Ordonnancement avancé : ce qu’un planning doit satisfaire

Elle suppose que vous connaissez votre procédé et que vous n’avez jamais acheté de logiciel d’ordonnancement.

Les contraintes d’ordonnancement qu’une vraie ligne doit satisfaire

Commencez par les contraintes, car le logiciel n’a d’intérêt que dans la mesure où il sait les représenter. Une machine fait tourner un ordre à la fois, et le temps pour passer de l’ordre en cours au suivant dépend le plus souvent de la paire d’ordres concernée. D’une couleur claire vers une foncée, c’est un essuyage ; d’une foncée vers une claire, c’est une purge et un nettoyage. C’est cela, un changement de série dépendant de la séquence : le temps de changement n’est pas une propriété d’une opération mais d’un couple d’opérations sur une ressource donnée, puisque le même changement de couleur ne coûte pas la même chose sur une grande presse et sur une petite, et que sur certaines lignes il dépend aussi de l’état de la machine. C’est la contrainte la plus souvent absente du système de gestion, et c’est pourquoi un plan sorti de l’ERP ressemble si souvent à une liste triée plutôt qu’à une séquence.

Viennent ensuite les contraintes qui ne sont pas rattachées à une seule machine, et qui, sur bien des lignes, serrent plus fort que la matrice de changements. Une matrice, un moule ou un banc d’essai ne peut être qu’à un endroit à la fois : deux cellules capables chacune de faire l’ordre ne peuvent donc pas le faire toutes les deux. Un opérateur habilité est le même genre de ressource rare : trois personnes présentes sur l’équipe dont une seule certifiée pour la classe de soudure, et cette classe a une capacité de un. L’air comprimé, un four ou un pont roulant contraignent à l’échelle d’une zone : deux ordres qui passent individuellement peuvent ne pas passer ensemble.

La disponibilité matière est à la fois une condition dure et une donnée d’entrée molle. L’ordre ne peut pas démarrer avant l’arrivée du composant, mais la date d’arrivée est une promesse de fournisseur, avec la fiabilité qui lui est propre. Le planning devrait donc montrer quels ordres dépendent d’une livraison qui n’est pas encore entrée, pour que l’exposition soit visible sur le plan plutôt que noyée dans une moyenne de délai et découverte le matin où la matière n’arrive pas.

Les calendriers portent plus de choses qu’on ne le croit. Les régimes d’équipe diffèrent par zone et non par usine : le traitement thermique tourne la nuit, l’assemblage non, et un changement de série du vendredi qui ne peut pas être terminé avant la fin de l’équipe sera fait deux fois. Les fenêtres de maintenance, les jours fériés et l’arrêt annuel sont des périodes pendant lesquelles une ressource figure à l’inventaire des actifs sans être disponible pour la production.

Et il y a des règles procédé qui n’ont rien à voir avec la capacité. Polymérisation, séchage, refroidissement et quarantaine imposent des attentes minimales entre opérations, et souvent aussi des attentes maximales : polymériser au moins quatre heures, revêtir dans les vingt-quatre, utiliser la colle mélangée dans sa durée de vie en pot, laver la pièce avant l’apparition de la rouille superficielle. Un ordonnanceur qui comprend les attentes minimales mais pas les maximales produira, sans bruit, des plannings qui mettent de la matière au rebut. Certains couples d’opérations doivent s’enchaîner sans interruption parce que la pièce ne peut pas rester à demi finie ; certains lots doivent être constitués selon la taille d’une cuve et non selon une quantité demandée.

Pourquoi le calcul MRP produit des dates que personne ne peut tenir

Le MRP fait quelque chose de réellement utile, et ce n’est pas de l’ordonnancement. Il éclate la demande à travers les nomenclatures, la compense du stock et des ordres ouverts, décale d’un délai fixe par article, et vous dit quoi fabriquer ou acheter et à peu près quand lancer. Pour faire cela sur des milliers d’articles, il suppose que la capacité est disponible dès que l’arithmétique la réclame.

Cette hypothèse tombe en silence. Deux ordres veulent la presse à dix heures, et le MRP y place les deux. Le décalage de délai est un nombre fixé une fois, moyenne des temps d’attente, d’exécution et de transfert dans des conditions qui n’existent plus, et les changements de série sont soit absents, soit cachés à l’intérieur sous forme d’une provision forfaitaire indépendante de la séquence. Le résultat est arithmétiquement cohérent et physiquement irréalisable, ce qui est pire que faux, parce que dans le système cela a l’air juste.

