The University of Iowa Industrial Engineering Department

Contribution à une méthodologie de conception de produits à forte diversité

Bruno Agard

sous la directionde

Michel Tollenaere

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Plan

I - ProblématiqueII - Contribution méthodologique

(Cas d'étude)III - Conclusion et perspectives

I - Problématique

4/48

Quelques chiffres

Ford T 1908 1 modèle uniqueRenault 4 1963 11 variantesRenault 16 1971 6 000 variantesRenault 18 1982 60 000 variantesRenault 25 1989 120 000 variantesPeugeot 306 1998 175 000 variantes

[Tarondeau, 1998], [Fouque, 1999]

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Faisceau électriqueC1

C3

C7

C4

C5C8 C9.

C10

C6.

C2

C1 Connecteur

E7

E1

E4

E3

E6

E2

E8

E5

E2 Epissure

D1 D2D3 D5 D7

D4

D1 Dérivation

D6

D8

Fils

J

C C’

F’

FH

H’

B

A

E

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Diversité des faisceaux électriques• Au niveau des composants

– 400 références de câbles,– 120 connecteurs,– 50 dérivations,

• 15 fonctions différentes (1 à 9 versions)– soit une combinatoire potentielle de 7 millions de

faisceaux électriques différents !

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Diversité des besoins clients

ABS

Clim

3 portes

5 portes

Lecteur Cd

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Diversité des besoins en composants

composants

LVE Avant

LVE Arrière

ABS 1

ABS 2

Fonctions du produit

Variantes exclusives

Implication

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Diversité des process

Ensemble des process candidats

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Partage de la représentation du produit

Diversité fonctionnelle

Diversité technique

Diversité process

Besoins des clients

Produits mis sur le marché

[Martin et Ishii, 1996]

choix stratégiques de la diversité

Différenciation perceptuelle :• service,• offres promotionnelles,• politiques commerciales

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Cas industriels

• Schneider Electric High Voltage (transformateurs HT / MT)– Conception modulaire des produits– Différenciation perceptuelle– Standardisation des composants

• Auxitrol (capteurs de température)– Conception modulaire des produits– Composants paramétrables

• VALEO (faisceaux électriques automobiles)– Standardisation (faisceaux enveloppe)

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Apports constatés

Schn

eide

rEl

ectri

c H

V

Aux

itrol

VA

LEO

Diminution du temps et du coût de développement • •Diminution du nombre de références à traiter •Augmentation de la taille des séries •Augmentation de la productivité •Simplification de la maintenance •Simplification du process (livraison synchrone) •Diminution du temps de fourniture des devis •Diminution du temps de création de gammes defabrication •

Diminution du temps de facturation •

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Diversité fonctionnelle - technique

ABS

Clim

3 portes

5 portes

Lecteur Cd

Diversité fonctionnelle

Diversité technique

LVE Avant

LVE Arrière

ABS 1

ABS 2Variantes exclusives

Implication

Personnalisation par l'utilisateurDifférenciation perceptuelleStandardisation des composantsConception modulaire des produitsComposants paramétrablesStandardisation des produitsMéthodologies de conception pour la diversité

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Diversité technique - processProduction synchrone

Diversité technique Diversité process

LVE Avant

LVE Arrière

ABS 1

ABS 2Variantes exclusives

Implication

Standardisation des processDifférenciation au stade de la distributionResséquencementRestructuration des processusTechnologies de groupeGammes génériques d'assemblage

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Etat des lieux

ABS

Clim

3 portes

5 portes

Lecteur Cd

Production synchrone

Diversité fonctionnelle

Diversité technique Diversité process

LVE Avant

LVE Arrière

ABS 1

ABS 2Variantes exclusives

Implication

Pas de structuration de la démarche

II - Contribution méthodologique

Illustration sur un cas d'étude

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Cas d ’étude : contexte industriel

Délai de quelques heures

Commandes client

Production synchrone

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Contraintes du donneur d'ordres

• Contraintes produit :– propose un grande diversité des produits finis– exige des composants juste nécessaires

• Contraintes processus :– exige d'être livré en synchrone

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Contraintes du fournisseur

• Contraintes produit :– grande diversité du produit fini– de très nombreux composants

• Contraintes processus :– sites de proximité (réactif)– sites délocalisés (coûts de production meilleur marché)

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Problématique de diversité

• Ce que veut le donneur d'ordre :– au niveau logistique

être livré en synchrone

– au niveau du produitdes faisceaux électriques juste nécessaires

• Question du fournisseur– Comment produire un produit à forte diversité dans de

telles conditions ?

