordre d'une journée .

Ici la demande journalière est de 18 200 pièces en moyenne et la capacité du poste aval est de 1400 unités à l'heure. Une fourchette de 1500 à 2500 est acceptable. Nous retiendrons le nombre de 2000 pièces correspondant à une durée d'écoulement, jugée correcte par les opérateurs, de 1h 26' au poste aval.

Taille du lot mini de fabrication
Le lot mini de fabrication est le nombre minimal de kanbans présents sur le planning d'un poste qui autorise l'activation de celui-ci alors qu'il est désactivé.
Nous admettrons comme règle de base que le temps de transformation du lot de fabrication égale de préférence à 10 fois le temps de préparation Tr du poste. Le changement d'outillage, nécessitant l'immobilisation de la presse pendant 20', ne peut être trop répétitif sous peine de restreindre d'une manière inconsidérée la capacité des postes. Avec la régle précédente nous obtenons un lot de fabrication de 200'. Le poste amont produisant à la cadence de 1500 pièces à l'heure, le lot de fabrication sera de (1500/60)200 = 5000 pièces, ce qui représente 5000/2000 soit 3 conteneurs, soit 6000 pièces, soit encore, 4 heures de production au poste amont P.

Taille de l'en-cours mini
L'en-cours mini doit permettre d'éviter la rupture d'approvisionnement au poste aval M. C'est l'anti-aléa mini du flux. Il est déterminé par le temps de réponse "en catastrophe" du poste amont P. Si le poste M a un besoin urgent de pièces, le temps de réponse "en catastrophe" du poste P est la durée mini d'une rotation complète d'un kanban C, tenant compte des aléas de ce poste .
Elle comprend:

Visualisons sur un Gantt le déroulement de ce cycle pour notre exemple :

kkk :

recyclage d'un kanban = 0h 05 min

rrr :

temps de préparation d'une presse = 0h 20 min

PPP :

injection des presses = 1h 40 min

ttt :

livraison du conteneur au poste aval = 0h 12 min
___________________
 

C =

2h 17 min soit 137 min

Il s'agit de 137 minutes pendant lesquelles l'atelier d'assemblage M produit. Cela représente 1400 x (137/60) = 3196 unités ou 3196 / 2000 = 1,6 conteneur. Nous prendrons 2 conteneurs pour tenir compte des aléas possibles au poste P (8%).
Le poste amont P disposera donc du délai d'écoulement de deux conteneurs au poste aval M soit 1h 26 min x 2 = 2h 52 min. La marge dont dispose ce poste amont pour réagir est donc de 2h 52 min - 2h 17 min = 35 min.
Remarque 1 : Un seul temps de préparation est à décompter car les autres changements d'outillage se font en temps masqués par l'opérateur pendant le fonctionnement automatique de la première presse.

Remarque 2 : Le premier conteneur sera transféré dés la finition du remplissage par les trois presses.

Remarque 3 : Nous ne prendrons pas en compte l'attente du conteneur au poste aval, puisque en "catastrophe" le besoin d'alimenter le poste aval est crucial pour éviter l'arrêt du flux.

Taille du tampon de régulation
Le tampon de régulation sert à donner de la souplesse au système et à limiter les demandes en "catastrophes". Le besoin de souplesse est particulièrement nécessaire lorsque le poste amont travaille plusieurs références de pièce, ce qui est le cas dans notre exemple. Nous estimerons le tampon nécessaire à une demi-journée, soit 6h 30 min, ce qui correspond à 1400 x 6,5 = 9100 unités produites au poste aval ou 9100 / 2000 = 5 conteneurs. Il n'y a pas de contre-indication à prendre un tampon important. Si dans la pratique il s'avère excessif, il suffira d'éliminer les kanbans superflus.