L’atelier absorbe l’écart. Quelqu’un reséquence à la main, en général bien, avec un savoir logé dans une ou deux têtes, et le plan devient une suggestion. Tout ce qui en découle hérite de l’erreur : dates de livraison promises, calendrier des achats, affectation du personnel, le chiffre de capacité annoncé aux commerciaux. Quand un planificateur réagit en gonflant les délais, la protection est réelle et le coût aussi, car un délai gonflé, c’est du travail lancé trop tôt, qui devient de l’en-cours immobilisé entre les postes.

Le tableur qui remplace ces dates est un vrai progrès, avec un plafond. Il fonctionne parce que le planificateur garde en tête la matrice des changements et les conflits d’outillage, et il échoue à l’échelle, pendant ses congés, et sur la question de savoir ce qui casse si cette commande est acceptée.

Ce que change l’ordonnancement à capacité finie

L’ordonnancement à capacité finie retourne la question. Au lieu de demander quand une opération devrait démarrer si rien ne la gênait, il place les opérations sur des ressources déjà chargées, en respectant changements de série, calendriers, outillage et antériorités, et il en restitue les dates. Les dates deviennent un résultat, non plus une donnée d’entrée.

Les conséquences sont concrètes. La séquence sur chaque ressource est explicite, donc la matrice des changements peut être exploitée : là où le changement de série représente une part significative de la capacité disponible, regrouper les produits compatibles récupère des heures sans investissement. Savoir si c’est votre cas tient à un chiffre que vous pouvez mesurer cette semaine, et qu’il vaut mieux mesurer d’abord, car sur une ligne à changements de cinq minutes qui a un problème de matière, le séquencement ne récupère presque rien. Les goulots d’étranglement deviennent visibles comme des charges et non plus comme des opinions. Comme le plan est contraint, ajouter une commande montre ce qu’elle déplace, et c’est ce qui rend possible une promesse de livraison crédible.

Cela change aussi le lancement. Un plan à capacité infinie lance le travail aussi tôt que les décalages l’autorisent ; un plan fini lance quand la contrainte peut le prendre, ce qui fait baisser l’en-cours et raccourcit la distance entre le moment où un défaut est créé et celui où il est trouvé. Rien de tout cela n’est gratuit : le modèle doit être entretenu, et il ne vaut que ce que valent les temps qu’on y a mis.

Planification, ordonnancement et lancement en atelier sont trois métiers différents

Les confondre est la raison la plus fréquente pour laquelle un projet d’ordonnancement accouche de quelque chose que personne n’utilise. La planification travaille en semaines et en mois. Elle répond à la question de savoir si la demande est faisable globalement, s’il faut une deuxième équipe en mars, ce qu’on engage auprès des fournisseurs. L’unité est une famille et une semaine ; plus de précision serait fausse, puisque la demande ne l’est pas non plus.

L’ordonnancement travaille en heures et en jours. Il détermine la séquence sur chaque ressource pour les prochaines équipes, avec les changements de série que cette séquence implique, et c’est ce que l’APS désigne le plus précisément.

Le lancement en atelier travaille en minutes. Il détermine ce que l’opérateur de cette cellule démarre ensuite, compte tenu de l’arrêt, de la première pièce non conforme, de la matière qui n’est pas arrivée. Sa place est dans ce que l’opérateur regarde réellement — un pupitre MES, une liste de lancement, une séquence scotchée sur la machine — et l’essentiel est qu’il soit près du travail et autorisé à s’écarter du planning, parce que la réalité a voix au chapitre.

Le mode d’échec, c’est d’utiliser un outil à la mauvaise altitude : ordonnancer à la minute à trois semaines, ou dimensionner la capacité à partir d’une liste de lancement. L’autre, c’est d’interdire l’écart au niveau du lancement, ce qui fait du système un obstacle et garantit qu’il sera contourné.

Les données qu’exige un APS : gammes, temps de cycle, changements de série

Un moteur d’ordonnancement est un calcul sur vos données de base. Si les données sont décoratives, le résultat est décoratif et sûr de lui.

Les gammes doivent refléter la façon dont la pièce est réellement fabriquée, y compris les moyens alternatifs. Si un ordre peut tourner sur trois machines mais que la gamme n’en nomme qu’une, l’ordonnanceur y empile le travail et signale un goulot que vous n’avez pas. Si une gamme omet une opération qui a toujours lieu — un ébavurage, un contrôle, une attente de refroidissement — toutes les dates sont courtes d’autant.