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Méthodologie proposée

1. Mise en place d'une action "Maîtrise de la diversité"2. Choix des indicateurs3. Analyse des besoins fonctionnels4. Création d'une structure fonctionnelle5. Création d'une structure technique6. Création des ensembles de process7. Recherche des solutions8. Choix d'une solution

1. Mise en place d'une action "Maîtrise de la diversité"

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Stratégie

• Décomposer les faisceaux électriques en Modules Industriels qui seront réalisés dans les sites délocalisés et produits sur stock

• Réaliser un assemblage final sur site de proximité

Réalisation des MI

Assemblage à la commande

Livraison synchrone

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Méthodologie proposée

1. Mise en place d'une action "Maîtrise de la diversité"2. Choix des indicateurs3. Analyse des besoins fonctionnels4. Création d'une structure fonctionnelle5. Création d'une structure technique6. Création des ensembles de process7. Recherche des solutions8. Choix d'une solution

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Choix des indicateurs

• Coût de gestion des références de Modules Industriels à gérer– proportionnel au nombre de sous assemblages réalisés

dans les sites délocalisés• Temps d'assemblage final

– dépend du nombre de MIs– dépend de la manière dont sont agencés les MIs– limité par le temps de synchronisation entre les deux

partenaires

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Méthodologie proposée

1. Mise en place d'une action "Maîtrise de la diversité"2. Choix des indicateurs3. Analyse des besoins fonctionnels4. Création d'une structure fonctionnelle5. Création d'une structure technique6. Création des ensembles de process7. Recherche des solutions8. Choix d'une solution

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• Centrée sur le produit :– identifier la manière dont chaque fonction doit être

satisfaitetaux de monte des options / associations entre optionsvaleur moyenne souhaitéedispersion souhaitée

σa(i) : dispersion des valeurs des attributs pour chaque caractéristique i à un instant donnéσt(i) : évolution des dispersions en fonction du temps pour chaquecaractéristique i

Attribut A

3- Analyse des besoins fonctionnels

TempsFuturPassé Présent

t1

Nombre de client

Valeur souhaitée

t2

Nombre de client

Valeur souhaitée

t3

Nombre de client

Valeur souhaitée

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3- Analyse des besoins fonctionnels

• Centrée sur le client:– définir un client type– définir plusieurs groupes de clients (Data Mining : clustering)

il pourra être judicieux de proposer plusieurs groupes de produits ciblés par groupes de clients

– sélectionner un ensemble / sous-ensemble de clients à satisfaire en priorité (Data Mining : classification)

ex : faire un produit haut de gamme pour une certaine catégorie de clients

– chiffrer les associations de demande des clients(DM association rules / analyse de paniers)

ex : si un client choisit l'option A et l'option B, alors dans 72% des cas il choisira aussi l'option C

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Méthodologie proposée

1. Mise en place d'une action "Maîtrise de la diversité"2. Choix des indicateurs3. Analyse des besoins fonctionnels4. Création d'une structure fonctionnelle5. Création d'une structure technique6. Création des ensembles de process7. Recherche des solutions8. Choix d'une solution

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4- Création d'une structure fonctionnelleAnalyse des besoins fonctionnels

Lafonction est-elle stable

?

Ily a une

variabilité dans le temps

?

non

oui

Variable dans le temps Variable entre produitsFonction stable

oui

σa et σt petit

Options et variantes

non σa grand

Fonction à versionner

oui σt grand

non

Lavariabilité

de la fonction peut-elle être assurée par une

conception robusteà faible coût d'

enveloppe?

