Contribution à une méthodologie de conception de produits à forte diversité

Texte intégral

(1)Contribution à une méthodologie de conception de produits à forte diversité Bruno Agard. To cite this version: Bruno Agard. Contribution à une méthodologie de conception de produits à forte diversité. Sciences de l’ingénieur [physics]. Institut National Polytechnique de Grenoble - INPG, 2002. Français. �tel00007637�. HAL Id: tel-00007637 https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00007637 Submitted on 3 Dec 2004. HAL is a multi-disciplinary open access archive for the deposit and dissemination of scientific research documents, whether they are published or not. The documents may come from teaching and research institutions in France or abroad, or from public or private research centers.. L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant des établissements d’enseignement et de recherche français ou étrangers, des laboratoires publics ou privés..

(2) INSTITUT NATIONAL POLYTECHNIQUE DE GRENOBLE No attribu par la bibliothque. THESE pour obtenir le grade de. DOCTEUR DE L'INPG Spcialit : "Gnie Industriel" prpare au laboratoire GILCO (Gestion Industrielle Logistique et COnception) dans le cadre de l'Ecole Doctorale "Organisation Industrielle et Systmes. de production". prsente et soutenue publiquement par. Bruno AGARD. Agrg de Gnie Mcanique le 8 juillet 2002. CONTRIBUTION A UNE METHODOLOGIE DE CONCEPTION DE PRODUITS A FORTE DIVERSITE Directeur de thse : Michel TOLLENAERE. JURY M. Andrew KUSIAK M. Michel ALDANONDO M. Alain BERNARD M. Michel TOLLENAERE M. David CAVARO M. Mounib MEKHILEF M. Bernard PENZ. Prsident Rapporteur Rapporteur Directeur de thse Examinateur Examinateur Examinateur.

(3) ii.

(4) iii .. Corine, Adrien,.

(5) iv.

(6) v. Remerciements Ces travaux de thse ont t raliss au sein du laboratoire GILCO (Gestion Industrielle Logistique et COnception) de l'INPG (Institut National Polytechnique de Grenoble), dans le cadre de la formation doctorale OISP (Organisation Industrielle et Systmes de Production). Je tiens remercier Andrew KUSIAK d'avoir accept la prsidence de ce jury. Il m'a permis de faire un sjour dans son laboratoire l' Intelligent Systems Laboratory ce qui m'a beaucoup apport au niveau des mthodes de travail. J'y ai galement dcouvert un domaine de recherche que j'ignorais, le Data Mining. Merci Michel ALDANONDO, il m'a apport une aide prcieuse en s'intressant de prs mon travail et en formulant des critiques pertinentes sur la qualit du document. Un grand merci pour le temps qu'il m'a accord, et pour les discussions trs intressantes que nous avons eu. Merci Alain BERNARD, il a accept d' tre rapporteur. Je le remercie pour le temps qu'il a pu consacrer cette t che et pour les remarques enrichissantes qu'il a formul. Merci Michel TOLLENAERE mon directeur de thse, pour la con

(7) ance qu'il m'a accord. Il a toujours t trs ouvert aux ides que j'ai proposes, et m'a toujours encourag les dvelopper. Merci David CAVARO et Bruno VERCELLI, tous les deux au service Recherche de Valeo. Ils m'ont beaucoup apport quant la comprhension des contraintes spci

(8) ques concernant la ralisation des faisceaux lectriques. Les critiques qu'ils ont exprim ont beaucoup apport ce travail. Merci Mounib MEKHILEF, il m'a fait le plaisir d'accepter d'examiner mon travail de recherche. Merci Bernard PENZ, avec qui j'ai pu changer des ides sur ce travail au cours de ma thse. Nos discussions ont toujours t trs riches. La qualit

(9) nale de ce document doit beaucoup aux nombreuses critiques qu'il a exprimes. Je tiens aussi remercier Yannick FREIN, directeur du laboratoire GILCO, qui m'a accueilli au sein de son quipe. Il a toujours su y faire rgner une ambiance conviviale, sympathique et travailleuse. Je pense aussi tous les membres de ce laboratoire avec qui j'ai eu beaucoup de plaisir travailler. Cette exprience n'aurait pas t la m me sans les lves de l'ENSGI (Ecole Nationale Suprieure de Gnie Industriel) avec qui j'ai partag une partie de mon temps. Ce fut un plaisir de travailler avec eux. En particulier merci Guillaume SAPY avec qui j'ai travaill l'Intelligent Systems Laboratory. Je

(10) nis cette page de remerciement, en ayant une pense pour ma femme, Corine, qui m'a toujours soutenu et aid, et pour mon

(11) ls, Adrien, qui donne de la lgret ce travail..

(12) vi.

