Ce qu'il faut absolument savoir sur la planification industrielle

La planification industrielle décrit avant tout un éventail de tâches aux multiples facettes. Elle commence – comme le suggèrent les termes usine et planification – par la conception de sites de production entièrement nouveaux. Mais où s’arrête-t-elle … ?

Pour le prestataire de planification professionnel, tout s’achève avec la fin de la mise en service. De nombreux auteurs spécialisés partagent cette vision. En voici deux exemples :

Or, c’est précisément là que tout commence pour l’exploitant de l’usine : à peine la production a-t-elle démarré que les premiers besoins de changement se dessinent …

Ces deux perspectives opposées montrent déjà combien il est difficile de donner au terme une signification universellement acceptée. Tandis que les planificateurs d’usine professionnels considèrent leur travail comme une vocation à caractère de grand projet, les exploitants voient généralement dans la planification industrielle une modification concrète et pertinente du système dont ils font partie au quotidien. Et ce changement doit naturellement être durable et positif ! Implicitement, on souhaite donc que des changements aussi radicaux ne se produisent pas trop souvent. On préfère des structures durablement viables, faciles à adapter sans nouveaux grands projets.

Cela explique aussi pourquoi l’apparence de nombreuses usines évolue avec le temps. Elles sont souvent agréables à regarder et éveillent une curiosité intuitive de les découvrir de l’intérieur – non seulement parce qu’elles allient fonctionnalité et esthétique ; non, c’est plutôt que les usines ont toujours été synonymes d’innovation et de progrès. Même les cheminées industrielles fumantes d’autrefois fascinaient les gens, bien qu’elles aient ancré l’idée, encore largement répandue, que les abords immédiats des usines sont peu attrayants. Mais avec une densité de population en constante augmentation, les usines doivent commencer à fonctionner en milieu urbain – voire l’enrichir. Peut-être les usines du futur ressembleront-elles même à celle esquissée ici comme vision d’une usine verticale ?

Autrement dit : l’essence de la planification industrielle dépasse largement ce que le terme nous révèle à première vue. La planification industrielle est un défi permanent pour chaque site de production. Elle exige une anticipation constante et la mise en œuvre des changements qui en découlent dans la chaîne de création de valeur des entreprises manufacturières.

Le terme « planification industrielle » est généralement associé aux changements suivants des systèmes de production :

Ce sont aussi les motifs les plus souvent cités pour mettre la planification industrielle à l’ordre du jour, c’est-à-dire pour que le sujet suscite un intérêt explicite. Dans ces phases de changement radicalement perceptible, on discute généralement aussi de sommes d’investissement exceptionnellement élevées. La planification industrielle entre ainsi dans le champ de vision de la direction de l’entreprise. Elle devient souvent un projet à part entière, parfois même gigantesque. Et en règle générale, on ne peut le mener à bien qu’avec une assistance externe.

Tout cela conduit à la perception répandue selon laquelle la planification industrielle devrait toujours être considérée comme un projet et que de tels efforts ne sont que rarement nécessaires.

Mais pourquoi en est-il ainsi ? Le changement technologique ne s’accélère-t-il pas sans cesse ? Est-il judicieux de répondre à une pression d’adaptation permanente par des projets de changement radicaux ? Ne vaudrait-il pas mieux traiter la planification industrielle comme un processus permanent et évaluer en continu les scénarios de changement possibles afin de pouvoir réagir rapidement et avec flexibilité ?

Mais même si les sciences de gestion présentent régulièrement de nouveaux concepts d’usine depuis des décennies, avec les modèles et méthodes nécessaires, la plupart des entreprises restent jusqu’ici, au sens propre, incapables de faire peau neuve. Réaliser sur un terrain vierge le rêve d’un nouveau site de production conçu selon les connaissances les plus récentes reste souvent économiquement irréaliste pendant des années, voire des décennies. Les transformations radicales ou les extensions sont très rarement la règle.

Il ne reste donc que la réorganisation des structures bâties existantes – autrement dit le déménagement. Or, cela semble être le seul champ d’action sans véritable caractère de planification industrielle. Quelques machines sont déplacées ou mises au rebut pour faire de la place aux nouvelles. Une telle démarche nécessite-t-elle vraiment une planification industrielle ?

Oui ! C’est précisément dans cette situation qu’il faut recourir à :

Chaque intervention dans les structures de l’usine les modifie, et cela vaut aussi bien pour le changement radical que pour le changement continu. Si on le néglige, des besoins de changement importants peuvent passer inaperçus. Le résultat final est une structure développée « naturellement », telle que chacun la redoute : personne n’en veut et personne ne peut la changer.

