Organisation des systèmes manufacturiers

Organisation des systèmes manufacturiers

De nos jours, les industries manufacturières sont confrontées à de nombreux facteurs contraignants tels que la mondialisation économique se manifestant par l’interdépendance croissante des économies, l’intensification de la concurrence internationale, la globalisation des marchés et leur volatilité. De plus, la condition volatile des marchés économiques et l’avancée rapide de la technologie contraignent les acteurs des industries à adapter leurs systèmes manufacturiers à la nouvelle donne pour faire face aux défis imposés par la compétition des économies internationales. Pour faire face à un tel environnement incertain, de nouveaux concepts de système manufacturier émergent comme une alternative viable. Les systèmes manufacturiers transforment des matières premières en des produits finis. Les industries responsables de ces systèmes peuvent survivre si et seulement si leurs objectifs ultimes sont atteints, c’est-à-dire un gain en valeur sous forme de profit, de réputation et de parts de marché. L’environnement manufacturier a un impact important dans la performance d’un système manufacturier. Aujourd’hui, cet environnement est plus que stochastique, il est incertain. Le déclin de la production de masse des Etats-Unis a donné lieu à une variété d’approches mieux adaptées aux mutations rapides des années 80 de l’industrie manufacturière (Duguay et al., 1997). Plusieurs systèmes de production ont été proposés au fil des ans tels que les systèmes de production de masse, la production épurée (lean production), la production agile, la production de masse personnalisée, les systèmes manufacturiers flexibles (Flexible Manufacturing Systems (FMS)) et les systèmes manufacturiers reconfigurables (Reconfigurable Manufacturing Systems (RMS)). Des chercheurs indiquent que ce phénomène est dû à un nouvel environnement concurrentiel des industries manufacturières émergeant et imposant des changements systématiques dans la conception et la gestion des systèmes manufacturiers classiques (Molina et al., 2005). Ce faisant, un avantage concurrentiel dans la nouvelle économie mondiale appartiendra aux entreprises qui sont capables de répondre rapidement à la demande de produits personnalisés et de haute qualité de fabrication (Molina et al. 1998). Pour cette raison, les industriels s’orientent de plus en plus vers des systèmes de production capables de fabriquer des produits de bonne qualité à moindres coûts tout en respectant les délais de fabrication et de livraison. Pour faire face à un tel environnement incertain, le concept des FMS émerge comme une alternative viable aux systèmes de production classiques.

Systèmes manufacturiers 

Gershwin définit un système manufacturier, dans (Gershwin, 2002), consistant en un ensemble de machines, de moyens de transport, d’ordinateurs, d’entreposage, et d’autres éléments mis ensemble dans le but de fabriquer des produits. Ces systèmes manufacturiers sont constitués de plusieurs postes de travail en interaction. En général, deux classes de systèmes automatisés de production multipostes (Buzacott, 1982) sont rencontrées : (1) ligne de transfert automatique (automatic transfer-lines) et (2) le système manufacturier flexible (FMS). Dans une ligne de transfert automatique, les séquences des machines sont prédéfinies et gérées par un système de soutien automatisé pour la fabrication d’une très petite famille de pièces. Alors que les FMS ont la particularité d’être rapidement reconfigurables en fonction des contraintes de production, de maintenance et de sécurité. Ils sont des systèmes de production fortement automatisés et adaptés à la fabrication de différentes séries de produits et à des gammes de produits diverses.

La tendance actuelle des industriels est une orientation vers des systèmes manufacturiers de plus en plus flexibles qui ont la possibilité d’être adaptés rapidement à la fabrication de diverses gammes de produits à des coûts et des temps de maintenance moindres. Ceci permet aux décideurs de ces industries de faire face aux contraintes liées à l’environnement stochastique et incertain de ces systèmes.

Système manufacturier flexible (FMS

La flexibilité des systèmes manufacturiers est un concept complexe, multidimensionnel et difficile à cerner (Sethi et al., 1990). Ces derniers soutiennent que la flexibilité d’un système manufacturier est liée à sa capacité d’adaptabilité à son environnement. Dans son livre « Manufacturing Systems Engineering », Stanley B. Gershwin définit un système manufacturier flexible (FMS) comme étant un ensemble de machines, de système de transport, de pièces brutes, de systèmes d’entreposage et de système de commande (Gershwin, 2002). Selon ce dernier, le concept de flexibilité est lié à la capabilité du système manufacturier à fabriquer au moins deux types de pièces dans une période de temps spécifiée (Product Flexibility) ou bien de produire la même pièce en utilisant différentes configurations (Process Flexibility ou Multiple Route). Dans la même direction, pour clarifier ce concept de flexibilité des systèmes de production, Raj et al. (2008) affirment dans leur approche de modélisation des FMS, que cette nouvelle technologie des systèmes de production est conçue de telle sorte qu’elle doit être au même niveau d’efficacité qu’une ligne de transfert (Transfer-line) bien équilibrée et équivalent à la flexibilité d’un atelier à cheminements multiples (ACM) (Jobshop). Les ACM sont caractérisés par leur capacité à répondre aux variations des opérations de production et une variété de produits. L’objectif de ces systèmes est de minimiser le temps de production. Un FMS n’est pas seulement constitué de systèmes à commande numérique par calculateur (Computer Numerical Control (CNC)). Il intègre aussi du matériel de soutien comme des robots de manutention et des véhicules à guidage automatique (Automatic Guided Vehicles (AGVs)) et des systèmes de stockage et d’extraction (Automatic Storage and Retrieval System (AS/RS)) (Raj et al., 2008). Ce faisant, l’opérateur humain est appelé tous les jours à coopérer avec ces robots. De nos jours, on assiste à l’émergence de nouveaux types de robots collaboratifs occupant de plus en plus la place des humains à l’exécution de tâches répétitives, pénibles et peu attrayantes. Colgate et al. (1996) sont les premiers à proposer le concept du néologisme de coopération des robots avec l’opérateur humain « COBOT ». Pour plus de détails, le lecteur est référé aux travaux de (Duchaine et al., 2007). Ce dernier présente une nouvelle méthode pour rendre cette coopération plus transparente. Dans le même ordre d’idée, Akella et al. (1999) mentionnent que des dispositifs dotés d’intelligence (Intelligent Assist Devices IAD) sont conçus pour les lignes d’assemblage et permettent de réduire les problèmes d’ergonomie d’ordre physique et cognitif tout en améliorant la sécurité, la qualité et la productivité. Les travaux de Faber et al. (2015) fournissent la démonstration qu’un système de commande cognitif automatisé (Cognitive Control Unit (CCU) ; Graph-based Assembly  Sequence Planer (GASP)) permet d’optimiser les conditions de travail ergonomiques pour l’opérateur humain dans des situations de coopération homme-robot. Cependant, la recherche sur les impacts en santé et sécurité au travail des robots collaboratifs est émergente (Jocelyn et al., 2017). Des changements technologiques s’observent tous les jours, mais on ne sait pas leur impact d’aujourd’hui et demain sur la SST. Cette problématique mérite d’être adressée urgemment.