(13) TABLE DES MATIRES. vii. Table des matires Introduction gnrale. 1. 1 Diversit des produits. 7. Problmatique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Contribution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Plan de lecture de la thse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2 Origines de la diversit des produits . . . . . . . . . 1.2.1 Une rponse l'volution du march . . . . . 1.2.2 Stratgie industrielle . . . . . . . . . . . . . . 1.2.3 Stratgie de Marketing . . . . . . . . . . . . . 1.2.4 Logiques locales . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3 Problme de la varit optimale . . . . . . . . . . . . 1.3.1 Approche marketing . . . . . . . . . . . . . . 1.3.2 Approche conomique . . . . . . . . . . . . . 1.3.3 Approche industrielle . . . . . . . . . . . . . . 1.4 Cas d'tude . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.4.1 Schneider Electric : La diversit standardise . 1.4.2 Auxitrol : Options et variantes . . . . . . . . . 1.4.3 Syla : Des modules industriels . . . . . . . . 1.5 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 2 Reprsentation des familles de produits. . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . .. 2.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2 Prsentation du problme de modlisation de la diversit . 2.3 Structuration des donnes techniques . . . . . . . . . . . . 2.3.1 Codication des objets techniques . . . . . . . . . 2.3.1.1 La codication unique . . . . . . . . . . . 2.3.1.2 La codication signicative . . . . . . . . 2.3.1.3 Les mthodes mnmotechniques . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 1 2 4. 7 7 8 9 9 11 11 13 13 13 14 14 16 18 20. 21. 21 21 23 24 24 24 25.

(14) TABLE DES MATIRES. viii. 2.4. 2.5. 2.6 2.7 2.8. 2.3.1.4 La codication des exemplaires . 2.3.2 Classication des objets techniques . . . . 2.3.2.1 Familles d'objets par hritage . . 2.3.2.2 Bibliothques de composants . . 2.3.2.3 Classication facettes . . . . . Dirents types de liens . . . . . . . . . . . . . . 2.4.1 Lien de composition . . . . . . . . . . . . 2.4.2 Lien d'interface . . . . . . . . . . . . . . . 2.4.3 Liens inter points de vue . . . . . . . . . . 2.4.4 Contraintes inter-liens . . . . . . . . . . . Modlisation de la diversit . . . . . . . . . . . . 2.5.1 Modles gnriques de familles de produit 2.5.1.1 Arbres de classication . . . . . 2.5.1.2 Langage de programmation . . . 2.5.2 Modles de congurations . . . . . . . . . STEP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.6.1 STEP - AP 203 . . . . . . . . . . . . . . . 2.6.2 STEP - AP 214 . . . . . . . . . . . . . . . Synthse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 3 Ralisation des familles de Produit. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 3.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2 Conception des familles de produits . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2.1 Mthodologies de conception . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2.2 Indicateurs des cots indirects d'introduction de la varit 3.2.3 Gammes gnriques d'assemblage . . . . . . . . . . . . . . 3.2.4 Technologies de groupe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3 Outils pour la direnciation retarde . . . . . . . . . . . . . . . 3.3.1 La personnalisation par l'utilisateur . . . . . . . . . . . . 3.3.2 La direnciation perceptuelle . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3.3 La direnciation au stade de la distribution . . . . . . . 3.3.4 La standardisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3.5 La conception modulaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3.6 La restructuration des processus . . . . . . . . . . . . . . 3.4 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 26 26 26 28 29 29 30 30 31 34 35 35 35 37 38 40 41 42 44 45. 47. 47 47 47 52 56 57 58 60 60 60 61 63 65 67.

(15) TABLE DES MATIRES. ix. 4 Mthodologie de conception.. 69. 4.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.2 Contexte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.3 Dirents niveaux de diversit . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.3.1 La diversit fonctionnelle . . . . . . . . . . . . . . . . 4.3.2 La diversit technique . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.3.3 La diversit process . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.3.4 Partage de la reprsentation . . . . . . . . . . . . . . . 4.4 Passage d'un type de diversit l'autre . . . . . . . . . . . . . 4.5 Mthodologie de conception de familles de produits . . . . . . 4.5.1 Mise en place d'une action Matrise de la diversit . 4.5.2 Choix des indicateurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.5.3 Analyse des besoins fonctionnels . . . . . . . . . . . . 4.5.4 Cration d'une structure fonctionnelle . . . . . . . . . 4.5.5 Cration d'une structure technique . . . . . . . . . . . 4.5.6 Cration des ensembles de process . . . . . . . . . . . 4.5.7 Recherche des solutions . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.5.8 Choix d'une solution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.6 Contribution du Data Mining la dmarche . . . . . . . . . . 4.6.1 Principes gnraux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.6.1.1 Processus d'utilisation du Data Mining . . . 4.6.1.2 Tches du Data Mining . . . . . . . . . . . . 4.6.2 Applications pour la Conception . . . . . . . . . . . . 4.6.2.1 Analyse des besoins fonctionnels . . . . . . . 4.6.2.2 Analyse des besoins techniques . . . . . . . . 4.6.2.3 Analyse des besoins process . . . . . . . . . . 4.7 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 5 Application Industrielle. 5.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . 5.2 Problmatique . . . . . . . . . . . . . 5.2.1 Contexte de conception . . . . 5.2.1.1 Le donneur d'ordres . 5.2.1.2 Le fournisseur . . . . 5.2.1.3 Le faisceau lectrique 5.3 Action matrise de la diversit . . . . . 5.4 Dcoupage en modules . . . . . . . . . 5.4.1 Dcoupage structurel . . . . . .. . . . . . . . . .. . . . . . . . . .. . . . . . . . . .. . . . . . . . . .. . . . . . . . . .. . . . . . . . . .. . . . . . . . . .. . . . . . . . . .. . . . . . . . . .. . . . . . . . . .. . . . . . . . . .. . . . . . . . . .. . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 69 69 70 71 72 73 74 75 76 77 77 79 81 82 83 84 85 85 86 86 87 89 89 91 91 93. 95. . 95 . 95 . 95 . 97 . 98 . 98 . 101 . 103 . 106.