Les activités de planification dans une usine sont multiples. Dans la pratique surtout, il est souvent difficile de distinguer la planification industrielle des tâches de planification liées à l’exploitation de l’usine. Cette distinction est pourtant nécessaire, car les deux domaines doivent être clairement délimités sur le plan méthodique.

Une raison importante de cette différenciation est l’horizon de planification : pour l’exploitation de l’usine (c’est-à-dire la planification et le pilotage de la production), il se définit au jour le jour puis à court ou moyen terme, tandis que la planification industrielle s’inscrit plutôt dans le moyen à long terme et, par définition, ne se considère pas au quotidien. Il en résulte des exigences très différentes – d’une part en matière de méthodes et d’algorithmes, d’autre part en matière de données (numériques) et d’indicateurs de performance.

Alors que l’exploitation de l’usine s’appuie généralement sur les pièces individuelles, et donc sur les données de mouvement de chaque cycle du processus de fabrication correspondant, pour piloter l’utilisation optimale des ressources, les planificateurs d’usine considèrent les mouvements de matières à une résolution bien plus grossière. Leur approche consiste à considérer les structures des flux de matériaux dans leur ensemble et à la lumière de différents scénarios d’avenir, parfois très flous.

Là où les méthodes et modèles de pilotage s’orientent vers le taux d’utilisation des ressources et les temps de passage, les résultats de la planification industrielle se traduisent dans des layouts de production. Les indicateurs intéressants sont ici, par exemple, les efforts de transport attendus ou l’utilisation des surfaces.

Là où la planification de la production s’occupe de définir les tailles de lots de fabrication, les séquences d’ordres et les effectifs par équipe (ressources en personnel), les paramètres de conception de la planification d’implantation sont de nature fonctionnelle et géométrique : type, dimensions et position des objets d’implantation.

D’autre part, la planification et l’exploitation des usines doivent s’harmoniser, c’est pourquoi des modèles réunissant les deux sont nécessaires. La chaîne de valeur (value stream) peut servir ici de base précieuse. Dans ce modèle, on considère non seulement les processus, mais aussi les ressources. Si les processus changent de manière significative, les ressources doivent également être réexaminées, p. ex. en ce qui concerne la capacité (dimension) et la disposition (position dans le layout). La mise à jour continue des données de la chaîne de valeur peut ainsi amener à reconsidérer l’horizon de planification et provoquer le passage de la planification de la production à la planification industrielle.

La perception dominante de la planification industrielle comme planification de nouvelles installations, ou du moins comme transformation radicale de sites de production, se reflète également dans les modèles de démarche les plus répandus. En Allemagne, une directive de l’Association des ingénieurs allemands (VDI) revêt une importance particulière : la VDI 5200, qui décrit les cas de planification « construction neuve », « extension », « restructuration » et « démantèlement ». Elle définit pour l’essentiel un processus de planification industrielle en sept phases – « définition des objectifs », « établissement des bases du projet », « planification conceptuelle », « planification détaillée », « préparation de la réalisation », « suivi de la réalisation » et « accompagnement de la montée en cadence » – et intègre dans ces phases les prestations de l’architecte selon le barème d’honoraires allemand des architectes et ingénieurs (HOAI). Ce lien étroit entre prestations d’architecture et de planification industrielle témoigne déjà d’une focalisation sur les projets de planification de grande envergure.

Dans la majorité des cas, cependant, les usines évoluent moins radicalement, mais en continu, par petites étapes. Il est néanmoins utile de situer ces changements plus modestes dans un cadre de développement de l’usine ou du site. Ce cadre ne doit toutefois pas être trop strictement linéaire ; il doit permettre des itérations et différents niveaux de considération pour des changements de toute ampleur.

Cette complexité se décrit assez simplement dans un modèle bidimensionnel combinant phases de planification et étapes de planification :

Le « fil rouge » à travers ce cadre se caractérise par des boucles d’itération plus ou moins étendues. À chaque phase de planification, il faut parcourir une série d’étapes successives, méthodiquement fondées. Un tel modèle est plus universel, mais offre dans un cas concret une orientation moins précise que la directive allemande VDI 5200, par exemple.

L’objet de la planification industrielle est une usine entière, autrement dit un système sociotechnique complexe. Il est donc logique que la planification s’appuie sur des modèles. Dans le cas le plus simple, il s’agit d’un layout bidimensionnel sous forme de dessin, accompagné de diverses documentations complémentaires. Les modèles d’usine numériques sont le standard. Ils existent avec les niveaux de détail les plus variés, mais sont très souvent répartis entre plusieurs unités organisationnelles de l’entreprise. Un modèle numérique unique réunissant toutes les informations utiles à la planification industrielle relève généralement de l’illusion.

