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1. Pilotage de flux dans les chaînes logistiques

1.4. POLITIQUES DE PILOTAGE DE FLUX

1.4.2. Politiques de stock nominal

La politique de stock nominal (base stock policy) est parmi les politiques d’approvisionnement et de

stockage les plus souvent étudiées dans la littérature. En appliquant une politique de stock nominal, le

réapprovisionnement du stock est déclenché pour ramener la position de stock à un niveau S en

permanence. La politique de stock nominal est aussi appelée politique avec niveau de recomplètement S

(order-up-to-S policy) ou politique S (S policy).

La politique de stock nominal à inventaire permanent déclenche le réapprovisionnement du stock lorsque

la position de stock devient inférieure au niveau S, c’est-à-dire chaque fois qu’une demande arrive. La

quantité commandée dans chaque déclenchement est égale à la différence entre la position de stock et le

niveau S. Par conséquent, la quantité commandée est exactement la quantité de demande. Dans le cas de

demande unitaire, la politique de stock nominal devient un cas particulier de la politique (s, S) avec

s = S – 1 et de la politique (R, Q) avec R = S – 1 et Q = 1. Notons qu’ici une demande unitaire peut aussi

être définie comme une quantité entière et fixe de produits. Appliquée à ces types de systèmes, la

politique de stock nominal est souvent notée (S – 1, S) et parfois appelée politique d’approvisionnement

un-à-un (one-to-one replenishment policy).

L’application de la politique de stock nominal se rencontre dans les systèmes où le coût de commande est

négligeable par rapport aux autres coûts. Par exemple, quand chaque unité dans le stock est de valeur, les

coûts de stockage et de rupture dominent forcement les coûts fixes de commande. Parallèlement, pour les

produits ayant un taux de demande faible, les économies liées au système rendent l’utilisation de lots de

grande taille peu intéressante. En outre, dans certains cas, les demandes et les livraisons provenant des

fournisseurs sont d’une quantité fixe déterminée par exemple par les contraintes du système de transport.

Pour ces types de systèmes, les demandes unitaires et les commandes unitaires avec Q = 1 ont un sens en

termes de cette quantité fixe. Pour la plupart des systèmes mono-étage ayant des coûts de commande

négligeables et des demandes aléatoires et stationnaires, une politique de stock nominal est optimale par

rapport aux coûts moyens de stockage et de rupture.

Selon la politique de stock nominal, la position de stock reste constante au niveau S appelé le niveau de

stock nominal (Figure 1.8) : à l’état initial, le stock contient un nombre de produits égal au niveau de

stock nominal S (la position de stock est aussi égale au niveau de stock nominal S), ensuite, l’arrivée de

chaque demande déclenche instantanément une commande dont la quantité est exactement la quantité de

demande pour ramener la position de stock au niveau de stock nominal S. Le niveau de stock nominal S

détermine ainsi le niveau maximal du stock.

Figure 1.8. Évolution du stock avec la politique (S – 1, S)

1.4.2.1. Systèmes de stock nominal multi-étages

La politique de stock nominal est utilisée pour gérer des stocks mono-étage ainsi que multi-étages. En

appliquant une politique de stock nominal du type installation pour chaque étage d’un système à structure

linéaire, l’arrivée d’une demande finale déclenche simultanément une demande pour chaque étage en

amont. La Figure 1.9 illustre le fonctionnement de la politique de stock nominal (S – 1, S) dans un

système à deux étages de production/stockage

1

. Donc, la politique de stock nominal permet de réagir

rapidement à la demande finale provenant des clients. Par contre, si un étage est perturbé pour une raison

quelconque, la politique de stock nominal augmente inutilement le nombre d’en-cours dans le système.

1 Dans les systèmes de stockage multi-échelons, l’étage « 1 » représente souvent le dernier étage donc l’étage des produits finis. Similairement, dans les systèmes MRP et pour les nomenclatures, les produits finis sont au niveau « 0 ». Par la suite, nous utilisons la convention inverse : pour un système à n étage, l’étage « 0 » représente les matières premières et l’étage « n » représente les produits finis. Pour un étage i, les étages en amont sont les étages

i – 1, i – 2,…,0 et les étages en aval sont les étage i + 1, i + 2,…,n.

t

S S -1

Figure 1.9. Politique de stock nominal (S – 1, S) dans un système à deux étages

Dans un système à structure linéaire, une politique de stock nominal du type installation donnée peut

toujours être remplacée par une politique de stock nominal du type échelon équivalente en termes de

dates de déclenchement des commandes de réapprovisionnement. En outre, une politique de stock

nominal du type échelon déclenche aussi simultanément une demande pour chaque étage à l’arrivée d’une

demande finale. Par conséquent, contrairement à une politique (R, Q) du type échelon, une politique de

stock nominal du type échelon donnée peut toujours être remplacée par une politique de stock nominal du

type installation équivalente (Axsater et Rosling, 1993). Pour un critère de performance donné, la

meilleure politique du type échelon et la meilleure politique du type installation sont alors équivalentes.