Etape 3 : Mettre en œuvre

Définir le planning d'ordonnancement
Il s'agit d'un tableau mural, qui sera placé au poste amont et sur lequel seront rangés les kanbans quand ils ne seront pas sur les conteneurs. Les résultats de l'étape deux nous donnent :

  • lot minimal de fabrication :
3 kanbans
  • en-cours mini :
2 kanbans
  • tampon de régulation :
5 kanbans
  • total =

  • 10 kanbans

    Le planning comportera donc 10 emplacements. L'empilement des kanbans se fera à partir du bas. Les emplacements 1, 2 et 3 concernent le lot mini de fabrication. L'index vert sera situé juste au dessus de l'emplacement 3. Les emplacements 4 à 8 concernent le tampon de régulation. Ensuite viennent les emplacements 9 et 10 de l'en-cours mini. L'index rouge sépare le tampon de régulation de l'en-cours mini. Voici l'allure du planning vide :

    Les 1O kanbans représentent l'en-cours maximum entre les deux postes. Il sera ici de 2000 x 10 = 20 000 pièces. Il ne pourra jamais être supérieur à cette valeur.
    L'en-cours moyen sera de 10 000 pièces et l'anti-aléa moyen de 10 000 pièces également.

    Définir le contenu des kanbans
    Le kanban est à la fois le support et le véhicule des informations échangées entre deux postes de travail consécutifs. Ces informations sont données d'une part par les renseignements inscrits sur le Kanban, d'autre part, par la circulation des kanbans entre les postes de travail.

    La liste minimale des informations à porter sur chaque kanban est la suivante :

    1. La référence de l'article
    2. L'état de la matière
    3. La quantité d'articles dans le conteneur
    4. La destination du conteneur (machine avale ou stockage).

    D'autres indications peuvent être jointes comme :

    Pour notre exemple qui est relatif à des plaques d'interrupteur, le contenu du kanban est celui-ci :

    Interrupteurs
    Plaques
    Référence : R

    origine : Atelier de presses
    Destination : Atelier d'assemblage

    conteneur : 2000 pièces

    brutes d'injection

     

    Définir les règles de fonctionnement

    Règles de circulation des kanbans
    Les kanbans accompagnent toujours les matières du poste amont appelé "fournisseur" au poste aval appelé "client". Voici une liste de régles parmi les plus couramment édictées :

    1. Un conteneur plein doit toujours être muni de son kanban.
    2. Dés qu'un conteneur est entamé au poste aval, son kanban doit être détaché et recyclé vers le planning du poste amont auquel il appartient.
    3. Chaque kanban recyclé demeurera sur le planning du poste amont jusqu'à la fin du remplissage du conteneur sur lequel il sera fixé.

    Il existe d'autres règles : on peut décider que le retrait du kanban du conteneur se fasse après la sortie au poste aval de la dernière pièce qu'il contenait. Au poste amont, la régle peut être de fixer le kanban avec la première pièce travaillée.

     

    Régles de fonctionnement du planning

    Plus il y a de kanbans présents au planning moins il y a de matière en circulation (en-cours) entre le poste amont et le poste aval. La modulation du flux s'opère donc par le contrôle du nombre de kanbans sur le planning.

    Règles de fonctionnement du planning

    1. Le lancement devient obligatoire lorsque la pile atteint l'index rouge car on risque une rupture d'approvisionnement au poste aval.
    2. Le lancement est autorisé lorsque la pile s'arrête entre les deux index.
    3. Le lancement est interdit lorsque la pile de kanbans rangés sur le planning n'atteint pas l'index vert.

    Attention, il faut bien comprendre la signification de l'index vert. Cela ne veut pas dire, pour notre exemple, que le lot de fabrication doit obligatoirement être de 3 conteneurs. Cela signifie simplement que l'autorisation de lancer un lot en fabrication ne peut avoir lieu qu'à partir du moment où le nombre minimal de kanbans au planning est au moins de 3.
    Simulons des situations particulières afin de bien comprendre le fonctionnement du système.

    Première situation : Il manque 1 kanban au planning. Les presses du poste P sont équipées pour une autre référence.

    Constat :

    Décision :

    Deuxième situation : 5 kanbans sont au planning.

    Constat : la pile des kanbans est entre l'index vert et l'index rouge.
    Décision : Le poste P peut produire la référence la plus prioritaire.

    Troisième situation : 2 kanbans seulement sont présents au planning du poste amont.

    Constat : L'en-cours est de 8 kanbans. Le quota nécessaire au lancement d'un lot n'est pas atteint.
    Décision : Aucune concernant la référence R. Les autres références doivent être travaillées si nécessaire.

