Outil 12 du livre "Des Outils pour la GPI"de JL Brissard et M Polizzi aux éditions AFNOR Gestion 1990.

Outil : "Planning"


  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 "Planning" a pour but de définir une méthodologie de planification à capacité finie propre à l'entreprise.

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2. DESIGNATIONS SIMILAIRES

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3. ORIGINE

Ce sont les chercheurs en recherche opérationnelle qui, voilà près de cinquante ans, ont commencé à étudier et mettre au point des algorithmes de planification. A ce jour, aucune solution générale n'a été découverte et l'on a même pu démontrer que l'ordinateur le plus puissant du monde était insuffisant pour explorer dans un temps raisonnable toutes les solutions de plannings possibles pour une entreprise comportant 20 postes de production et fabricant 20 types d'articles. En revanche, de nombreuses solutions partielles ont été découvertes, dont la plus connue est certainement l'algorithme de Jonhson que nous développerons d'ailleurs dans ce chapitre.
Ces dernières années, la micro-informatique, bien que n'apportant pas une solution complète, offre une aide précieuse :

Le puissant logiciel de GPAO OPTTM permet même d'obtenir en quelques heures un planning "informatique" performant en se fondant, bien évidemment, sur les règles OPTTM (voir page 27).

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4. DOMAINES ET CONTRAINTES D'UTILISATION

La méthodologie proposée dans ce chapitre s'adapte à tous les secteurs de l'industrie. Les solutions partielles étudiées sont plus orientées sur la production d'articles à forte "transformation", comme c'est souvent le cas en mécanique, en habillement ou en imprimerie.
La méthode générale que nous développons dans ce chapitre consiste à établir une liste des tâches rangées, grâce à des règles, par priorité décroissante, puis à les jalonner en appliquant la stratégie suivante : Dès qu'une ressource est libre, lui affecter, si possible, une tâche. S'il y a conflit, alors prendre la tâche la plus prioritaire. Les deux inconvénients majeurs de cette stratégie sont de ne jamais connaître la distance à l'optimum de la solution obtenue et d'avoir des réactions instables.
Pour ce dernier point, prenons tout de suite un petit exemple :
Un atelier possédant 2 tours, un tour à commande numérique et un tour parallèle notés respectivement ToCn et TP, reçoit une commande de 3 articles indépendants notés A, B, et C. Chacun des articles s'obtient en une phase de tournage :

Article

A

B

C

Ressource

ToCN

ToCN

Tour

Temps

2h

3h

6h

On remarquera que l'article C peut être fait sur n'importe quel type de tour (TP ou ToCN). En appliquant comme règle de priorité le temps opératoire minimum (TOM), on obtient l'ordre de planification suivant : A, puis B et, enfin, C.

L'entreprise investit et remplace son TP par un ToCN. L'application des mêmes règles donne :

La comparaison des deux Gantt met bien en évidence la notion d'instabilité des algorithmes de liste.
Les autres contraintes d'utilisation étant spécifiques à chaque type d'entreprise, nous les étudierons au travers des exemples. Un des points clefs de la méthodologie est d'ailleurs de chercher les domaines et contraintes d'utilisation des règles choisies.

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5. METHODOLOGIE

  1. Collecter les informations
  2. Définir la stratégie
  3. Choisir les règles les plus adaptées
  4. Vérifier sur un exemple type
  5. Cerner les cas d'exceptions

Les deux principes de planification vus au chapitre "Gantt", à savoir, le chevauchement des temps de réglage et le fractionnement en lot (de transfert ou de fabrication) de la commande restent valables pour cet outil. Toutefois, afin de ne pas alourdir les exemples, nous considérerons toujours que le fractionnement a déjà été fait si besoin, et que nous planifions un lot dont le temps de réglage est négligeable par rapport au temps de transformation. Ainsi le fractionnement devient-il "transparent" et le chevauchement inutile.

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6. APPLICATIONS

6.1 Exemple Planning 1

Nous commencerons par un cas simple, celui d'une filiale de radio-téléphonie qui fait, d'une part, de l'assemblage en série pour sa maison mère et, d'autre part, de la réalisation de prototypes pour son bureau d'étude.

Etape 1 : Collecter les informations

Provenance du travail à planifier : ordres de fabrication (OF) générés par le système MRP de la maison mère.

Charge à planifier : La charge liée à ces OF ne représente que 30% de la capacité de l'atelier d'assemblage. Le reste des travaux provient du bureau d'étude des prototypes et n'est pas planifié.