Les temps de cycle doivent être mesurés et non hérités. Dans la plupart des ERP, les temps standard ont été saisis à la mise en service et reflètent un outil et un opérateur qui n’existent peut-être plus. Vous n’avez pas besoin de temps parfaits, seulement de temps dont l’erreur est petite et non biaisée : une gamme dont chaque opération est optimiste de la même marge se cumule en un planning faux d’une équipe entière à la fin de la semaine.

Les temps de changement de série sont la donnée le plus souvent totalement absente, et la plus précieuse. Une matrice complète de tous les couples de produits est rarement tenable. Ce qui marche, c’est de regrouper les produits en familles selon ce qui pilote réellement le changement — couleur, matière, outil, température, laize — et de définir des temps entre familles, avec des exceptions seulement là où elles comptent. Attendez-vous à tenir cette matrice famille à famille par groupe de ressources plutôt qu’une fois pour l’usine, car la même transition coûte rarement pareil sur deux machines différentes.

L’en-cours du moment est la partie que l’on oublie. Un planning pour demain part de l’état de l’atelier ce soir : ce qui est à demi fini, où il se trouve, ce qui est monté sur chaque machine. Si cet état est saisi en fin d’équipe depuis une feuille papier, l’ordonnanceur optimise une usine qui existait il y a des heures.

Les mauvaises données se signalent d’elles-mêmes. Une ressource toujours saturée et tout le reste inoccupé : en général, les gammes y canalisent le travail artificiellement. Les planificateurs forcent les mêmes ordres tous les jours : il manque une contrainte dans le modèle. Les ordres sont confirmés par paquets à la même minute : les confirmations sont retapées après coup et les heures de démarrage sont de la fiction. Le réflexe est de régler le moteur ; la cause est presque toujours dans les données de base.

Comment juger un planning

Le taux de livraison dans les délais est le résultat qui compte, mesuré contre la date donnée au client et non contre la dernière date interne révisée, faute de quoi le chiffre s’améliorera sans que l’expérience du client change.

Le total des heures de changement de série par semaine est la mesure la plus propre de l’effet réel du séquencement, et elle se convertit directement en capacité.

L’en-cours et le temps d’écoulement disent si le plan lance raisonnablement. Un planning qui améliore la livraison dans les délais en inondant l’atelier de lancements anticipés a simplement déplacé le problème dans les allées.

Le respect du planning — la part de ce qui était prévu pour une équipe qui a réellement tourné, dans la séquence prévue — est la mesure honnête de la crédibilité du plan. Un planning aux métriques théoriques excellentes que l’atelier a cessé de suivre avant midi est un document.

Le taux d’utilisation est le piège. Garder chaque machine occupée sur une non-contrainte produit du stock et non du débit, et une ligne chargée partout près de son plafond n’a plus rien pour absorber la variabilité : les files grossissent de façon non linéaire et les délais empirent à mesure que le chiffre d’utilisation s’améliore. Surveillez-le à la contrainte et ignorez-le largement ailleurs.

Politique de replanification et nervosité du planning

Un moteur capable de replanifier en quelques secondes invite à replanifier en permanence. Résistez-y. Si la séquence change chaque fois que quelque chose bouge, l’atelier apprend que le plan de huit heures n’est pas celui de dix heures, et se remet à faire tourner ce qui lui paraît sensé. Cette instabilité s’appelle la nervosité, et elle détruit la confiance plus vite qu’un planning médiocre.

Le schéma utilisable, c’est un horizon gelé et une politique. À l’intérieur de la fenêtre, la séquence ne change pas sauf blocage avéré, pour que les changements de série déjà entamés ne soient pas perdus ; au-delà, la réoptimisation est permise. La règle empirique est de ne pas replanifier plus souvent que la longueur de la fenêtre gelée, et de fixer cette fenêtre à partir de deux choses observables dans la zone : la durée d’un changement de série, et la fréquence d’arrivée d’un blocage avéré. Un atelier mécanique avec des ordres d’une heure et un conflit d’outillage presque tous les jours gèlera quelques heures et replanifiera chaque équipe ; une usine de procédé qui enchaîne des campagnes d’une semaine gèlera des jours. Dans les deux cas, les passes programmées sont complétées par des passes déclenchées par événement pour une panne machine, une livraison manquante ou une commande urgente.

Deux choses font tenir la politique. La liste des exceptions doit être explicite : ce qui compte comme raison de rompre le gel, et qui peut l’autoriser. Et quand le planning change effectivement, le chef d’équipe doit pouvoir voir pourquoi, car un changement inexpliqué se lit comme un logiciel peu fiable.

