La gestion des opérations au sein du génie industriel

Définition officielle de l’Institute of Industrial Engineering (http://www.iienet2.org/Details.aspx?id=282) : "Industrial engineering is concerned with the design, improvement and installation of integrated systems of people, materials, information, equipment and energy. It draws upon specialized knowledge and skill in the mathematical, physical, and social sciences together with the principles and methods of engineering analysis and design, to specify, predict, and evaluate the results to be obtained from such systems."

Le génie industriel consiste donc à concevoir, mettre en œuvre, améliorer et gérer les systèmes de production de biens et services.

La lecture exacte serait «entreprises de production de biens et entreprises de service». En effet, une entreprise de service n’est pas forcément une entreprise de production de service.

Domaine d'application

Dans le domaine manufacturier (aéronautique, automobile, électroménager, électronique, etc...), l’ingénieur industriel conçoit le système de production qui va permettre de produire de manière sécuritaire et économique les produits conçus par l’ingénieur mécanicien, électricien ou autre, en utilisant des systèmes de commande de machines complexes, des robots conçus par l’ingénieur électrique, des réseaux informatiques et des automates conçus par des ingénieurs informaticiens.



Figure 1 : Les liens entre le génie industriel et les autres génies en production de biens



Dans le domaine des services (systèmes hospitaliers, entreprises de transport de biens ou de personnes), l’ingénieur industriel travaillera beaucoup à l’optimisation des services (optimisation des transports, optimisation des flux de produits, optimisation des routes et des tournées de véhicules, optimisation des salles d’opérations et des spécialistes). Il travaillera aussi beaucoup à la définition des horaires de travail dans les systèmes complexes (horaires du personnel hospitalier).

Le génie industriel et son histoire

On produit depuis la nuit des temps, mais longtemps, la production est restée une organisation artisanale, de compagnons ayant un grand savoir faire. La révolution industrielle1 du 18ème va mettre en place les éléments rendant possible l’émergence de l’organisation scientifique du travail (OST). C’est durant cette révolution industrielle que l’on développe les technologies principales dans les domaines du textile, de la chimie, de la construction, de la métallurgie et du verre. Pour prendre exemple dans les bouteilles de verre, la première entreprise de production de bouteilles en France date de 1290. Une entreprise comme Saint-Gobain (www.saintgobain.com) existe depuis 1665. Dès les années 1670, le procédé de production de verre est maitrisé. En 1870, on produit, en France seulement, 115 millions de bouteilles par an2. L’aire de la production artisanale finit au début du 19ème siècle. Un armurier français, Honoré Blanc, développe à la fin du 18ème le concept de pièces interchangeables dans la fabrication de fusils3. Schématiquement, il propose de produire des fusils si similaires les uns aux autres qu’il sera possible d’en fabriquer un nouveau à partir de fusils endommagés. Cela lui demande plusieurs progrès importants :
  • Nécessité de maîtriser la cotation fonctionnelle
  • Utilisation de formes et de gabarits
  • Diminution du savoir-faire au profit d’opérations moins spécialisées
Il va jusqu’à prétendre pouvoir fabriquer des fusils de meilleure qualité en utilisant les «ouvriers sans qualification du pays». Il convainc Napoléon de faire un essai, mais se retrouve confronté à deux oppositions majeures : l’académie des sciences qui n’est pas à l’origine de l’invention (et la repousse) et les corporations professionnelles qui y voient une menace pour leur pouvoir. Combattu, le projet sera abandonné, mais Thomas Jefferson, ambassadeur des États-Unis naissants à Paris et futur président des États-Unis va rencontrer Honoré Blanc. Il ramènera les idées de ce mode de fonctionnement et convaincra Éli Whitney, fabricant de machines agricoles de se lancer dans la production industrielle de mousquets avec ces principes. C’est le début de l’American system of manufacturing.
1 http://en.wikipedia.org/wiki/Industrial_Revolution
2 Merveilles de l’industrie, Guy Figuier, 1870, tome « industrie chimique », page 45
3 ALDER K : L’amnésie des armuriers français. Comment une innovation technologique majeure peut-elle tomber dans l’oubli ? La Recherche n°308 p78-84 1998.