    Etape 4 : Affiner le planning

    Le planning est à l'image d'instantanés photographiques. En cela, il ne permet pas de mémoriser ses états successifs. Or, pour supprimer des kanbans il est nécessaire de savoir lesquels, sur une longue période, n'ont jamais été utilisés. Seul un suivi, par exemple informatique, peut permettre l'évolution en fonction du temps du planning.

    6.2 EXEMPLE Kanban 2

    Détermination des capacités nécessaires pour des postes traitant un flux tendu. Le flux est tendu lorsque l'encours entre deux postes est limité à un lot de transfert.
    Un sous-traitant partenaire de constructeurs d'automobiles veut implanter une ligne de fabrication pour des moyeux de volants de direction standards . Le processus comprendra deux phases : décolletage puis brochage. Quelle doit être le nombre de machines pour chacun des deux postes ?
    Nous limiterons cet exemple à l'application de la première et d'une partie de la deuxième étape de la méthodologie proposée.

    Etape 1 : Collecter les données existantes

    Caractéristiques du flux
    Il est prévu une demande journalière constante de 3800 moyeux standards avec variation possible de plus ou moins 400.

    Caractéristique du poste amont
    Le temps opératoire unitaire est de 1,2 minute.

    Caractéristique du poste aval
    Le temps opératoire unitaire est de 0,4 minute.
    Pour les deux postes, le temps d'ouverture normal est de 16 heures par jour en deux équipes avec un temps effectif de production de 90% du temps d'ouverture.

    Etape 2 : Définir les paramètres de fonctionnement

    Capacité et nombre de machines par poste
    Avec la méthode kanban, les variations de la demande ne sont pas encaissées par une variation des capacités mis à disposition mais par une variation du flux. Aussi :

    Chaque poste doit pouvoir absorber le flux maximum.

    Le flux maximum est dans notre cas de : 3800 + 400 = 4200 moyeux /jour

    Capacité des conteneurs
    Nous prendrons des conteneurs de 400 pièces représentant environ le 10ème de la demande journalière.
    La mise en place d'un enchaînement kanban nécessite l'équilibrage des postes amont et aval pour avoir un flux continu. Les temps opératoires unitaires à chaque poste n'étant pas identique, il faut un nombre de machines différents à chaque poste pour qu'ils aient des capacités identiques : ici la capacité du décolletage est (60/1,2)x6 = 300 moyeux /h. De même, la capacité retenue pour le brochage est (60/0,4)x2 = 300 moyeux/h. La demande horaire maxi est de 4200/ (16x0,9) = 292 moyeux/h.

    6.3 EXEMPLE Kanban 3

    Détermination des capacités des ressources nécessaires pour un enchaînement kanban traitant plusieurs flux.
    Le développement de l'exemple se fera comme précédemment sur les deux premières étapes de la méthodologie.
    Il s'agit de la mise en flux de quatre références de carters de pompe à eau repérées POA, POB, POC et POD pour engins de travaux publics qui nécessitent, pour leur transformation, trois "prises" mises en œuvre sur trois postes d'usinages constitués de MOCN.

    Etape 1 : Collecter les données existantes

    Caractéristiques des flux
    les flux maximums prévus sont les suivants :

    POA

    POB

    POC

    POD

    500

    700

    600

    800

     

    Caractéristiques du premier poste
    les temps opératoires unitaires Tu et les temps de réglage Tr, exprimés en minutes, sont les suivants :

    -

    POA

    POB

    POC

    POD

    Tu

    0,3

    0,2

    0,2

    0,4

    Tr

    10

    5

    8

    6

     

    Caractéristiques du deuxième poste
    les temps opératoires unitaires Tu et les temps de réglage Tr, exprimés en minutes, sont les suivants :

    -

    POA

    POB

    POC

    POD

    Tu

    1

    1,2

    0,8

    0,7

    Tr

    15

    10

    12

    8

     

    Caractéristiques du troisième poste

    Les temps opératoires unitaires Tu et les temps de réglage Tr, exprimés en minutes, sont les suivants :

    -

    POA

    POB

    POC

    POD

    Tu

    0,4

    0,8

    0,6

    0,5

    Tr

    6

    8

    11

    7

    Les temps effectifs de production à chaque poste est de 14 heures soit 840 minutes par jour. Ce temps disponible tient compte des aléas de chaque poste.

