Typologie des structures de pilotage

Enfin, les systèmes de pilotage peuvent s’organiser selon diverses architectures. Nous établissons une description et une comparaison de chacun d’entre elles.

I.8.1. Structure centralisée

Il s’agit de l’approche la plus classique et la plus ancienne. Ici, toutes les ressources sont pilotées par un centre de décision unique, qui supervise la production, synchronise et coordonne les différentes ressources et gère en temps réel les imprévus qui surviennent. Le pilotage se fait essentiellement sur la base d’un ordonnancement prévisionnel des différentes tâches (intégrant donc l'ensemble des ressources et des entités). Cet ordonnancement est calculé sur des valeurs moyennes des charges machines et des durées d’exécution. Ceci permet de conserver une certaine souplesse d'exécution (maintenance, réparation...) et de garder une petite marge de sécurité. Les perturbations limitées peuvent être absorbées. Les perturbations trop importantes entraînent le recalcul d’un nouvel ordonnancement. Cette approche est adaptée aux petits systèmes de production. Elle se rencontre fréquemment dans les petites entreprises où l’essentiel du pilotage consiste bien souvent à réordonnancer manuellement les tâches.

Partie I : Pilotage des systèmes de production

I.8.2. Structure hiérarchisée

Dans le cas de systèmes de production plus complexes, on est amené à décomposer le système en sous-systèmes. Cette décomposition est effectuée :

par fonctions (approvisionnement, ateliers, logistique aval),
par horizons (court, moyen et long termes).

Dans un schéma de décision hiérarchisée, un centre de niveau supérieur coordonne et fixe un cadre de décision pour les niveaux inférieurs. Ce cadre de décision va leur fixer les objectifs et les contraintes à respecter. Les niveaux inférieurs se voient ainsi déléguer un certain degré d’autonomie de décision (dans le cadre fixé). En retour, ils doivent remonter au niveau supérieur des informations sur les résultats atteints. Chacune des structures est donc dotée de deux fonctions principales :

une fonction de planification : les ordres reçus des niveaux supérieurs sont traités et décomposés en sous-ordres transmis au niveau inférieur,

une fonction d'observation : chaque structure de niveau inférieur envoie un compte rendu à la structure de niveau supérieur. Celle-ci collecte les différents comptes rendus, les traite et émet à son tour un compte-rendu global vers le niveau supérieur.

Chaque structure va donc pouvoir gérer un certain nombre d’aléas à son niveau. L'apparition de perturbations de plus grande ampleur entraîne cependant la remise en cause des décisions des niveaux supérieurs. Par rapport au modèle centralisé, ce modèle permet de limiter l'impact des perturbations. Mais nous constatons l’absence de liaisons transversales entre les différents sous-systèmes.

I.8.3. Structure coordonnée

Les liaisons entre les différents sous-systèmes de pilotage d’un même niveau (ex : production, maintenance) sont ajoutées dans la structure dite « coordonnée ». Cette architecture augmente la capacité de décision dans chacun de ces niveaux pour avoir une résolution locale des problèmes. La coopération entre les différents sous-systèmes de pilotage cherche à optimiser la réponse et à mieux réagir localement en cas d’apparition de perturbations.

De nombreux travaux de recherche s’intéressent à l’application de cette approche comme par exemple CODECO [Pellet, 1985], qui peut être considéré comme une extension, par l’intégration de la coopération intra niveau du modèle ORABAID. Chaque sous-système de pilotage du niveau inférieur organise ses fonctions localement selon ses contraintes et en collaboration avec les autres sous-systèmes de même niveau. La difficulté se situe dans la détermination du degré de liberté de décision pour chaque poste de conduite locale. Indiquons également le modèle de conduite PCS [Archimède, 1991], qui considère le développement d’une fonction de réactivité basée sur la définition et l’exploitation d’une typologie de perturbation.

I.8.4. Structure distribuée

Cette structure résout la difficulté rencontrée dans la structure coordonnée pour la communication et la circulation d’information entre différents niveaux. Elle est basée sur une répartition des capacités de décisions sur un ensemble de centres de pilotage. Cette approche est particulièrement adaptée dans les productions avec des flux simples, des demandes stables ou à faible variation et l’apparition d’aléas réguliers ou connus.

I.8.5. Structure distribuée supervisée

En général, cette structure offre des possibilités d’intercommunication des systèmes de pilotage de différents niveaux permettant l’échange d’informations et la transmission des décisions prises. Cette structure est caractérisée par la coopération entre les sous-systèmes dépendant d’un même système supérieur. Ce système supérieur sert à commander ou corriger une décision prise afin de satisfaire les objectifs plus globaux, car il a une vision plus large du processus de production dans l’entreprise. Nous pouvons citer certaines expériences, comme par exemple les travaux de [Brennan, 2000], [Tacquard et al., 1995], [Trentesaux, 1996], qui présentent une structure avec une performance plus élevée au niveau de la réactivité et de la flexibilité. En effet, chaque élément a pour fonction de planifier sur ses sous-objectifs propres, de réagir face à des aléas et d’analyser les résultats. Un système superviseur contrôle le processus de production de façon plus générale pour établir les ratios de production sur plusieurs périodes, proposer différents choix lorsque les objectifs risquent de ne pas être atteints et synthétiser les résultats.

I.8.6. Structure décentralisée

Dans cette structure, tous les centres de pilotage sont au même niveau fonctionnel, ce qui la différencie de la structure distribuée. Il n’existe pas de centre de pilotage de niveau hiérarchique supérieur. Les centres de décision doivent s’auto-organiser pour assurer une gestion cohérente. Ces systèmes de pilotage totalement décentralisés sont restés marginaux, principalement en raison des problèmes de synchronisation entre les contrôleurs locaux.

La plupart du temps, on conserve une certaine structure hiérarchique. Les tâches de suivi de la production ou de lancement des opérations apparaissent comme des entités de haut niveau distribuant le travail aux autres modules. Les centres des différents niveaux sont interconnectés via des bus de communication permettant l’échange d’informations et la transmission des décisions. Ceci n’est rendu possible que par l’arrivée des nouvelles techniques informatiques (système d’information, bases de données partagées, logiciel de type MES) dans les ateliers de production.