(16) TABLE DES MATIRES. x. 5.4.2 Dcoupage Fonctionnel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108 5.5 Rsultats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109 5.6 Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112. Conclusions et perspectives. 113. Bibliographie. 119.

(17) TABLE DES FIGURES. xi. Table des gures 1. Reprsentation globale du problme de la diversit. . . . . . . . . . .. 3. 1.1 Varit optimale. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2 Ancienne politique commerciale Schneider Electric. . . . . . . . . . . 1.3 Nouvelle politique commerciale Schneider Electric. . . . . . . . . . .. 12 14 15. 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 2.10 2.11 2.12 2.13 2.14 2.15 2.16 2.17 2.18 2.19 2.20. Dirents niveaux de nomenclatures. . . . . . . . . . . . . . . . . . . Codication des exemplaires. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Les familles d'objets techniques. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Les caractristiques des familles et des objets techniques. . . . . . . . L'hritage multiple de caractristiques. . . . . . . . . . . . . . . . . . Le lien de composition. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Le lien d'interface. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Mta-modlisation du concept produit. . . . . . . . . . . . . . . . . . Mta-modlisation de l'entit noeud. . . . . . . . . . . . . . . . . . . Mta-modlisation de l'entit lien. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Liens inter et intra points de vue d'un circuit lectrique d'clairage. . Cardinalits sur relations. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Smantique des connecteurs. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Product Family Classication Tree (PFCT). . . . . . . . . . . . . . . Product Breakdown Structure (PBS). . . . . . . . . . . . . . . . . . Processus de conguration. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Evolution du modle de conguration. . . . . . . . . . . . . . . . . . Modle en trois couches de STEP. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Modlisation de produits gnriques avec STEP - AP 203. . . . . . . Dirents types de solutions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 22 26 27 27 28 30 31 31 32 33 34 34 35 36 37 39 39 41 43 44. 3.1 3.2 3.3 3.4. Lien fonction/module technique. Analyse des besoins des clients . Mthodologie de ngociation. . . Mesure de D1. . . . . . . . . . .. 48 49 51 53. . . . .. . . . .. . . . .. . . . .. . . . .. . . . .. . . . .. . . . .. . . . .. . . . .. . . . .. . . . .. . . . .. . . . .. . . . .. . . . .. . . . .. . . . .. . . . .. . . . ..

(18) TABLE DES FIGURES. xii 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 3.10 3.11 3.12 3.13 3.14. Mesure de D2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Mesure de D3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Diagramme cot-importance. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Direnciation retarde. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Commonalit entre deux produits. . . . . . . . . . . . . . . . . . La standardisation des composants. . . . . . . . . . . . . . . . . . Emplois multiples de composants modulaire. . . . . . . . . . . . . Dcomposition matricielle. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Restructuration d'un processus - Direr une partie d'une tape. Restructuration d'un processus - Inversion de deux oprations. .. . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .. 53 53 54 58 62 63 63 64 66 66. 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 4.10 4.11 4.12. Diversit fonctionnelle. . . . . . . . . . . . . . . . . . . Diversit technique. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Diversit du process. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Partage de la reprsentation du produit. . . . . . . . . Domaine d'tude. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Taux de monte. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Corrlation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Cration d'une structure fonctionnelle. . . . . . . . . . Cration d'une structure technique. . . . . . . . . . . . Recherche des solutions. . . . . . . . . . . . . . . . . . Processus gnral d'utilisation du Data Mining. . . . . Origine des informations dans une entreprise intgre.. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . .. 71 72 73 74 75 80 80 81 83 84 87 89. 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7 5.8 5.9 5.10 5.11 5.12 5.13 5.14. Contexte industriel. . . . . . . . . . . . . . . . . . Besoins en composants. . . . . . . . . . . . . . . Faisceau lectrique. . . . . . . . . . . . . . . . . . Stratgie choisie. . . . . . . . . . . . . . . . . . . Propositions de dcoupage. . . . . . . . . . . . . Description structurelle d'un faisceau lectrique. . Dcoupage structurel d'un faisceau gnrique. . . Description fonctionnelle d'un faisceau lectrique. Evolution de la stratgie structurelle. . . . . . . . Evolution de la stratgie fonctionnelle. . . . . . . Dcoupage structurel. . . . . . . . . . . . . . . . Dcoupage fonctionnel. . . . . . . . . . . . . . . . Comparaison des deux dcoupages modulaires. . Dmarche mthodologique. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . .. 96 96 99 103 105 107 107 108 110 110 111 111 112 115. . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . ..