    Etape 2 : Définir les paramètres de fonctionnement

    Capacité et nombre de machines par poste
    Nous allons déterminer la charge journalière maximale pour chaque poste en retenant arbitrairement deux changements d'outillage par référence et nous en déduirons le nombre de machines nécessaires compte tenu du temps effectif de production qui est de 860 min.

    Pour chaque poste, la charge est la somme des temps opératoires pour chaque référence et pour la demande journalière augmentée des temps affectés aux réglages qui immobilisent les machines.

    charge provenant de l'usinage de la référence POA : 0,3 x 500 = 150
    charge provenant de l'usinage de la référence POB : 0,2 x 700 = 140
    charge provenant de l'usinage de la référence POC : 0,2 x 600 = 120
    charge provenant de l'usinage de la référence POD : 0,4 x 800 = 320
    ______________

    total

    730

    Immobilisation pour réglage : (10 + 5 + 8 + )x2=

    58
    ______________
      788

    Le nombre de machines nécessaires est obtenu en faisant le rapport entre la charge du poste exprimée en minutes et le temps de production disponible.

    Pour le poste 1 nous avons :
    Nombre de machines : 788/860 = 0,92 soit une machine.

    Les résultats sont rassemblés dans le tableau suivant :

    -

    Tu

    Tr

    Charge Maxi

    Nbre MOCN

    POA

    POB

    POC

    POD

    S Tu

    POA

    POB

    POC

    POD

    S Tr

    -

    -

    Poste 1

    150

    140

    120

    320

    730

    20

    10

    16

    12

    58

    788

    1

    Poste 2

    500

    840

    480

    560

    2 380

    30

    20

    24

    16

    90

    2 470

    3

    Poste 3

    200

    560

    360

    400

    1 520

    12

    16

    22

    14

    64

    1 584

    2

    Capacité des conteneurs

    Par application de la régle Toyota nous prendrons pour chaque référence :
    Référence POA 50
    Référence POB 70
    Référence POC 60
    Référence POD 80 pièces par conteneur.

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    7. CONCLUSION

    Par les exemples précédents nous avons mis en évidence les principes de base d'un enchaînement kanban. L'avantage d'un tel dispositif c'est d'être auto-améliorant. Aussi, après un période de mise au point, le processus d'amélioration de l'écoulement du flux se fait par les actions suivantes :

    1 : Réduction des temps de préparation
    L'abaissement des temps de préparation au poste amont permettra de réduire le lot mini de fabrication et donc les en-cours et le délai d'obtention d'un conteneur. On aura recours pour cela aux techniques S.M.E.D. (voir clefs page 293). Cela consiste à essayer de réduire au minimum le temps d'immobilisation des machines pour changement d'outillage en réalisant un maximum des réglages nécessaires en dehors de la machine et en standardisant les opérations sur la machine.

    2 : Réduction des disfonctionnements des postes
    La fiabilité des postes sera améliorée en pratiquant une maintenance préventive poussée et en simplifiant au maximum les postes de travail

    3 : Accroissement de la flexibilité des opérateurs
    L'organisation du travail pour les opérateurs demande au préalable leur adhésion à l'objectif recherché. Pour cela des responsabilités plus étendues doivent pouvoir leur être confiées avec une autonomie accrue.
    Ces actions concertées permettront la modification de la position des index et par voie de conséquence l'élimination de kanbans devenus inutiles. Cela s'appelle tendre le flux.
    Les règles édictées dans ce chapitre ne sont pas les seules admises. Il faut savoir, qu'à chaque cas, des adaptations sont à aménager. De ce fait la méthode Kanban comporte plusieurs variantes dont la plus importante est sans nul doute l'utilisation de kanbans de transfert lorsque les différentes opérations du processus se font dans des lieux géographiques différents ou lorsque un poste amont fournit plusieurs "clients".

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    8. POUR ALLER PLUS LOIN

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    SH & MP le 15/06/99