Type de production à planifier : Les articles peuvent passer sur une trentaine de postes différents. En général il y a une dizaine de phases et les durées opératoires peuvent varier d'une heure à quelques jours.

Etape 2 : Définir une stratégie

La stratégie est simple : planifier les OF de la maison mère et faire passer les travaux de prototypes dans les "trous". La priorité sera donnée aux travaux les plus longs.

Etape 3 : Choisir les règles les plus adaptées

Le trait le plus caractéristique de cette planification est certainement la surcapacité des moyens potentiels par rapport à la charge. C'est d'ailleurs ce qui provoque les retards : "On aura toujours le temps de passer la série après les prototypes". Nous adopterons donc les règles les plus simples qui satisfassent directement la stratégie :

Règle FIFO
FIFO est l'abréviation de First In First Out c'est-à-dire premier entré, premier sorti.
Il s'agit donc de planifier les opérations au fur et à mesure, en suivant la file d'attente.

Règle du "Coffre à bagages"
La règle du coffre à bagages consiste à planifier en priorité les travaux les plus "lourds" en partant du principe que l'on trouvera toujours une petite place pour les autres tâches. Dans le cas d'une planification "PERT", cela revient à planifier en priorité le chemin critique.

Etape 4 : Vérifier sur un exemple type

Soit les trois articles suivants à planifier sur la semaine S22 :

Article

Rep.

N° Phase

Ressource

Temps pour le lot

Pupitre

P

10
20
30
40

Cisaille
Plieuse
Soudeuse
Ebavureuse

6 h
3 h
6 h
3 h

Rack

R

10
20
30
40

Cisaille
Plieuse
Soudeuse
Ebavureuse

4 h
3 h
2 h
3 h

L'assemblage de l'armoire nécessite la présence du pupitre et du rack

Armoire

A

10
20
30

Poinçonneuse
Assemblage final
Câblage

3 h
4 h
9 h

La règle FIFO nous indique qu'il faut traiter les commandes de S22 après celles de S21, c'est-à-dire tenir compte des débordements de S21 sur S22 (noté sur le graphe).
Le calcul de la charge relative à chaque article est nécessaire pour pouvoir appliquer la règle du "coffre à bagages". Comme le pupitre et le rack sont une antériorité de l'armoire, nous ne considérerons pas celle-ci.

Article

Pupitre

Rack

Charge

18 h

12 h

C'est le pupitre qui totalise la plus grosse charge, nous le planifierons donc le premier :

Il reste le rack à planifier (r) puis, quand il est fini ainsi que le pupitre, il est possible de jalonner l'armoire (A) :

Etape 5 : Cerner les cas d'exceptions
Pour cerner les cas d'exceptions, le seul moyen est de faire le tracé de tous les Gantt possibles et de les analyser. Ce travail peut être important et son intérêt n'est pas toujours évident. Toutefois, étant donnée la simplicité de l'exemple, nous pouvons en profiter pour étudier un outil très pratique dans ce genre de cas. Il s'agit de la méthode du Docteur Sauvan :

Méthode du Docteur Sauvan

Cette méthode s'applique dans le cas de la planification de 2 lots et exclut le chevauchement. Elle permet de faire des comparaisons multiples de jalonnement, sans retracer à chaque fois le Gantt. C'est donc un bon outil pour traiter rapidement les cas d'exceptions.

a- Procédure graphique

Sur deux axes perpendiculaires et gradués à la même échelle (repère orthonormé), on reporte les durées des opérations dans l'ordre de la gamme. Chacun des axes se voit donc attribuer un lot de pièces : par exemple l'axe horizontal pour le pupitre et l'axe vertical pour le rack. Les deux gammes étant reportées, on trace les verticales et les horizontales qui marquent le début et la fin de chaque opération. On obtient ainsi un quadrillage qui remplace le Gantt traditionnel.

Il suffit ensuite de hachurer les zones de ressources communes aux deux gammes. On marque ainsi l'interdiction d'utilisation simultanée d'une machine par les deux lots.

b- Utilisation du graphique

La détermination d'un ordonnancement consiste à tracer un itinéraire partant de l'origine des temps, cheminant vers le coin supérieur droit et ne traversant aucun des rectangles hachurés.
L'ordonnancement simultané de deux opérations appartenant à un lot différent, sera représenté par un segment à 45°. Un segment horizontal ou vertical indiquera que seul un des lots est en cours de transformation.