(19) LISTE DES TABLEAUX. xiii. Liste des tableaux 2.1 2.2 2.3 2.4. Exemple de codication signicative. Cardinalits sur relations. . . . . . . Smantique inter-liens. . . . . . . . . Exemple de modlisation gnrique. .. . . . .. . . . .. . . . .. . . . .. . . . .. . . . .. . . . .. . . . .. . . . .. . . . .. . . . .. . . . .. . . . .. . . . .. . . . .. . . . .. . . . .. . . . .. 25 34 35 38. 3.1 Cardinalits du lien fonction/module technique. . . . . . . . . . . . . 3.2 Classication de la direnciation retarde. . . . . . . . . . . . . . .. 48 59. 4.1 Dclinaison d'un type de diversit l'autre. . . . . . . . . . . . . . . 4.2 Mthodologie de conception. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.3 Indicateurs pour la Matrise de la diversit. . . . . . . . . . . . . .. 76 76 78. 5.1 Algorithme de dcoupage modulaire. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106.

(20) xiv. LISTE DES TABLEAUX.

(21) INTRODUCTION GNRALE. 1. Introduction gnrale Problmatique Dans un march concurrentiel, les fabricants sont amens rpondre des besoins fonctionnels varis par des rponses individuelles, de manire diversier et largir leur clientle et se rserver des parts de march. Il en est advenu un march de plus en plus segment dans lequel les fabricants se doivent d'innover et d'adapter chaque produit aux besoins spciques de chaque client (Tarondeau 96]). Les fabricants sont donc conduits fournir une grande quantit de produits dirents pour satisfaire un ensemble de besoins clients. Pour le fabricant, cette diversit commerciale doit tre matrise pour ne pas mener une augmentation des cots dans toutes les activits de l'entreprise (MacDu e et al. 68]), de la conception. la production (Ben Aissa 13]), en passant par le service commercial et le soutien logistique. Ncessairement, la diversit commerciale ne peut tre supporte durablement que si elle s'appuie sur une faible diversit technique, qui garantit des cots de dveloppement et de gestion acceptables (Child et al. 23]). Les industriels sont confronts un dilemme : la diversit ou les conomies d'chelle (Kekre et al. 55]). Pour rpondre aux besoins spciques de chaque utilisateur, il est possible soit de faire des produits sur-mesure, ce qui augmente les cots et se rpercute sur les prix de vente, soit au contraire, an de diminuer les prix, il est possible de standardiser la production pour proter des conomies d'chelle (eets d'apprentissage, cots xes diminuant, ...). En revanche l'accroissement de la standardisation augmente les cots enveloppe, c'est- -dire qu'il existera dans les produits naux des fonctions non utilises. Un compromis judicieux doit tre recherch entre la standardisation des produits et processus, pour diminuer les cots de fabrication, et la fabrication sur mesure ( la commande), pour satisfaire individuellement chaque demande. Une solution apporte par les industriels est d'utiliser des familles de produits qui permettent un certain degr de standardisation, et laissent encore de la !exibilit aux produits pour pouvoir s'adapter dirents usages. Ces familles de produits se dclinent ensuite par une combinaison d'options et variantes choisies en partie par le client nal de manire crer un produit personnalis selon les besoins et dsirs de chacun. La philosophie actuelle tant de remplacer les anciens produits par de nouvelles versions, soit d'un produit amlior soit d'une nouvelle varit du produit, la direnciation des produits est d'une importance croissante en marketing. La comptition.