American system of manufacturing

Durant le 19ème aux États-Unis principalement, se mettent en place les premières productions industrielles de produits manufacturés (assemblage de multiples composants fabriqués séparément). Des tentatives avaient été faites auparavant dans le domaine horloger principalement.

Les progrès faits dans les technologies de production de métaux, de mesure, d’usinage, conjointement à l’ouverture de nouveaux marchés (ouverture sur la Chine et le Japon), la mise en route de grands travaux (Canal de Suez, etc.), mettront en place tous les éléments d’une augmentation graduelle mais importante des besoins de production. En Europe, la production de fonte est multipliée par 10 entre les années 1850 et 19101.

L’accent n’est pas encore mis sur la recherche systématique de la productivité, et surtout, le travail reste fait par des personnes ayant des compétences techniques. C’est durant cette période que les premières formations en génie industriel apparaîtront.

Dans la fin du 19ème, Taylor va mettre en place les bases du «scientific management»2. Essentiellement, c’est la recherche de l’efficacité maximale de l’ouvrier au travail, qui passe par des mesures précises des vitesses de travail, des mouvements effectués, etc. Au cœur du «scientific management», on retrouve la séparation stricte entre l’organisation du travail (conception du poste, organisation, définition des phases, etc.) et le travail lui-même. L’opérateur n’a plus de rôle dans la définition de sa tâche et l’organisation de son travail. Il devient un exécutant pur.

1 Histoire des techniques, Bernard Gille, collection La pléiade, Paris 1978.
2 http://en.wikipedia.org/wiki/Frederick_Winslow_Taylor

Fordisme (ou taylorisme) : le mass production

Les travaux de Taylor et d’autres trouveront leur apogée dans la conception des premières lignes d’assemblage automobile Ford aux États Unis1, au début du 20ème.

Le taylorisme ou fordisme se traduira par une double décomposition du travail :

  • Décomposition horizontale et réduisant le travail de chaque opérateur à un minimum d’opérations élémentaires permettant un travail extrêmement répétitif permettant de bénéficier au maximum de l’effet d’apprentissage

  • Décomposition verticale en introduisant une lourde hiérarchie d’encadrement, chacun définissant le travail des autres.
Cette double décomposition façonnera la société américaine et introduira des caractéristiques durables qui perdureront largement au-delà des seuls systèmes de production :
  • Une lourdeur des niveaux hiérarchiques dans les organigrammes des sociétés

  • Une grande importance des syndicats par métier2 dans les industries de production de masse

  • Une déresponsabilisation des opérateurs vis-à-vis de la qualité et de toute opération autre que leur tâche précise
Le taylorisme et fordisme verront naître les disciplines de calcul des temps standards, de management des opérations, de l’ergonomie, etc.

Finalement, le symbole du taylorisme sera la ligne de production manufacturière en automobile, qui restera la norme durant toute la première moitié du 20ème siècle.

Le Fordisme se caractérisera aussi par une intégration verticale à outrance : une conception d’une entreprise monolithique intégrée, allant de la matière première au produit fini. Le modèle d’affaire est un modèle de production de masse et d’un investissement important dans le système de production rentabilisé par les économies d’échelle induit par la masse des produits identiques fabriqués.


1 http://fr.wikipedia.org/wiki/Henry_Ford
2 http://en.wikipedia.org/wiki/Craft_unionism

Le toyotisme (production flexible ?)

Le toyotisme se développera dans un contexte très conflictuel au Japon dans la fin des années 50. Pays en reconstruction, le Japon doit adapter son industrie aux contraintes du pays et le modèle de la Mass production ne peut s’appliquer dans un marché de petite taille. Deux ingénieurs, Taiichi Ohno1 et Shigeo Shingo2 et un statisticien américain W. Edwards Deming3 vont développer des méthodes d’organisation de production basées sur la production flexible : adapter les systèmes de production aux plus petites séries, en cherchant d’autres sources de gain que les économies d’échelles dues à la mass production, et en particulier:
  • Le concept de Just in Time (no delay),
  • Le kaizen (amélioration continue),
  • Le 5S (amélioration de l’environnement de travail),
  • Le SMED (réglage en moins de 10 minutes),
  • Les 5 zéros (zéro stock, zéro délai, zéro papier, zéro défaut, zéro panne),
  • Le Kanban et le flux tiré.
Ces méthodes s’adaptent à une production en plus petite série, où les économies sont obtenues non pas avec une économie d’échelle faite sur des opérations répétitives, mais en améliorant systématiquement tous les éléments du système.