La solution optimale est celle pour laquelle la somme des segments à 45° est maximum. Si l'on préfère déterminer le temps correspondant à chaque tracé, il faut prendre garde à ne pas mesurer directement la longueur des segments à 45°, mais bien une de leur projection.

Ainsi trouvons-nous sur notre graphe :

Chemin 1 : 22 h
Chemin 2 : 23 h
Chemin 3 : 22 h

Comme nous l'avons fait pour le chemin n°3, il est possible de ne pas suivre un algorithme de liste et d'attendre qu'une ressource soit libre.

6.2. Exemple PLANNING 2

Une entreprise possède une cellule flexible composée de 2 machines à commande numérique alimentées par des convoyeurs et des robots. Il s'agit donc d'un atelier "sans homme", piloté par ordinateur.

Etape 1 : Collecter les informations

Toutes les pièces qui passent sur la cellule sont conformes à la gamme mère suivante :

Désignation

Ressource

5

Chargement fraiseuse

Robot

10

Usinage d'une face

Fraiseuse CN (FrCN)

15

Transfert vers CU

Robot

20

Finition des autres faces

Centre d'usinage (CU)

25

Déchargement CU

Robot

ce qui correspond à l'implantation suivante :

Comme toutes les manipulations du robot se font en temps masqué, les temps des phases 5, 15, et 25 ne sont pas à prendre en compte. De même, le changement de série est "instantané" par rapport au temps d'usinage puisque :

Etape 2 : Définir une stratégie

La stratégie consiste à utiliser au maximum les moyens pendant les 16 heures d'ouverture. Les livraisons seront effectuées tous les jours par un transporteur routier, il faut donc que les commandes soient prêtes à la dix-septième heure.

Etape 3 : Choisir les règles les plus adaptées

La caractéristique de la planification est le passage systématique sur les deux machines et dans le même ordre. Ce cas correspond exactement aux conditions d'utilisation de l'algorithme de Johnson :

Méthode de Johnson

Elle permet de minimiser le délai d'obtention de plusieurs commandes, en jouant sur l'ordre de planification des lots. L'ordre de passage aux deux postes de travail doit être identique quel que soit le lot. De plus, le chevauchement n'est pas possible.

Etape 4 : Vérifier sur un exemple type

Voici les temps opératoires, en heures, pour 8 lots de pièces :

res\lot

A

B

C

D

E

F

G

H

FrCN

2

1

1.40

1.20

1.20

1.80

2.50

1.50

CU

2.50

0.80

1.10

1

1.50

1.20

2

2

Règle de Johnson

a- Choisir le plus petit temps opératoire.
b- Si ce temps concerne le premier poste de travail, alors on commence par la commande correspondante, sinon on terminera par celle-ci.
c- Ne plus considérer cette commande et recommencer le a et b.

Dans l'exemple ci-dessus, le temps le plus court a pour valeur 0.8 h. Il concerne le lot B sur la deuxième machine (le centre d'usinage). Ce lot sera donc le dernier programmé :

Ordre de planification

1

2

3

4

5

6

7

8

Repère du lot

             

B

Après avoir éliminé B, le temps le plus court est de 1 h. Il concerne le lot D et, de nouveau, la deuxième machine. Il sera donc programmé en dernier, soit en septième position, puisque la huitième se trouve déjà occupée.
Récapitulons les lots qui restent à planifier :

 res\lot

A

C

E

F

G

H

FrCN

2

1.40

1.20

1.80

2.50

1.50

CU

2.50

1.10

1.50

1.20

2

2

En appliquant l'algorithme, nous obtenons C (1.10) en sixième position, E 1.20) en première position, etc. Voici donc le classement final :

Ordre de planification

1

2

3

4

5

6

7

8

Repère du lot

E

h

A

g

F

c

D

b

 

et le Gantt correspondant :

Le total des temps morts sur le CU (_) s'élève à 1.3 h et constitue le minimum possible.

Etape 5 : Cerner les cas d'exceptions

Il n'y a aucune exception.

6.3 Exemple PLANNING 3

Nous allons maintenant étudier le cas d'une entreprise de sous-traitance en tôlerie fine qui travaille en partenariat avec des sociétés importantes.