La place de l’APS à côté de l’ERP et du MES, et qui décide quoi

L’ERP détient le monde commercial et matière et il est la source de ce qu’il faut fabriquer et pour quand. L’APS détient la séquence : il prend la demande et la matière de l’ERP, les contraintes de son propre modèle, et l’état de l’atelier de l’exécution. Le MES détient l’exécution et son enregistrement, et il est aussi le capteur de l’APS, sans lequel l’ordonnanceur est aveugle au présent.

La boucle ne se referme que si elle tourne dans les deux sens : de l’APS vers le MES, c’est le planning ; du MES vers l’APS, c’est ce qui s’est réellement passé. Un fichier quotidien de confirmations suffit pour planifier demain et ne suffit pas pour replanifier cet après-midi.

Les responsabilités doivent être écrites avant la mise en service, car les disputes sont prévisibles. Qui peut modifier une date de besoin. Qui entretient la matrice des changements de série et les temps de cycle, et selon quel cycle de revue. Qui peut forcer la séquence au poste, et si ce forçage est enregistré. Quel système fait foi quand l’ERP et l’ordonnanceur ne sont pas d’accord sur le stock disponible. Laisser cela implicite est la raison habituelle pour laquelle une mise en œuvre techniquement saine s’enlise.

Mener une évaluation qui vous apprend quelque chose

Une démonstration éditeur sur des données éditeur prouve seulement que le logiciel fonctionne. Jugez-le plutôt sur votre usine ; l’exercice est peu coûteux si vous le cadrez.

Choisissez une zone réellement contrainte — changements de série significatifs, outillage partagé, commandes concurrentes — plutôt que l’usine entière, et prenez une période passée de quatre à huit semaines pour laquelle vous savez ce qui a tourné et ce qui a été livré en retard. Donnez au candidat les données de base que vous avez aujourd’hui, et non une version nettoyée pour l’essai, car l’état de vos données fait partie de ce que vous mesurez.

Demandez-lui ensuite de reconstituer un planning pour cette période, et comparez. Le modèle représente-t-il vos contraintes, ou faut-il lui simplifier les plus gênantes. Gère-t-il les attentes maximales aussi bien que les minimales, si votre procédé comporte une durée de conservation ou une durée de vie en pot. Combien de temps de changement de série sa séquence consomme-t-elle face à ce que vous avez réellement dépensé, et que dit-il des commandes que vous avez livrées en retard. Faites ensuite tourner les scénarios qui comptent : le goulot arrêté deux jours, une commande urgente en milieu de semaine, une livraison en retard d’une semaine.

Installez enfin un planificateur devant l’outil pendant une après-midi. La question n’est pas de savoir si le moteur est malin, mais si un humain peut voir pourquoi il a pris une décision et la corriger sans se battre avec l’outil ; un ordonnanceur avec lequel personne ne peut discuter est un ordonnanceur que personne n’utilisera. Demandez ce que coûte l’entretien du modèle quand un produit, une machine ou un temps de changement évolue, et en combien d’endroits. La plupart des plannings se dégradent non parce que le moteur avait tort, mais parce que personne n’a repris le modèle à la fin du projet.

La place de Meta Smart Factory

Les modules APS et MRP de Meta Smart Factory assurent la partie capacité finie de tout cela, sur un modèle de contraintes couvrant les changements de série dépendants de la séquence, l’outillage partagé, l’habilitation des opérateurs et des calendriers d’équipe par zone, avec des passes de scénario pour les perturbations ci-dessus. Comme ils se trouvent dans la même plateforme que le module MES, il n’y a pas de transfert de fichier nocturne entre l’exécution et l’ordonnanceur : l’état de l’atelier est donc aussi frais que le permettent vos points de confirmation et la discipline de déclaration de vos opérateurs. C’est une condition, pas un détail : si la moitié des confirmations sont saisies à la pause et que l’étape d’assemblage manuel n’a aucun point de scan, l’architecture ne vous sauve pas. Décider où se placent ces points est un travail de mise en œuvre, pas un sous-produit de celle-ci. L’interface avec l’ERP pour les ordres, les nomenclatures et les confirmations fait partie du même travail.

Les éléments qui décident si tout cela fonctionne ne sont pas les nôtres à fournir : des temps de cycle mesurés, une matrice de changements de série dont quelqu’un est propriétaire, des gammes conformes à la façon dont la pièce est réellement fabriquée, et une politique de replanification écrite. Si vous en êtes au début, la première étape utile n’est pas une démonstration mais la comparaison historique décrite plus haut, sur une seule zone contrainte, avec vos données telles qu’elles sont.