(22) 2. INTRODUCTION GNRALE. n'est plus seulement sur le prix mais aussi sur la varit et la vitesse de mise sur le march. Les consommateurs demandent la fois une haute qualit, des prix bas et des produits personnaliss, rgulirement actualiss par les progrs techniques. Lors de la conception du produit, il s'avre donc ncessaire de modliser les interactions entre la diversit commerciale et la diversit technique. La gestion de la diversit des produits est un point important qui se trouve l'interface de plusieurs secteurs dans une mme entreprise : " une grande diversit du produit ni est souhaite par le service commercial qui vise la satisfaction du consommateur, " une faible diversit est souhaite par les services achats pour les produits stocks an de proter d'conomies d'chelle et de pouvoir plus facilement mettre en concurrence un ensemble de fournisseurs, " une faible diversit ou une standardisation est souhaite par les services de gestion de manire diminuer le nombre de rfrences traites, " en conception on prfre raisonner en terme de familles de produits, pour rutiliser les conceptions prcdentes et rduire ainsi le nombre de simulations et d'informations de conception maintenir, " enn, au niveau de la production, on dsire rduire la diversit process et les changements de production, l'origine de coteuses surcapacits de production.. Contribution Dans un contexte de conception de produits, ce travail porte sur la ralisation d'une grande diversit de produits moindre cot. Pour cela, notre contribution tente de rpondre aux deux questions suivantes : " Quelle diversit proposer? " Comment grer cette diversit? Une tude de l'existant dans le domaine a dgag les direntes propositions faites en matire de modlisation et de ralisation des familles de produits. Cette tude a permis de constater : premirement que la modlisation des familles de produits a un impact sur la diversit du fait qu'elle structure la dnition mme des familles de produits $ deuximement qu'il existe un certain nombre d'outils, soit au niveau du produit, soit au niveau du process, permettant la ralisation de familles de produits $ nalement le manque actuel de dmarche globale dans l'approche et la rsolution des problmes de conception de produits forte diversit. Notre contribution porte sur la proposition d'un modle servant de support une mthodologie globale de conception de produits forte diversit. L'apport essentiel de notre travail rside donc plus prcisment : 1. d'une part, dans une sparation entre les dirents types de diversit ncessaires. la description du cycle de mise sur le march d'une famille de produits $.

(23) INTRODUCTION GNRALE. 3. 2. d'autre part dans la dclinaison d'un type de diversit l'autre en s'appuyant sur les outils disponibles actuellement dans la littrature $ 3. et enn dans la proposition d'une dmarche de conception produit/process dans le cas de la conception de produits forte diversit. Notre contribution est rcapitule de manire schmatique par la gure 1. Cette gure montre tout d'abord les trois niveaux de diversit qui ont t considrs (diversit fonctionnelle, diversit technique et diversit process). Elle montre ensuite l'existence d'outils et mthodologies de conception de produits et de process permettant le passage de la diversit fonctionnelle la diversit technique ainsi que le passage de la diversit technique la diversit process. Cette gure souligne enn l'absence d'outils et de mthodes globales de conception produit/process prenant en compte les trois types de diversit. C'est ici que se situe notre apport principal qui s'appuie sur un cas industriel rel dans le domaine des faisceaux lectriques, partir duquel le problme nous est apparu. Diversité process. Diversité technique ABS 1 Variantes exclusives. ABS 2 LVE Avant. Implication. LVE Arrière. Ensemble des process candidats. Diversité fonctionnelle Client 1. Client 2. Client 3. Client 4. Manque d’outils, de méthodologie globale. Application dans le cas des faisceaux électriques. 5 portes. ABS 3 portes. Lecteur Cd Clim. Fig.. 1 " Reprsentation globale du problme de la diversit.. Ce travail de thse est complt par la proposition d'un outil d'aide la dcision pour la conception de faisceaux lectriques automobiles. En eet, nos travaux ne se sont pas limits une dnition conceptuelle de la gestion de la diversit, mais un outil-prototype a t dvelopp qui permet de concevoir des modules industriels permettant d'assurer une diversit fonctionnelle totale des produits nis dans lesquels ils sont assembls, en s'appuyant la fois sur la description du produit et du process 1. Un compromis est recherch entre le nombre de modules industriels raliser et les cots de production permettant l'assemblage nal des produits sous une contrainte 1. Les produits et process en question seront dtaills au chapitre 5..