L’énorme différence entre le fordisme et le toyotisme tient à la remise en cause de la décomposition verticale du travail. On rend dans le toyotisme l’initiative aux opérateurs qui prennent en charge une grande partie de la conception de leur tâche. Avec le SMED, ils assurent les réglages (contrairement à ce qui était fait dans le système fordiste), ils assurent la maintenance de premier niveau et l’entretien de leur machine (les 5S), ils participent activement à l’amélioration de leur poste (Kaizen, amélioration continue).

Schématiquement, on peut dire qu’en séparant le système de travail du système de commande, la science de «l’operation management» cherchait un point de fonctionnement optimal d’un système donné et essayait de stabiliser le système de production autour de ce point de fonctionnement. En revanche, le système Toyota va chercher à améliorer systématiquement le système, quitte à ne pas avoir le point de fonctionnement optimal.

Ce système, comme le fordisme-taylorisme, va largement dépasser la sphère de l’automobile pour se rependre dans toutes les entreprises manufacturières.

Durant les années 80, James Womack4 va étudier systématiquement toutes les entreprises automobiles du monde afin de comprendre pourquoi les entreprises américaines se faisaient dépasser par les entreprises japonaises dans le domaine automobile. Son livre synthèse, «the machine that changed the world»5 reste un ouvrage culte dans le domaine du génie industriel. Il reprendra à la façon américaine le toyotisme, sous la forme du Lean manufacturing.

1 http://fr.wikipedia.org/wiki/Taiichi_Ohno
2 http://en.wikipedia.org/wiki/Shigeo_Shingo
3 http://en.wikipedia.org/wiki/W._Edwards_Deming
4 http://www.lean.org/
5 The Machine That Changed the World Womack, James P.; Daniel T. Jones; and Daniel Roos, Publisher: Free Press, ISBN: 978-0-7432-9979-4

Théorie des contraintes

En 1984, Eliyahu M. Goldratt, (http://en.wikipedia.org/wiki/Eliyahu_M._Goldratt), consultant israélien écrit le fameux ouvrage "The Goal". Il sera traduit dans de nombreuses langues, et deviendra un livre culte. Globalement, "the Goal" est un roman au travers duquel Eliyahu M. Goldratt explique sa vision de l'amélioration des performances d'une organisation : Toutes les énergies doivent être tournées vers un but unique, améliorer le goulet d'étranglement qui limite les rentrées financières de l'entreprise.
À partir de là, il développe la théorie des contraintes (http://fr.wikipedia.org/wiki/Th%C3%A9orie_des_contraintes) qui peut aussi être étudiée sur le site de Hohmann (http://chohmann.free.fr/toc/toc.htm). On pourrait résumer simplement la théorie en disant que tout effort consenti par l'entreprise pour améliorer un processus qui n'est pas un goulot d'étranglement est en fait une perte sèche pour l'entreprise. Un des effets de bord de cette théorie sera la remise en cause de la manière de comptabiliser les inventaires dans les indicateurs de performance. Le but n'est pas de produire, mais de vendre. Un autre effet de bord sera une remise en cause systématique des approches dites "en silo" ou chacun essaye d'améliorer son propre sous système au profit d'approches plus systémiques où chacun se demande comment il contribue aux objectifs communs de l'organisation.
L'auteur étendra ensuite cette théorie, avec un logiciel OPT basé sur les contraintes (mais qui n'a jamais eu réellement de succès) et plusieurs ouvrages pour l'appliquer à d'autres secteurs que le manufacturing.
De fait, aucune activité de Eliyahu M. Goldratt n'aura d'impact comparable à son livre mythique, "The Goal", devenu livre de chevet de nombreux managers dans la fin du 20ième siècle.

Lean manufacturing

James Womack pose les bases du lean manufacturing dans une série d’ouvrages sur le « lean thinking », et autres applications du Lean. Pour l’essentiel, il reprend les éléments qu’il a décrits dans le livre « the machine that changed the world» comme étant les déterminants de la réussite des entreprises japonaises dans le secteur automobile.