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Méthodologie proposée

1. Mise en place d'une action "Maîtrise de la diversité"2. Choix des indicateurs3. Analyse des besoins fonctionnels4. Création d'une structure fonctionnelle5. Création d'une structure technique6. Création des ensembles de process7. Recherche des solutions8. Choix d'une solution

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5- Création d'une structure technique

Plate-forme commune /solutions techniques permanentes

oui

Tauxde monte

important et coût d'enveloppe

faible?

Fortecorrélation

dans la demande et coût d'enveloppe

faible?

non

Module enveloppe

oui

Module spécifique

non

Fonction stable Fonction à versionner

Variable dans le tempsVariable entre produits

Options et variantesVariantesOptions

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Méthodologie proposée

1. Mise en place d'une action "Maîtrise de la diversité"2. Choix des indicateurs3. Analyse des besoins fonctionnels4. Création d'une structure fonctionnelle5. Création d'une structure technique6. Création des ensembles de process7. Recherche des solutions8. Choix d'une solution

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Proposition

LVE Avant

LVE Arrière

ABS 1

ABS 2Variantes exclusives

Implication

Découpage fonctionnel

Découpage structurel

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C1

C3

C7

C4

C5

C8 C9.

C10

C6.

C2

E7

E1

E4

E3

E6

E2

E8

E5

D1 D2D3 D5 D7

D4C1

D1

E2

Connecteur

Dérivation

Epissure

Fils d ’un MF

J

C C’

F’

FH

H’

B

A

E

D6

D8

C7

Nouveaux modules

Définition des modules

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Nombre de MIs à produire

• Soit 4 fonctions à satisfaire A, B, C et D, en diversité totalenous devrons créer au maximum 24-1=15 MIs différents.A, B, C, D, AB, AC, AD, BC, BD, CD, ABC, ABD, ACD, BCD, ABCD

• Contraintes– A est une fonction obligatoire– B et C incompatibles

• Si un taux d'enveloppe est autorisé– standardisation / règles d'associations (Data Mining)

si (A et B) alors D dans 95 % des cas

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Méthodologie proposée

1. Mise en place d'une action "Maîtrise de la diversité"2. Choix des indicateurs3. Analyse des besoins fonctionnels4. Création d'une structure fonctionnelle5. Création d'une structure technique6. Création des ensembles de process7. Recherche des solutions8. Choix d'une solution

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7- Recherche des solutionsEvaluation des indicateurs

Produit :- Conception modulaire- Standardisation des composants

Process :- Standardisation du process- Reséquencement

- Report d'opérations- Inversion d'opérations

Reconceptionnon

oui

Solution valide

Lasolution est-elle

acceptable?

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7- Recherche des solutionsEvaluation des indicateurs

Produit :- Conception modulaire- Standardisation des composants

Process :- Standardisation du process- Reséquencement

- Report d'opérations- Inversion d'opérations

Reconceptionnon

oui

Solution valide

Lasolution est-elle

acceptable?

Coûts de gestion des références de MIs,Temps d'assemblage final

Le tempsd'assemblage final <

délai de synchronisation ?

Evaluation des indicateurs

Reconception

Solution valideProduit :- Conception modulaire- Standardisation des composants

Process :- Standardisation du process- Reséquencement

- Report d'opérations- Inversion d'opérations

Lasolution est-elle

acceptable?

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Premiers résultatsTemps d'assemblage final

Coût de gestion des MIs

n° de découpage0

Solution initiale

1

1ère proposition de découpage

2ème proposition de découpage

2 33ème proposition de découpage 4 5 6

Solution finale

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Application industrielle

FAISCEAU MODULE 1 Nœud sélectionné : 138 Temps : 1080.5 Coût : 2 600 000 Critère : 1203360FAISCEAU MODULE 2 Nœud sélectionné : 119 Temps : 368.5 Coût : 100 000 Critère : 1197120FAISCEAU MODULE 3 Nœud sélectionné : 41 Temps : 349.0 Coût : 100 000 Critère : 1128480FAISCEAU MODULE 4 Nœud sélectionné : 113 Temps : 269.5 Coût : 0 Critère : 948640FAISCEAU MODULE 5 Nœud sélectionné : 2 Temps : 263.0 Coût : 1 100 000 Critère : 939487.9