Considérons un système à n étages. Soit (S

2

)

in=1

une politique de stock nominal du type échelon avec S

i

non-décroissant pour i = n,…,1. La politique de stock nominal du type installation équivalente à (S

2

)

ni=1

est caractérisé par (S

2

)

ni=1

S

n

= S

n

et S

i

= S

i

S

i+1

pour i = n – 1,…,1.

Clark et Scarf (1960) analysent un système à structure linéaire ayant des délais de transport fixes. À

chaque étage, la gestion des stocks est accomplie suivant une politique de stock nominal du type échelon

à inventaire périodique. Dans un système à inventaire périodique, la politique de stock nominal

fonctionne comme une politique (T, S) avec T = 1. La demande finale qui s’étale sur plusieurs périodes

est aléatoire. La distribution de probabilité de la demande peut différer d’une période à l’autre. Les

demandes finales qui ne sont pas satisfaites sont retardées. Chaque unité de demande finale retardée

induit un coût unitaire de rupture par période. Le critère est de minimiser des coûts moyens de stockage et

de rupture du système multi-étages sur un nombre fini de périodes. Clark et Scarf (1960) montrent que les

valeurs optimales des niveaux de stock nominaux peuvent être obtenues par programmation dynamique.

Étage 1 Étage 2

Demandes

SF 1 IS 1 SF 2 IS 2

IS 0

SF i : Système de fabrication (SF) de l’étage i IS i : Installation de stock (IS) de l’étage i

: Accumulation des demandes non-satisfaites de l’étage i

: Point de control : Flux physique : Flux d’information

ADN 0 ADN 1 ADN 2

Le niveau de stock nominal de l’étage n est calculé en supposant que l’étage n – 1 est toujours en mesure

de satisfaire immédiatement la totalité d’une demande qui s’adresse à lui, c’est-à-dire en supposant que le

niveau de stock nominal de l’étage n est indépendant du niveau de stock nominal de l’étage n – 1. Les

occurrences des ruptures de stock à l’étage n – 1 ne sont pas exclues. Les coûts associés à ces ruptures

sont pris en compte en déterminant le niveau de stock nominal de l’étage n – 1. En supposant que le

niveau de stock nominal de l’étage n – 1 est indépendant du niveau de stock nominal de l’étage n – 2, le

niveau de stock nominal de l’étage n – 1 est calculé en minimisant la somme des coûts moyens de

stockage du système et des augmentations des coûts moyens de stockage et de rupture quand l’étage n – 1

n’est pas en mesure de satisfaire immédiatement la totalité d’une demande. En continuant la même

procédure, les niveaux de stock nominaux des étages i = n – 2, n – 3,…,1 peuvent être obtenus. Notons

que l’étage 0 est considéré comme un stock infini. Clark et Scarf (1960) montrent que la politique de

stock nominal du type échelon obtenue avec cette procédure qui se base sur la minimisation de n

fonctions convexes est en effet la meilleure politique qui minimise les coûts moyens du système. La

politique de stock nominal du type installation équivalant à cette politique du type échelon est alors la

meilleure politique du type installation.

Federgruen et Zipkin (1984) généralisent les résultats de Clark et Scarf (1960) pour un problème

comportant un nombre infini de périodes et des demandes stationnaires. Ils montrent qu’une politique de

stock nominal du type échelon stationnaire est optimale. Chen et Zheng (1994b) simplifient les

démonstrations d’optimalité et généralisent les résultats pour les systèmes à inventaire permanent. Notons

que l’algorithme de Clark et Scarf est applicable dans le cas des systèmes d’approvisionnement exogènes

et séquentiels (Zipkin, 2000 ; Gallego et Zipkin, 1999). L’algorithme de Clark et Scarf est utile pour

démontrer l’optimalité des politiques de stock nominal et des politiques similaires, mais limité sur le plan

informatique pour le calcul des niveaux de stock nominaux. Federgruen et Zipkin (1984) montrent que

dans un système à deux étages avec demande finale aléatoire suivant une loi normale, les valeurs

optimales des niveaux de stock nominaux peuvent être calculées. Pour les systèmes à structure linéaire

plus généraux, van Houtum et al. (1996) et Shang et Song (2003) proposent des techniques

approximatives.

Puisqu’un système d’assemblage peut être remplacé par un système à structure linéaire équivalent, les

résultats des systèmes à structure linéaire peuvent être généralisés pour les systèmes d’assemblage (Chen

et Zheng, 1994b). Les politiques de stock nominal ne sont pas nécessairement optimales pour les

systèmes de distribution similaires. Il existe des travaux analysant les systèmes de distribution sur base de

la technique proposée par Clark et Scarf (van Houtum, 2006). Une autre problématique liée est de

déterminer les valeurs optimales des niveaux de stock nominaux pour un système de distribution dans

lequel chaque installation de stock est gérée par une politique de stock nominal du type installation. Dans

ce but, Sherbrooke (1968) propose une méthode approximative (méthode METRIC). Pour plus de détails,

voir Axsater (2000a), Axsater (2003) et Zipkin (2000).