(24) INTRODUCTION GNRALE. 4. de temps. Cet outil veut rpondre au besoin des concepteurs qui est celui de vouloir optimiser la conception des faisceaux lectrique sur toute la chane allant de la conception la livraison synchrone chez le client donneur d'ordres. Les mots cls attachs ce travail de thse sont : " " " " " ". diversit produit, familles de produits, conception modulaire, direnciation retarde, data mining, faisceaux lectriques.. Plan de lecture de la thse La thse comprend les 5 chapitres suivants : 1. 2. 3. 4. 5.. %tude sur la diversit des produits. %tude sur la reprsentation des familles de produits. %tude sur la ralisation des familles de produits. Proposition d'une mthodologie de conception des familles de produits. Application industrielle.. Au cours du premier chapitre, l'intrt porte tout d'abord sur l'origine de la diversit des produits, an de savoir o& prend racine cette diversit des produits mis sur le march et pourquoi on observe une diversit croissante. Ce chapitre pointe ensuite sur l'existence d'une diversit optimale, enn il considre trois cas d'tudes industriels. Le second chapitre s'intresse la reprsentation des familles de produits dans un contexte de forte diversit, en considrant dans un premier temps la structuration des donnes techniques, puis les dirents types de liens existants, les modles gnriques, enn un intrt particulier sera donn la norme STEP. Le troisime chapitre prsente direntes propositions pour la ralisation des produits. forte diversit. En premier lieu sont prsentes des mthodologies de conception, ensuite des outils pour la direnciation retarde. Le quatrime chapitre fait la synthse de la littrature vis- -vis de la diversit en montrant comment se situe l'ensemble des travaux dans la chane globale de ralisation de produits forte diversit. Trois types de diversit sont direncis, les liens qui les unissent sont dcrits puis une dmarche de conception de produits. forte diversit est propose. An d'aider l'acquisition des donnes ncessaires la conception, les outils de Data Mining sont introduits..

(25) INTRODUCTION GNRALE. 5. Le cinquime chapitre met en oeuvre nos propositions sur un cas industriel rel dans un contexte client"fournisseur o& le fournisseur doit livrer en synchrone son donneur d'ordres un produit diversit totale, c'est- -dire ne contenant aucun lment non ncessaire. Enn, en conclusion, nous dgagerons les perspectives de recherches ouvertes sur ce thme..

(26) 6. INTRODUCTION GNRALE.

(27) 7. Chapitre 1. Diversit des produits 1.1 Introduction Le but de ce chapitre est de donner une vision d'ensemble sur la problmatique de diversit des produits industriels que ce travail de thse aborde. Pour cela, ce chapitre est divis en trois sections. Chaque section a pour objectif de mettre en relief un point particulier de la problmatique. La premire section (1.2) claircit quelles sont les origines de la diversit des produits industriels mis sur le march en s'appuyant sur dirents points de vue. La section 1.3 s'interroge sur l'existance d'une varit optimale. Direntes approches sont prsentes qui proposent une rponse cette question. La section 1.4 prsente trois cas d'tude pour mettre en relief la problmatique de diversit. L'intrt porte principalement sur les solutions proposes par les industriels. chaque cas.. 1.2 Origines de la diversit des produits La diversit des produits industriels a t tudie sous divers aspects depuis de nombreuses annes. Un des challenges majeurs pour les responsables produit est la gestion de la prolifration des produits. Cette prolifration des produits rend di cile la prvision prcise de la demande et par consquent mne des cots de stockage d'anticipation levs pour un faible service apport au consommateur (Lee 62]). Fisher et Ittner 34] se sont interrogs sur les impacts de la varit des produits par rapport aux performances d'une usine automobile d'assemblage. Ils se sont bass sur des donnes empiriques et sur des rsultats de simulation. Ils ont montr que la varit des options augmente le temps total d'heures travailles par voiture produite. Ils ont aussi indiqu que borner la varit permet de rduire la quantit dans les stocks et que la variation alatoire de l'apparition des options est plus nuisible que l'existence mme de cette varit..

(28) 8. CHAPITRE 1. DIVERSIT DES PRODUITS. Ben Aissa 13] a mis en vidence comment le nombre de variantes d'un composant provoque des di cults au moment de l'assemblage. Tout ceci montre donc que la diversit des produits fabriquer a un cot pour le fabricant. Nous avons donc cherch quelles taient les origines la diversit qui justient ou non ces surcots de production.. 1.2.1 Une rponse l'volution du march Ciavaldini et Loubet 24] ont ralis une tude historique de la diversit. Ils se sont intresss la diversit dans l'industrie automobile fran'aise avec un double regard d'historien et de gestionnaire. Il ressort de leur tude que la diversit des produits mis sur le march dpend de l'quilibre entre l'ore et la demande l'instant considr, c'est- -dire de la maturit du march sur le segment considr. Ils a rment que si l'ore ne parvient pas. couvrir la demande alors la volont de rationalisation des producteurs conduit. une rduction de la varit et au recentrage des activits qui conduisent au produit unique. Ceci s'observe jusqu' la n des annes cinquante dans le march automobile o& taient produits en masse par chaque constructeur des modles uniques ou peu diversis. L'ide d'un tel comportement provient du fait que la rationalisation permet de diminuer les temps de fabrication, ce qui en consquence diminue les cots de revient donc les prix de vente, ceci a pour implication de stimuler le march. A partir des annes cinquante, on observe une volution du march. On entre dans une phase de renouvellement des produits. L'volution du march automobile a fait apparatre de nouveaux concurrents et chacun va tenter d'attirer de nouveaux clients et de dliser sa propre clientle. Pour cela, un ensemble de modles susceptibles de correspondre direntes attentes sera propos la clientle. Cependant cette multiplication des modles va tre lie la volont d'utiliser des composants communs sur plusieurs modles an de limiter le plus possible les di cults techniques propres la varit. Cette fois l'ore globale est suprieure la demande, il convient de diversier l'ore pour couvrir des demandes diversies. On observe alors une opposition de deux politiques de conception des produits : " Henry Ford pr(ne une conception fonde sur la faible diversit et fort volume dans une optique de minimisation de cots (Ford modle T), " General Motors encourage une conception fonde sur une forte diversit et un plus faible volume dans la perspective de mieux satisfaire les besoins htrognes du march. La logique du producteur est oppose la logique marketing. La diversit est invitable pour contenter le march alors que le modle unique est indispensable pour obtenir les meilleurs cots..