La planification industrielle doit donc pouvoir composer avec l’incomplétude, l’imprécision et même un manque relatif de clarté quant aux objectifs de planification et à leurs conditions-cadres. C’est notamment cette circonstance qui rend nécessaire l’utilisation de modèles hiérarchiques. Ces approches hiérarchiques s’illustrent le plus simplement par analogie avec un atlas mondial :

• La première page d’un grand atlas montre le monde entier ; des vues séparées présentent ensuite, sur les pages suivantes, des informations selon des perspectives plus spécifiques, p. ex. la topographie, les structures politiques ou les zones climatiques.
• Sur ces pages suivantes, la résolution change. Pour les cartes géographiques, cela se fait en modifiant l’échelle. Davantage de détails deviennent visibles. Des informations de niveau supérieur (p. ex. la zone climatique) déterminent jusqu’où la résolution est affinée pour une région donnée. Des cartes au niveau de détail d’un plan de ville n’ont aucun sens pour l’Arctique ou l’Antarctique, par exemple.
• Chaque résolution sert un objectif particulier : une carte politique du monde montre par exemple le nombre d’États d’une région et leur position relative, tandis que cette information est sans intérêt pour un plan de ville et y sera donc omise. En revanche, le plan de ville contient les noms de rues – une information tout simplement impossible à représenter sur une carte du monde.
• Pour pouvoir combiner ces différents niveaux de représentation, il faut un système de classification ; dans un atlas, c’est la table des matières et les renvois internes vers les cartes voisines ou les cartes à plus haute résolution.

Les modèles d’usine utiles suivent une hiérarchie similaire. Il existe différents niveaux, à résolution plus ou moins fine, qui remplissent chacun leur propre objectif (de planification). Tous les niveaux existent simultanément, mais le planificateur ne sait pas tout, sur chaque niveau, à chaque instant du processus de planification ; les connaissances grandissent.

Lors de la conception d’une usine, il n’y a donc rien à gagner à travailler dès le début au niveau de détail le plus élevé. Dans le cas d’une restructuration, en revanche, on peut partir de l’état existant, connu en détail. Il est préférable de suivre une approche top-down, en partant d’un layout global pour aller vers le détail. Il faut alors dériver les niveaux plus grossiers afin d’analyser les interdépendances d’ensemble comme base d’une nouvelle conception. Il n’est guère judicieux de vouloir éliminer des goulets d’étranglement logistiques en modifiant le système de transport si la stratégie produit et production suggère une intégration technologique, et donc une concentration locale des étapes de processus concernées. Les exigences qui en résultent doivent être évaluées au niveau de la structure de l’usine, ce qui débouche généralement sur des exigences nouvelles et différentes envers la logistique.

Il est possible de parcourir la hiérarchie dans les deux sens : du haut vers le bas et du bas vers le haut. La voie descendante (top-down) est celle du succès pour la conception d’une nouvelle usine, la voie ascendante (bottom-up) pour la restructuration. Pour traiter ces cas de planification, le cadre de phases et d’étapes de planification décrit ci-dessus peut être appliqué au modèle d’usine hiérarchique. Les notions centrales sont ici :

Les espaces d’implantation considérés deviennent de plus en plus petits au fil des phases de planification ; leurs objets d’implantation deviennent de plus en plus concrets. Le nombre total d’espaces et d’objets d’implantation à traiter augmente donc au cours de la planification.

L’ensemble du processus se répète depuis le début à chaque phase de planification, les deux dernières étapes – structuration et conception – gagnant toutefois en importance au fur et à mesure de l’avancement ; ce sont, au total, les tâches de planification d’implantation qui occupent le plus de temps.

Par conséquent, l’étendue des tâches du planificateur augmente au fil de la planification, car :

Cela s’accompagne d’une augmentation de l’expertise technique requise pour gérer les différents objets de planification. Dans le même temps, le rôle de la méthodologie de planification industrielle diminue. Autrement dit : plus on avance dans le processus de planification, plus le savoir et l’expérience de l’exploitant de l’usine prennent d’importance. C’est pour cette raison qu’au début de ce siècle s’est imposée la conviction que les approches participatives sont précieuses en planification industrielle. Non seulement les tâches peuvent être réparties sur davantage d’épaules, mais la qualité de la planification et l’acceptation de la solution, en particulier, s’en trouvent accrues. De plus, le temps nécessaire diminue.