C'est donc en quelque sorte la relecture du système Toyota par Womack. Il met l'accent sur la chasse systématique de tous les gaspillages. Chasse aux tâches inutiles (sans valeur ajoutée), chasse aux rebuts et autres coûts de non qualité, chasse aux stocks inutiles, etc.
On peut donc dire qu'il s'agit de baisser les coûts de production, à volume de production (throughput) constant.

Dans la fin des années 90, un chercheur du GERSICA Michel Freyssenet adoptera un point de vue radicalement différent, expliquant que c'est plutôt le modèle d'affaire (nature du produit, approche du marché, mode de rémunération, etc.) qui aboutissait au modèle japonais, et qu'en conséquence, il est illusoire de vouloir calquer ce modèle de production sur des modèles d'affaire différents. Ces analyses sont extrêmement pertinentes pour comprendre les limites de la transposition du lean manufacturing aux entreprises n'adoptant pas les mêmes modèles d'affaire. Le texte qu'il écrit s'intitulera avec humour Le monde qui a changé la machine

Mass customization

Le concept de mass customization est introduit comme une suite au toyotisme. Il s’agit de produire des produits personnalisés (bien au-delà de la production flexible ou plusieurs produits différents partageaient le même outil de production) de manière...
Introduit comme un clin d’œil en réponse au Mass Production, le Mass Customization peut être entendu de plusieurs manières différente, allant de :
  • La définition de produits modulaires à partir de composants standards de base, le plus souvent à l’aide d’un logiciel spécialisé (un configurateur). On trouve cela par exemple dans les meubles de cuisine, ou les vérandas.

  • La définition de produits spécifiques en jouant sur des jeux d’option ou de variation comme dans l’automobile,

  • La définition de produits spécifiques à partir de produits types, que l’on va modifier pour les adapter au besoin du client, comme dans le cas de vêtements adaptés.

Dans le dernier cas (principalement), on cherche à repousser au maximum la spécialisation dans le cycle de fabrication. Ce point du cycle de fabrication s’appelle le point de différentiation.

  • Avant ce point, il y a un seul produit (standard) qui peut être géré sur stock (beaucoup moins de variations puisque ce produit regroupe toutes les demandes de produits différentiés).

  • Après ce point, si le délai de fabrication est inférieur au délai du marché (délais accepté par le client) on peut fabriquer à la demande.

Le « Mass customization » ne correspond pas réellement à un modèle de production (comme le fordisme, taylorisme ou toyotisme), mais plutôt à une définition des produits.


Références :


http://www.managingchange.com/masscust/overview.htm
http://en.wikipedia.org/wiki/Mass_customization

Les grands domaines du génie industriel

Les trois grandes activités du génie industriel consistent à :
  • Concevoir les systèmes de production de biens ou de services

  • Améliorer les systèmes de production de biens et de services

  • Piloter les systèmes de production de biens et de services
La conception des systèmes fait appel aux méthodes et outils de l’automatisation, de la mesure de performance et de l’ergonomie pour la conception ergonomique et sécuritaire des postes de travail, aux méthodes d’implantation d’atelier et de conception d’usines. La conception du système inclue aussi la détermination des modes de conduite (flux poussé ou tiré), la détermination des règles de gestion (détermination des règles d’approvisionnement et de gestion des stocks).

L’amélioration des systèmes de production de biens et de service est une méthode basée sur l’observation des systèmes, la modélisation des flux et des processus, l’analyse des modèles. L’amélioration des systèmes fait donc appel aux méthodes de business process reingineering15 et outils de production à valeur ajoutée, incluant les méthodes 6-sigma, Kaizen, Smed, ainsi que les méthodes liées à la qualité.

La gestion de ces systèmes fait appel aux systèmes d’information et aux méthodes et outils de gestion des opérations, incluant toutes les étapes de planification des ressources, de gestion des approvisionnements et de gestion de la distribution.

La gestion des flux de matière, d’information et financier

Une entreprise manufacturière est schématiquement au confluent de 3 flux.