Etape 1 : Collecter les informations

Dans le cadre de l'assurance qualité qui la lie avec ses partenaires, notre société s'est engagée à traiter les commandes répétitives ou prévues un mois à l'avance à des heures fixes convenues. Ses partenaires peuvent ainsi prévoir leur phase de sous-traitance avec des délais serrés et travailler en "juste-à-temps".
Les gammes des articles traités par l'entreprise sont relativement stables et appartiennent toutes à la gamme fictive suivante (voir outil Implantations page 83) :

  1. Programmation FAO
  2. Découpe laser
  3. Poinçonnage CN
  4. Ebavurage à la brosse
  5. Ebavurage au tonneau
  6. Programmation pliage
  7. Pliage CN
  8. Fraisurage, perçage, taraudage
  9. Assemblage par soudure à l'arc
  10. Assemblage par soudure par point
  11. Assemblage par rivetage
  12. Assemblage classique
  13. Ebarbage à la meule
  14. Contrôle soudure

Etape 2 : Définir une stratégie

Les commandes programmées à l'avance auront une priorité absolue et les autres seront traitées au mieux de façon à minimiser les en cours.

Etape 3 : Choisir les règles les plus adaptées

Etant donnée la présence simultanée d'une gamme fictive et de commandes programmées à l'avance, la méthode dite du "Gantt SNCF" ou jalonnement "pro-régréssif" est bien adaptée.
Les commandes non-prioritaires seront traitées en fonction de la marge restante minimale :

Marge = Temps disponible jusqu'au délai du client - Temps nécessaire

Gantt SNCF ou Jalonnement pro-régressif

Le nom "Gantt SNCF" provient du fait que la méthode décrite est très voisine de celle utilisée pour planifier les trains sur les différents cantons ferroviaires.
On peut appliquer cette méthode dès que certains lots ont une heure de lancement imposée et si les autres doivent être planifiés de façon à réduire le temps de passage dans l'atelier.
Le principe de base est de compléter le planning en jalonnant les commandes non-prioritaires au plus tôt (progressif), afin d'obtenir l'heure de fin et de rejalonner au plus tard (régressif) par rapport à cette heure butoir.

Etape 4 : Vérifier sur un exemple type

Nous prendrons un exemple simplifié, afin de ne pas alourdir la description avec les 14 ressources de l'entreprises.

Commandes prioritaires :

Article

Repère

Date d'arrivée des "bruts"

Heure relative

Phare

P

Le lundi après-midi à 14 h

+ 5 h

Façade

F

Le mardi matin à 10 h

+ 10 h

Autre commande :

Article

Repère

Date de disponibilité des "bruts"

Heure relative

Console

C

Standard donc Le lundi matin à 8 h

+ 0 h

Voici, pour chaque commande, les temps en heures :

 

FAO

Laser

Ebavurage

Programmation

Pliage

TIG

Meulage

P

0

2

1

1

3

1

1

F

0

2

1

0.50

1.50

1

1

C

2.50

1.50

2

2

3

2

1

Il faut 1 heure d'attente (refroidissement) après le soudage TIG.
Nous avons donc le Gantt de départ avec P et F :

sur lequel nous ajoutons la commande "c" en progressif à partir de 0 h puisque les bruts sont disponibles et qu'il n'y a pas d'autre commande :

Lors de ce jalonnement progressif (on dit également au plus tôt), nous sommes obligés, par deux fois, d'attendre qu'une ressource ne soit plus utilisée par un article prioritaire :

Ceci est noté par des tirets "-" sur le Gantt. Nous obtenons comme date de disponibilité de la commande "c" : +22h. A partir de ce "butoir" nous allons rejalonner en régressif (au plus tard) cette même gamme :

Nous obtenons ainsi l'heure de lancement (+5h) qui permet de minimiser les en cours. Dans notre cas, la commande "c" reste 17h dans l'atelier au lieu de 22h soit un gain de 22% .

Etape 5 : Cerner les cas d'exceptions

Si plusieurs commandes non-prioritaires se présentent simultanément à un même poste, il faut utiliser la deuxième règle que nous avons évoquée :

Malheureusement, elle n'est pas évidente à appliquer. En effet, il existe plusieurs façons de calculer la marge :

Seule l'analyse des différentes solutions par la méthode du Docteur Sauvan permet de résoudre ces cas.

6.4 Exemple PLANNING 4

Nous allons prendre pour dernier exemple le cas d'une entreprise filiale de l'aéronautique.

Etape 1 : Collecter les informations

Cette société produit exclusivement des sous-ensembles complets. ELle est en assurance qualité totale avec ses clients.
Le marché est stable sur un horizon de plusieurs mois et le carnet de commandes concerne trois familles de produits :

Les carters et les arbres représentent à eux seuls plus de 80% du plan de production qui est d'ailleurs informatisé par une GPAO de type MRP.