L’effet principal est obtenu avec les standards de modélisation, car le modèle d’usine reflète les résultats de la planification industrielle avant le début de la réalisation proprement dite. Si le modèle d’usine est facilement compréhensible, les déficits de planification se repèrent aisément. Enfin et surtout, cela renforce l’acceptation, y compris pour des nécessités parfois perçues comme désagréables.

De nombreux praticiens citent les représentations photoréalistes de layouts d’usine virtuels en trois dimensions comme la mesure souhaitable de compréhensibilité. D’un point de vue méthodique, cependant, ce niveau n’est atteignable que vers la fin du processus de planification, c’est-à-dire pendant la phase de planification détaillée.

Dans le monde réel, en revanche, ce niveau de détail maximal est disponible pour les structures d’usine existantes. Il semble donc logique de modéliser les layouts existants en 3D ou équivalent, indépendamment des besoins actuels de planification industrielle, p. ex. comme plateforme de communication.

Et c’est précisément là qu’intervient la nécessité de standardisation : il s’agit avant tout de reconnaître les niveaux hiérarchiques nécessaires et de déterminer, pour chacun, le niveau d’information le plus approprié.

Les niveaux suivants ont fait leurs preuves dans la pratique, en partant du niveau d’information le plus élevé nécessaire :

Le poste de travail ou l’unité de fabrication est le plus petit objet d’implantation considéré en planification industrielle. Ils sont disposés dans des zones de production, elles-mêmes des systèmes de flux délimitables avec des interfaces définies vers la logistique d’approvisionnement et d’évacuation (p. ex. sas, zones de stockage, etc.). Ces zones sont à leur tour des objets d’implantation au sein d’un niveau de production. On développe ainsi un modèle du site complet, p. ex. sous forme de block layout.

Pour les visualisations en trois dimensions, les niveaux de production sont en outre situés dans des bâtiments.

La question peut-être la plus révélatrice quant aux bénéfices de la planification industrielle est : et après ?

Après des changements radicaux dans l’usine, chacun est naturellement heureux que le projet ait été mené à bien, et surtout que les difficultés de démarrage soient enfin derrière soi. Dans le bilan du projet, il n’est pas rare que les participants déplorent les efforts extraordinaires qui ont été nécessaires. Si l’on avait su, par exemple, quelles données sont nécessaires pour un tel projet, tout se serait déroulé avec bien moins de stress et de discussions compliquées. La seule détermination de l’état réel existant était déjà une tâche énorme. Et chacun jure naturellement qu’à l’avenir, les choses seront bien mieux abordées …

Et c’est précisément là le défi ! Les bénéfices de la planification industrielle ne découlent pas du fait qu’un système de production nouvellement planifié fonctionne enfin, mais de la capacité à reconnaître à temps le moment où la planification industrielle doit être mise activement à l’ordre du jour.

De nombreux projets de planification industrielle naissent de la pression de la souffrance, et non d’une réelle disposition au changement. Quelques exemples :

La question n’est alors souvent pas de savoir dans quelle mesure la planification réussira, mais si elle réussira tout court. Un bon résultat signifie que tout fonctionne à la fin et que le budget n’a pas été dépassé de manière démesurée. Puisque tout est neuf, tout ira aussi mieux. Mais s’en contenter, c’est gaspiller du potentiel. La nouveauté et les gains d’efficacité qui en résultent s’estompent rapidement. Des options d’action alternatives apparaissent en permanence. Il s’agit simplement de les reconnaître et de les évaluer.

Les indicateurs structurels sont ici d’une aide précieuse. Par exemple, les changements potentiels du layout de l’usine peuvent être évalués sur la base des chiffres issus du monitoring des flux de matériaux. À cette fin, les intensités actuelles des flux de matériaux (ou celles planifiées pour la période suivante) sont intégrées dans un modèle d’usine numérique, qui analyse ensuite le type de structure et les dépendances au sein du layout à différents niveaux de considération afin de visualiser les points de départ des changements.

L’animation illustre l’effet sur l’exemple d’une planification en block layout. L’indicateur structurel utilisé est l’effort de transport :

1. Dans le layout considéré, les services de fraisage et d’usinage complexe sont très éloignés l’un de l’autre.
2. Comme le montre la liste de priorités à droite, la méthode triangulaire modifiée implémentée dans le logiciel suggère de rapprocher ces deux services (n° 8 et 9).
3. Si un tel agencement peut être réalisé (p. ex. en déplaçant le service d’usinage complexe), l’effort de transport sera réduit.