(29) 1.2. ORIGINES DE LA DIVERSIT DES PRODUITS. 9. La diversit dans l'industrie automobile commence donc la n des annes 50 pousse par les commerciaux des groupes automobiles. On peut observer ainsi : " une multiplicit des produits oerts sur des marchs segments de fa'on de plus en plus troite, " une acclration du rythme de renouvellement des produits raliss par les units de production.. 1.2.2 Stratgie industrielle Pour Tarondeau 96], l'entreprise industrielle peut envisager sa croissance en agissant soit sur le degr de complexit des produits oerts, soit sur le degr de standardisation des produits. Les classications des systmes industriels montrent que ceux-ci dpendent essentiellement de deux caractristiques des produits : la diversit et le volume. Alors que la !exibilit des produits permet de rduire la diversit de ceux-ci par une multiplication de leurs usages, le produit sur-mesure est un produit rigide, qui satisfait les besoins d'un seul consommateur. Son unicit est obtenue par transformation ou par assemblage raliss selon des spcications propres au client. ...] Le processus de production ne peut donc tre initi avant que la demande eective de chaque client soit connue. Une partie des oprations de production est dpendante de chaque demande particulire. Ceci suppose que le processus industriel dispose d'une !exibilit su sante pour s'adapter une multitude de conditions dont la survenue ne peut pas tre planie. Source Tarondeau 96]. Observons que les produits aboutissent aux consommateurs grce un ensemble de processus au cours desquels ils se transforment et se diversient. Concevoir le systme industriel consistera dnir les structures de produits de telle sorte que la diversication des produits se situe le plus en aval possible dans les processus industriels, on parlera alors de direnciation retarde.. 1.2.3 Stratgie de Marketing Dans Pointet 85], l'auteur nous montre comment en voulant satisfaire au mieux les consommateurs, an de prendre des parts de march, les constructeurs automobiles, Renault en l'occurrence, augmentent la diversit de leurs produits en essayant d'anticiper les besoins. Les constructeurs tentent de mettre sur le march des produits cratifs, de manire. rvler les besoins, devancer les attentes du consommateur, an de crer un march sur lequel ils seront les seuls fournisseurs ou du moins les premiers. Le contexte de concurrence induit que les concurrents copient la nouveaut an de ne pas tre distancs, non seulement pour leur image de marque, mais aussi dans le.

(30) CHAPITRE 1. DIVERSIT DES PRODUITS. 10. but de faire mieux, il n'y a pas de mimtisme aveugle, mais plut(t une observation de ce que fait la concurrence pour la devancer. Chaque constructeur a tendance direncier son produit pour s'approprier un crneau particulier de march, et imiter le comportement des concurrents pour capter leur clientle. Il y a une adaptation permanente des processus d'innovation qui a tendance augmenter la diversit des produits sur le march et acclrer le renouvellement des produits. Les constructeurs dveloppent une trs grande ractivit par rapport au comportement des concurrents, ainsi qu'une politique d'innovation maximale. Il faut faire voluer les produits pour satisfaire et devancer les attentes des clients. Pointet 86] s'interroge sur le dilemme direnciation/mimtisme dans le comportement des rmes automobiles et de leurs produits car cela induit deux comportements opposs qui coexistent : la direnciation qui permet aux entreprises d'riger des barrires l'entre de leur march et de se constituer un pouvoir de march et le mimtisme qui permet de ne pas perdre son temps rinventer ce qui existe dj , an de copier pour faire mieux. Il y a plusieurs origines au mimtisme : " Ce peut tre un choix stratgique d'homogniser certaines caractristiques de produits concurrents leaders, il s'agit alors d'un comportement de veille concurrentielle. " Ce peut tre du mimtisme contraint : lorsqu'un produit innovant est lu par les consommateurs et qu'il devient alors la rfrence atteindre. Le mimtisme va l'encontre des thories soutenant la direnciation comme moyen d'obtenir un pouvoir de march. Le mimtisme, dans la dstructuration de ce pouvoir de march cr par le concurrent mim, va l'encontre de la constitution d'un propre pouvoir de march. Les raisons du mimtisme sont multiples : " rduire l'avantage concurrentiel de la rme imite pour diminuer son pouvoir de march en se rfugiant dans le march rcemment rvl. Cependant se rfugier dans une niche de march des concurrents peut s'avrer une erreur conduisant. une impasse concurrentielle, " attirer des acheteurs potentiels par reprise de certaines caractristiques des produits concurrents qui font leurs succs commerciaux, " eets de mode, " mimtisme, et plus particulirement auto-mimtisme, permet de bncier de l'apprentissage acquis sur le produit que l'on imite, " manque d'inspiration des imitateurs..