Les trois flux
Figure 1 : Les trois flux

  • Le flux d'information (en rouge)
    Essentiellement, il porte les commandes clients et les demandes d'approvisionnement. Évidement, on lui rattachera toute la gestion des clients (Customer Relashionship Management, CRM) et la gestion des fournisseurs et des achats
  • Le flux matière (en bleu),
    avec d'un coté les matières premières entrantes et de l'autre les produits finis
  • Le flux financier (en vert)
    Avec le paiement des fournisseurs et la facturation des clients

Globalement, le but de la gestion des opérations est d'orchestrer au mieux l'utilisation des ressources de l'entreprise pour optimiser le flux de matière, en tenant compte des flux d'information et des flux financiers.

Du point de vue "gestion des opérations", le commandes clients sont considérés comme des données (contrairement au marketting qui s'intéressera à agir sur les demandes clients).
De la même manière, les conditions financières liées aux achats (prix, délais de paiement, condition de paiement, etc.) seront considérés comme connus et seront éventuellement utilisés pour comparer différentes stratégies d'organisation des flux de produits.

Les grands noms du génie industriel

On peut distinguer 3 étapes : les précurseurs (qui ont rendu possible ou battît l’American system of production), la période du « tayolisme-Fordisme », la période récente.À COMPLÉTER


Les précurseurs (avant 1900)

  • Blanc Honoré (1736-1801)
Très peu de documents sur cet entrepreneur de Roanne en France, qui invente le premier les méthodes de tolérance et de mesure permettant de fabriquer des composants INTERCHANGEABLES. Il invente le concept de production industrielle et donc la mass production. Il cherche sans succès à promouvoir ses méthodes auprès de Napoléon. Dans un premier temps, Napoléon le soutient, mais le danger de mouvements sociaux (les ouvriers des corporations ressentant déjà le passage d'une production artisanale à une production industrielle comme une dégradation de leur rôle) pousse Napoléon à reculer. Thomas Jefferson (le futur président des US), ambassadeur en France rencontrera Honoré Blanc et de retour aux Amériques, il convaincra Eli Whitney (fabricant de machines agricoles) à se lancer dans la fabrication industrielle de mousquets. http://en.wikipedia.org/wiki/Honor%C3%A9_Blanc
  • Diderot (1713-1784)
Bien que cela puisse paraître curieux, l'encyclopédie de Diderot est la première publication en français décrivant en détail les techniques et méthodes industrielles de l'époque. Les planches de cette encyclopédie sont un excellent témoignage des moyens de cette époque. http://fr.wikipedia.org/wiki/Diderot
  • Smith Adam (1723-1790)
Le premier, économiste américain, pose les bases de la division du travail et de la productivité.Son œuvre principale est en ligne en Pdf. En particulier l'ouvrage de base sur "in Inquiry into the Nature And Causes of the Wealth of Nations". http://generation.feedbooks.com/book/210.pdf et http://fr.wikipedia.org/wiki/Adam_Smith
  • Whitney Eli (1765-1825)
Le premier à introduire réellement les méthodes de production industrielles à grande échelle. On lui a longtemps attribué la paternité de la "mass production" que l'on a récemment rendu à Honoré Blanc. http://en.wikipedia.org/wiki/Eli_Whitney


La charnière américaine (1900-1920)

  • Fayol Henri (1841-1925)
Alors que Taylor travaille sur l'organisation scientifique du travail manuel, Fayol se concentrera sur l'organisation des tâches de planification et de gestion. http://fr.wikipedia.org/wiki/Henri_Fayol. On peut citer >a HREF="http://www.annales.org/edit/gc/2000/gc12-2000/73-87.pdf"> un article intéressant>/A> sur sa vision du management (par Jean Louis Peaucelle)
  • Ford Henri (1863-1947)
Fonde avec la Ford T au début du vingtième siècle pose les base de la mass production. Avec Taylor, il pose les bases de l'organisation scientifique du travail. http://en.wikipedia.org/wiki/Henry_Ford
  • Gantt Henri (1861-1919)
Il met au point le fameux diagramme de Gantt si utile en planification des opérations. http://en.wikipedia.org/wiki/Henry_Gantt
  • Taylor, Frederick Winslow (1856-1915)
Ingénieur mécanicien, il fonde à la fin du 19ème l'organisation scientifique du travail. Il collabore avec Henri Ford sur les lignes de production. Son influence sur l'organisation des systèmes de production sera prépondérante. http://fr.wikipedia.org/wiki/Frederick_Winslow_Taylor
  • Sloan Alfred P. (1875-1966)
Alors que Henri Ford crée une entreprise monolithique extrêmement centralisée, Alfred Sloan amènera une vision plus décentralisée et découpée à Général Motor. Ce mode de gestion basé sur des objectifs ciblés permettra un rapide développement de GM. Cette approche sera plus critiquée au moment du passage au Lean Manufacturing. http://en.wikipedia.org/wiki/Alfred_Sloan