Etape 2 : Définir une stratégie

L'équipe de gestion voulant minimiser les en cours et utiliser au mieux les investissements en machines, elle décide d'adopter une gestion par les goulets (voir page 223). Il faut donc charger au mieux les goulets qui sont ici les CU pour la famille des carters et les tailleuses d'engrenages pour la famille des arbres.

Etape 3 : Choisir les règles les plus adaptées

Les règles liées au mode de gestion par les goulets sont :

R1- Ne planifier que des commandes fermes

R2- Priorité aux gammes utilisant un goulet

R3- Priorité aux commandes exigibles le plus tôt

R4- Jalonner la machine goulet en "Empilant"

R5- Jalonner en régressif avant le goulet, tout en le protégeant

R6- Jalonner en progressif après le goulet

Etape 4 : Vérifier sur un exemple type

Prenons un exemple simple, mais caractéristique, afin de montrer le bon usage des règles. Soit le tableau récapitulatif relatif aux arbres :

COMMANDES        
Repère de la commande

A

B

C

D

Repère de l'arbre

Ar4

Ar5

Ar5

Ar1

Client

Rechange

SNE

H.S

A.S

Quantité

30

18

18

30

Jour d'exigibilité

300

300

304

302

GAMMES-        
Ph.

Ressource

Tu

   
10

ToCN_1

5 min

x

x

20

ToCN_2

5 min

x

x

30*

Taillage

30 min

x

x

40

Trempe Induc

5 min

x

x

50

Rectification

10 min

x

x

R1- Ne planifier que des commandes fermes
La commande A n'étant pas attribuée à un client ne sera pas planifiée.

R2- Priorité aux gammes utilisant un goulet
La commande D n'utilisant pas le goulet sera planifiée après B et C qui l'utilisent.

R3- Priorité aux commandes exigibles le plus tôt
La commande B est prioritaire sur C du fait de sa date d'exigibilité : le 300ème jour.

R4- Jalonner la machine goulet en "Empilant"
Pour pouvoir empiler les nouvelles commandes sur la ligne de la tailleuse, il faut tenir compte de l'occupation de l'atelier résultant des planifications ultérieures (noté en grisée _ sur le Gantt). Nous jalonnons donc successivement les phases 30 des commandes B et C :

R5- Jalonner en régressif avant le goulet, tout en le protégeant
Si la somme des aléas possibles sur les tours ToCN_1 et TOCN_2 sont de 1.5h, nous obtenons :

R6- Jalonner en progressif après le goulet

Etape 5 : Cerner les cas d'exceptions

Les cas d'exceptions sont :

Ils peuvent être résolus par la méthode du docteur Sauvan.

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7. CONCLUSION

Pour faire un bon planning, il faut déterminer un ordonnancement compatible avec les contraintes :

Pour cela le gestionnaire dispose de méthodes de représentation :

Il dispose également d'outils :

Ces outils ne permettant pas d'intégrer toutes les contraintes, il faut souvent recourir à des règles, dont voici les plus fréquemment utilisées :

A. Dans quel ordre traiter les commandes ?

1. Par date de passation
2. Par date d'exigibilité
2. Inversement au nombre de jours de retard
4. En commençant par les gammes longues (coffre à bagages ou PERT)
5. En commençant par les gammes les plus courtes (TOM)
6. En commençant par les gammes qui alimentent le goulet (OPT)

B. Par où commencer le jalonnement ?

1. Par le début (Au plus tôt ou progressif)
2. Par la fin (Au plus tard ou régressif)
3. Par le milieu (pro-régressif ou rétro-progressif à partir du goulet)

C. Comment résoudre les conflits ?

1. En suivant la file d'attente (pas de forçage)
2. En favorisant les temps opératoires minimums (TOM)
3. En favorisant le chemin critique (Pert ou Opt)
4. En fonction de contraintes d'ordre de passage (si le temps de réglage dépend de l'usinage précédent par exemple)
5. En fonction de la marge restante

L'utilisation de ces règles permet de formaliser le savoir-faire de l'entreprise. Une fois les règles choisies et appliquées, une comparaison des résultats obtenus avec la stratégie de l'entreprise, permettra de mettre en place un processus d'amélioration. Ceci est un point clef que ne permet pas "la méthode du décibelmètre" qui consiste à satisfaire en priorité celui qui crie le plus fort !

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8. POUR ALLER PLUS LOIN


* OPTTM est une marque déposée par STG ( Scheduling Technology Group Limited) en Angleterre diffusée en France par CAP SESA.

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SH & MP le 18/06/99