Sans modèles ni méthodes de planification industrielle, un tel besoin de changement passe le plus souvent inaperçu, car il apparaît généralement de manière progressive sur plusieurs périodes. Ce n’est que lorsqu’un goulet d’étranglement affecte réellement l’exploitation qu’une pression à agir surgit soudainement. Le manque de place ou des transports internes excessifs avec un risque d’accident accru peuvent en être des indicateurs. Dans ce cas, la planification industrielle n’est utilisée que comme instrument réactif. Des efforts considérables doivent être investis, mais le résultat n’est rien de plus qu’un retour à des structures maîtrisables.

Contrairement à d’autres tâches conceptuelles à réaliser en continu, comme le développement de produits ou la planification et le pilotage de la production, il n’existe souvent pas d’unité organisationnelle dédiée à la planification industrielle dans les petites et moyennes entreprises. Ce manque d’institutionnalisation fait que la responsabilité de la planification de l’usine est généralement assumée directement par la direction de l’entreprise. Cela explique aussi le caractère de projet typique de ces activités de planification ; il est également d’usage de recourir à un accompagnement professionnel externe. C’est même impératif pour les projets de grande envergure. Les disciplines suivantes sont typiquement impliquées :

Les changements les plus fréquents se produisent cependant en dessous du seuil de ce qui est généralement perçu comme un projet de planification industrielle, à savoir là où la réorganisation ne concerne que des zones individuelles. Il ne s’agit alors que de tâches de structuration et de conception relevant de la phase de planification fine ou détaillée. Compte tenu de l’étendue des informations requises, il est indispensable d’impliquer plusieurs personnes de spécialisations différentes issues de la zone concernée elle-même. Elles peuvent alors analyser ensemble la structure et la conception du système de production.

De plus, la dynamique croissante de nombreux programmes de production exige une continuité dans la planification. Il semble judicieux d’appliquer ici le concept du KAIZEN et d’organiser ces tâches régulières de planification industrielle en petits groupes interdisciplinaires. L’expérience comme les études de gestion montrent que l’implication de personnes expérimentées des zones concernées améliore en particulier la qualité et l’acceptation d’une solution de planification. Cela fait gagner un temps précieux.

La planification industrielle n’est pas une tâche de projet ponctuelle, mais quelque chose qui préoccupe en permanence les entreprises manufacturières – ou du moins devrait les préoccuper. Cela ne signifie pas qu’il n’y a aucun projet en planification industrielle. Au contraire, la planification industrielle comprend d’innombrables projets qui se répètent à des intervalles variables. Ils sont généralement déclenchés par le lancement de nouveaux produits ou la disponibilité de nouvelles technologies, mais peuvent tout aussi bien découler de l’arrêt ou de la non-rentabilité de produits et de technologies.

Autrement dit, la planification industrielle est d’autant plus fréquemment nécessaire que le programme de production et la technologie de production évoluent de manière volatile et que la technologie de production a un impact spatial important. Dans une usine dédiée uniquement à l’assemblage de produits de petite série, par exemple, la gamme de produits, et donc le programme de production, change très fréquemment, mais la technologie n’est concernée que dans une moindre mesure. Les exigences spatiales de la technologie de production restent constantes sur des périodes relativement longues. C’est l’inverse dans des secteurs comme l’industrie chimique. Ici, un nouveau produit signifie généralement des installations nouvelles et importantes. Cela impacte fortement la structure de l’usine, mais se produit bien plus rarement que dans la fabrication d’appareils électroniques, par exemple, où les cycles d’innovation sont très courts.

Un autre facteur est bien sûr la croissance. Il ne faut pas seulement prêter attention à la croissance positive : la décroissance pose des défis particuliers à la planification industrielle. Des structures d’usine surdimensionnées sont démesurément coûteuses lorsque le taux d’utilisation est faible. De nombreux sites de production ont été victimes d’une croissance négative. Il faut laisser aux experts le soin d’évaluer dans quelle mesure cela peut être attribué à un manque d’activités de planification industrielle ; il n’en reste pas moins que ce sont les constructions neuves qui dominent la perception générale de la planification industrielle.

En résumé, on peut conclure que (pour une seule et même entreprise) la planification d’une usine entièrement nouvelle reste relativement rare. La plupart des tâches de planification industrielle découlent des nécessités du développement continu du site. C’est un point de plus en plus permanent à l’ordre du jour de nombreux responsables en ingénierie industrielle.