Le milieu et fin du vingtième siècle

  • Deming, William Edwards (1900-1993)
Père de nombreuses méthodes de gestion, il a fortement influencé les dirigeants Japonais dans la définition de ce que l'on a appelé les méthodes japonaises. Il laissera entre autre son nom à la roue de Deming. http://fr.wikipedia.org/wiki/William_Edwards_Deming
  • Goldratt Eliyahu M. (1945- )
Un des premiers GURU du management du 20ème siècle, il développe successivement la méthode OPT (Optimized Production Technology), puis la TOC (Theory Of Constraints). Il est l'auteur du livre "The Goal" (le But) qui popularise sous forme de nouvelle ses principes de management. http://en.wikipedia.org/wiki/Goldratt
  • Hohmann Christian
Français (Alsacien) ayant acquis une remarquable expérience au sein d'une compagnie japonaise sur les méthodes du lean manufacturing et maintenant depuis 1990 un remarquable site sur les méthodes japonaises. À lire et relire. http://chohmann.free.fr/auteur.htm

  • Shingo Shiego (1909-1990)
Ingénieur industriel japonais, à l'origine de nombreux travaux sur le SMED, le KAIZEN et autres méthodes dites "japonaises" http://en.wikipedia.org/wiki/Shigeo_Shingo
  • Ohno Taiichi (1912-1990)
Ingénieur industriel japonais, à l'origine de la méthode Toyota (fondateur des principes du Juste A Temps) http://fr.wikipedia.org/wiki/Taiichi_Ohno http://www.strategosinc.com/taiichi_ohno.htm
  • Womack Jim
Professeur au MIT, il organise dans les années 80 une formidable étude sur les modèles d'organisation industriels dans l'automobile. Il en sortira une compréhension des modèles japonais qu'il communiquera dans son livre "The système that changed the word". Il deviendra ensuite le guru du Lean manufacturing. http://www.lean.org

Divers

Les associations et les sociétés savantes pour la gestion des opérations


APICS : Advancing Productivity, Innovation and Competitive Success
Elle se définit comme The association for operation management. Active depuis 1957 dans la formation au management de la production, dans la certification des compétences et dans le développement des connaissances.
Certifications:
  • CPIM (Certified in Production and Inventory Management)

  • CIRM (Certified in Integrated Resource Management)

  • CFPIM (Certified Fellow in Production and Inventory Management)
Site de l'APICS international : http://www.apics.org/default.htm
Site du chapitre de Montreal : http://www.apicsmontreal.org/index.php
La France a développé une communauté CPIM avec un site intéressant: http://www.cpimdefrance.com/page2.asp?rec=216


ASLOG : Association française pour la logistique
Association œuvrant en France pour la diffusion des connaissances, la formation et l'amélioration des compétences en logistique et transport. Offre une librairie de documents (bibliothèque virtuelle) réservée aux abonnés. http://www.aslog.org/fr/index.php


IIE :Institute for Industrial Engeneering
Fondé en 1948, cet organisme fait la promotion du génie industriel dans toutes les branches de la société. Il a créé des congrès, des revues, bref, il est le cœur de la communauté.
Site de la société : http://www.iienet2.org/
Chapitres Canadiens : http://www.iienet2.org/chapterdirectory.aspx?id=1470


I4e2:International Institute for Innovation, Industrial Engineering and Entrepreneurship
Association promouvant le génie industriel au sens large et organisant le congrès IESM. Cette association gère aussi un journal de recherche en accès libre. http://www.i4e2.com/


Les publications en gestion des opérations

À COMPLÉTER