Itération n°1.........temps gagné : 1902.5 (ABS-ESP-1 BasicSkoda-1 Getriebe-1 Motorkuehlung-1)Itération n°2.........temps gagné : 1314.4 (Motorkuehlung-3 Motormodule-1)Itération n°3.........temps gagné : 549.4 (DWA-Horn-1 Nebelscheinwerfer-1 Motormodule-4)Itération n°4.........temps gagné : 379 (Motormodule-7 Motorkuehlung-6)

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Méthodologie proposée

1. Mise en place d'une action "Maîtrise de la diversité"2. Choix des indicateurs3. Analyse des besoins fonctionnels4. Création d'une structure fonctionnelle5. Création d'une structure technique6. Création des ensembles de process7. Recherche des solutions8. Choix d'une solution

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Découpage structurel

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60 63 66 69 72 75 78 81 84 87 90 93 96 99102

Itération

Tem

ps d

'ass

embl

age

final

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Coût

Découpage fonctionnel

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11Itération

Tem

ps d

'ass

embl

age

final

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

Coût

Découpage fonctionnel

0

5

10

15

20

25

30

76 71 66 61 56 51 46 41 36 31

Temps d'assemblage final

Coû

t de

délo

calis

atio

n

Découpage structurel

0

5

10

15

20

25

30

76 71 66 61 56 51 46 41 36 31

Temps d'assemblage final

Coû

t de

délo

calis

atio

n

Exploitation des résultats

Evolution du calcul

Coût de délocalisation

Découpage structurel

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60 63 66 69 72 75 78 81 84 87 90 93 96 99 102

Itération

Tem

ps d

'ass

embl

age

final

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Coût

Découpage fonctionnel

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Itération

Tem

ps d

'ass

embl

age

final

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

Coût

Découpage fonctionnel

0

5

10

15

20

25

30

76 71 66 61 56 51 46 41 36 31

Temps d'assemblage final

Coû

t de

délo

calis

atio

n

Découpage structurel

0

5

10

15

20

25

30

76 71 66 61 56 51 46 41 36 31

Temps d'assemblage final

Coû

t de

délo

calis

atio

n

Comparatif des deux stratégies de découpage

0

5

10

15

20

25

30

76 71 66 61 56 51 46 41 36 31

Temps d'assemblage final

Coû

t de

délo

calis

atio

n

Découpage structurelDécoupage fonctionnel

III - Conclusions et perspectives

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Conclusions

• Problématique de gestion de la diversité– problématique actuelle liée à l'évolution du marché– problématique transversale qui concerne différents

secteurs d'une même entreprise– la problématique révèle différents niveaux de diversité– différentes natures de contraintes (commerciales,

techniques, process)– des enjeux stratégiques, tactiques et économiques forts

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Conclusions

ABS

Clim

3 portes

5 portes

Lecteur Cd

Production synchrone

Diversité fonctionnelle

Diversité technique Diversité process

LVE Avant

LVE Arrière

ABS 1

ABS 2Variantes exclusives

Implication

Manque d'outils, de méthodologie globale

Application dans le cas des faisceaux électriques

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Perspectives (I)

• Méthodologie– Mesurer l'apport de la méthodologie grâce à des

indicateurs quantitatifsdéfinir des indicateurs pertinents

– Valider la méthodologie sur différents casclasses de problème

=> classes de solutions

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Perspectives (II)

• Qualité de la solution– Recherche de l'optimum global– Recherche d'une solution robuste

• Prise en compte des paramètres économiques globaux– évaluer l'effet enveloppe– standardisation

• Etude de la demande (Data Mining)

Contribution à une méthodologie de conception de produits à forte diversité

bruno.agard@gilco.inpg.fr

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38 031 Grenoble

http://gilco.inpg.fr/agard/