1. Le projet ADEL

Le projet consiste à étudier la faisabilité d'un outil d'équilibrage de lignes d'assemblage proactif (A.D.E.L. - outil d'Aide à la Décision pour l'Equilibrage des lignes d'assemblage). En cas d'aléas de production (forte variabilité, manque de compétences, panne matériel, maintenance inopinée ou planifiée, manque de pièces, ...), ADEL doit permettre aux entreprises de réagir facilement et rapidement afin de fournir les commandes en temps et en heure à leurs clients en limitant les coûts, les retards et en lissant les charges de travail.

ADEL propose d'ajuster l'engagement de la séquence des OFs (Ordre de Fabrication) sur une ligne d'assemblage prévue au jour le jour par l'ERP, d'ajuster la répartition des tâches entre les opérateurs et de réorganiser les postes de travail en tenant compte au mieux d'un fonctionnement nominal tout en minimisant les impacts des aléas connus.

ADEL se situe aux intersections de l'ERP, de l'ordonnancement et des MES et exploite:

• la liste des OF et les temps gammes fournis par l'ERP pour évaluer la charge de travail des opérateurs sur la ligne d'assemblage,
• le résultat de l'ordonnancement des outils de planification pour respecter au mieux le séquencement des produits car il garantit une bonne synchronisation des flux,
• les informations remontées par le MES (panne, incident, retard, ...) pour ajuster la séquence des OF afin de réduire l'impact d'un aléa sur la production.

2. Définition

L'équilibrage d'une ligne d'assemblage ou d'un atelier est un processus visant à optimiser l'utilisation des ressources et des moyens de production en vue d'atteindre un objectif : maximisation de la capacité de production, lissage de la charge de travail, minimisation des coûts, ... Cela consiste à identifier la meilleure organisation, à définir le dimensionnement humain ou matériel et à leur affecter un ensemble de tâches en fonction de leurs aptitudes et de toutes les contraintes pesant sur une ligne d'assemblage.

Il existe 2 phases dans l'équilibrage :

• L'équilibrage statique consiste à trouver la meilleure organisation possible en s'affranchissant d'une situation connue. Cette étape intervient au démarrage du cycle de vie d'un nouveau produit ou lors de l'ajout de nouvelles installations. L'équilibrage statique intervient essentiellement au niveau stratégique et tactique pour évaluer les besoins d'investissements en bâti, en matériel et en homme.
• L'équilibrage dynamique consiste à ajuster l'organisation d'un atelier ou d'une ligne de production (définie lors de l'équilibrage statique) en fonction des aléas ou des variations commerciales. Cette étape intervient en général dans une phase d'augmentation de cadence, de maturité ou de réduction de cadence. L'équilibrage dynamique intervient au niveau tactique, pour le calcul capacitaire des installations, et opérationnel, pour ajuster les investissements en fonction des objectifs de production.

ADEL s'intéresse à l'équilibrage dynamique au niveau opérationnel. Plus précisément, il propose une approche proactive (réagissant en temps réel) lors de l'engagement d'une liste d'OFs et lors de l'arrivée d'un OF sur un poste de travail. ADEL propose des ajustements en ayant une vision globale de la ligne d'assemblage.

3. Contexte industriel

Les grands groupes industriels utilisent des outils et des méthodes héritées du projet POLARIS, de 1956, de l'armée américaine pour optimiser la fabrication des missiles, et ont peu évolué depuis 60 ans. Ces outils permettent d'équilibrer les installations au niveau stratégique ou tactique. Au niveau opérationnel, les outils d'équilibrage sont confidentiel, voir inexistants lorsque nous descendons au niveau du poste de travail.

Dans l'industrie automobile, chez PSA, ce processus est entièrement manuel. Depuis 2 ans, le groupe PSA réorganise ses lignes d'assemblage en Unités Autonomes de Production (UAP). Ces unités regroupent un pool d'opérateurs, un responsable et un équilibreur. En jouant sur l'esprit d'équipe et la collaboration, le groupe PSA espére ainsi gagner en flexibilité en donnant à ses équipes les moyens de s'auto-organiser et d'optimiser ainsi la capacité de production au jour le jour. Cependant, il n'existe aucun outil informatique pour proposer des améliorations ou pour vérifier que l'équilibrage, défini collectivement, respecte les contraintes d'assemblage les plus élémentaires  comme les contraintes de précédence (Exemple: positionner un joint d'étanchéité avant de fixer l'essuie-glace). Le groupe PSA a tenté de définir avec le LIMOS (Laboratoire d'Informatique, de Modélisation et d'Optimisation des Systèmes), jusqu'en 2007, un outil capable d'équilibrer automatiquement les lignes d'assemblage. Malheureusement, le faible nombre de contraintes prises en compte, la grande puissance de calcul nécessaire et les solutions trop éloignées des installations existantes n'ont pas permis au groupe PSA de passer d'un prototype à l'outil industriel.

Dans l'industrie aéronautique, chez Airbus, ce processus est "semi-automatique". Le groupe Airbus a développé un outil capable de proposer un équilibrage minimisant et lissant l'utilisation des ressources humaines (Airbus Visual Line). Chaque atelier dispose d'un bureau des méthodes constitué de quelques personnes. Ce bureau est en charge de paramétrer, d'utiliser l'outil, de vérifier la faisabilité des solutions et de mettre en pratique la solution recommandées. L'équilibrage est ensuite réajusté par les responsables de ligne en cas d'aléas. Cependant, aucun outil d'aide à la décision n'existe pour aider le responsable de ligne à prendre les bonnes décisions.

De manière générale, les grands groupes fonctionnent selon l'un ou l'autre des modes décrits ci-dessus avec ou sans outils. Et, les PME ou les PMI n'utilisent pas ou peu d'outils d'équilibrage. Elles s'orientent davantage vers des outils de gestion de projets. Elles s’appuient également beaucoup sur les capacités maximales de production des machines-outils disponibles dans leur atelier ou sur les temps gammes des tâches réalisées par les opérateurs. Quand survient une montée en cadence, les PME / PMI ne disposent pas toujours de suffisamment d'éléments pour savoir si elles peuvent absorber l'augmentation de charge sans recourir à du personnel supplémentaire. A l'inverse, quand survient une baisse de cadence, elles ne savent pas toujours comment ajuster le personnel à cette nouvelle charge. De façon plus globale, l'organisation des ateliers et le dimensionnement humain s'effectuent à l'expérience.

Pourtant, une bonne maîtrise des outils d'équilibrage fournirait aux entrepreneurs des indicateurs sur le niveau maximal de la capacité de production, sur le niveau de formation juste nécessaire pour garantir une polyvalence de ses opérateurs, sur les moyens juste nécessaires humains ou matériels à mettre en place pour répondre aux attentes des clients et pour absorber les aléas et les variations commerciales.

Pour éviter qu'un entrepreneur se retrouve démuni face à une montée en cadence et à l'absence, pour raison de santé, d'un homme clé du processus, une bonne maîtrise des outils d'équilibrage lui permettrait de planifier des formations afin de suppléer l'homme en question et de proposer une organisation "dégradée" capable de fournir les commandes attendues par les clients. De plus, les outils lui permettraient également de connaître précisément sa capacité maximale et de trouver des solutions peu onéreuses pour l'augmentation de la cadence.

4. Contexte académique

Le domaine de la recherche opérationnelle est active dans le secteur. Les modèles proposés par les laboratoires de recherche se heurtent à la difficulté de la mise en place dans le monde industriel. Ceci résulte par le fait que les modèles simplifient la situation réelle en négligeant certaines contraintes, en considérant que les données fournies sont réalistes et correctement renseignées. La phase dynamique du problème est peu abordée dans la littérature et s'apparente davantage au domaine du séquencement de produits à fabriquer. Pour remédier au problème, la recherche opérationnelle s'oriente vers des approches couplant l'équilibrage et l'ordonnancement. Ces approches sont encore marginales et ne sont pas exploitées à des fins industrielles.

5. Planning sur 12 mois à compter du 1° Octobre 2016

• Octobre 2016 :
  • Etat de l'art industriel et académique
  • Analyse de l'existant, recueil des besoins et de données chez le partenaire industriel
• Novembre 2016 à Janvier 2017 :
  • Etude d'une ou plusieurs méthodes en relation avec le partenaire industriel
  • Réalisation de simulations pour montrer les gains de la méthode sur l'existant pour le partenaire industriel
• Février 2017 à Juillet 2017 :
  • Etat de l'art académique et écriture d'un article scientifique
  • Consolidation et perfectionnement de la ou des méthode(s)
  • Ecriture d'un article scientifique décrivant la solution adoptée
• Juin 2017 à Septembre 2017 :
  • Test d'une méthode en condition réelle
  • Développement d'un prototype pour automatiser la méthode et mise en place en condition réelle chez le partenaire industriel

6. Perspectives

ADEL est une première étape vers la définition d'une méthode innovante, générique et "low tech" offrant les services d'un bureau des méthodes tel qu'existant dans de grands groupes pour les TPE, PME ou PMI. Cette méthode vise à faciliter la flexibilité et l'agilité des entreprises face aux aléas et aux variations commerciales.

Au-delà d'ADEL, le but du projet est de fournir un assistant virtuel industriel de poche remplaçant le bureau des méthodes pour l'équilibrage d'un atelier ou d'une ligne d'assemblage. Il proposerait des solutions de contournement lors de l'apparition d'un aléa (absence d'un opérateur clé, panne matériel, changement du plan de production, ...). Il préconiserait des améliorations (formation, réorganisation d'atelier, achat de matériel, ...) en vue d'augmenter la capacité de production en limitant les investissements. Il étudierait les différentes options offertes à un entrepreneur en cas de baisse de cadence.

7. Recherche de partenariats industriels pour ajuster le projet aux besoins industriels

Le partenaire industriel va permette d'ajuster le projet aux besoins industriels.

Besoin d'un partenaire industriel pour:

• Accéder et visiter ses installations,
• Disposer d'un ou plusieurs interlocuteurs pour échanger à tout moment sur le projet,
• Echanger sur leurs problématiques concernant l'équilibrage des charges de travail,
• Echanger sur la solution proposée par ce projet,
• Accéder aux données de production les plus réalistes pour valider le projet,
• Pouvoir tester la méthode en condition réelle.

L'investissement des partenaires industriels s'effectue en temps (nombre de jours à négocier). Les contreparties et le détail du partenariat seront ajustés.