(31) 1.3. PROBLME DE LA VARIT OPTIMALE. 11. On observe une coexistence des deux phnomnes, un nouveau produit prsente des caractristiques imites et des caractristiques direncies. Pointet 86] s'interroge sur la coexistence du comportement ambivalent entre direnciation et mimtisme. Il y aurait prdominence du mimtisme en phase de maturit du produit, alors qu'il y aurait prdominance de direnciation en phase de renaissance. En rsum, les industriels tentent d'anticiper, de rvler, de prcder les besoins, dans le but de crer un march sur lequel ils seront les premiers fournisseurs. Ils tentent de direncier leurs produits pour les adapter des segments particuliers de march. D'un autre c(t, pour attirer les clients de la concurrence, ils imitent aussi ce qui tend l'uniformisation des produits.. 1.2.4 Logiques locales Une autre interprtation provient de Kocher et Rolland 56]. L'observation suivante est l'origine de leur travail : bien qu'il semble que chacun souhaite une diminution du nombre de variantes mises sur le march, on observe une volution inverse. Tout d'abord, dans le domaine de l'automobile, il apparat que les produits haut de gamme ont une diversit suprieure de celle des vhicules bas de gamme. Ceci s'explique en partie par le fait que leur ralisation est coteuse et qu'il s'agit donc de l'amortir en touchant le plus large public possible. De plus, dans une mme gamme, les produits rcents sont beaucoup plus diversis que ceux d'anciennes gnrations. Une tude ralise au niveau de la conception des vhicules (Kocher et Rolland 56]) fait apparatre que les logiques locales taient l'origine d'un tel tat de fait. En eet chacun visant une satisfaction locale (nancire, commerciale, de conception, de fabrication, ...), il aura tendance augmenter l'tat de diversit tel qu'il lui a t donn. La combinatoire de l'ensemble provoque une diversit trs importante. Il apparat ainsi qu'une structure mtier classique a tendance augmenter la diversit, tandis qu'une structure projet veille maintenir l'volution de la diversit comme l'a montr Midler 75] propos du projet TWINGO.. 1.3 Problme de la varit optimale Tarondeau 96] voque le problme de la diversit optimale. Il s'avre ncessaire de comparer les gains rsultants de la varit par rapport aux conomies d'chelle. Si aucune conomie d'chelle n'est possible alors le choix optimal est le produit surmesure , en revanche si aucun gain ne rsulte de la varit, le choix optimal sera de raliser une seule variante $ or la plupart des cas sont des intermdiaires et il faut trouver un quilibre entre la varit et les conomies d'chelle. Pour cela, il faut rechercher un optimum minimisant la somme des cots engendrs (Cf gure 1.1 tire de Tarondeau 96]) par la non satisfaction des besoins des clients ) les clients non satisfaits ne reviennent pas, ou vont chez la concurrence d'o& perte de parts de march ) et ceux provenant de la diversit des produits ) la diversit des produits ncessite des surcapacits de tous ordres qui induisent des cots pour.

(32) CHAPITRE 1. DIVERSIT DES PRODUITS. 12 Coûts. Somme des coûts Coûts engendrés par la diversité des produits. Coûts engendrés par la non-satisfaction des besoins des clients Variété optimale Fig.. Variété des produits. 1.1 " Varit optimale.. l'entreprise (niveaux des stocks, polyvalence des oprateurs et des postes, machines !exibles, ...). Tarondeau note l'apparition d'une nouvelle stratgie industrielle, lie au dveloppement des technologies et des organisations !exibles, qui permet de diversier l'ore des producteurs jusqu'au sur-mesure, en laissant le consommateur dnir lui-mme les caractristiques des produits ou services qu'il souhaite acqurir. En cela, il faut voir la direnciation retarde, qui permet une personnalisation par l'utilisateur, pouvant s'eectuer jusqu'au stade de la distribution. Il semble que la conception modulaire soit alors la mieux adapte en permettant une interchangeabilit facilite pour l'adaptation aux dirents besoins. La modularit multiplie les usages possibles, et la standardisation facilite la production et la gestion. Kocher et Rolland 56] ont remarqu qu'en pratique, les concessionnaires n'explorent que 10% de la diversit commerciale leur disposition. De plus, il apparat que l'ensemble des concessionnaires utilise les mmes 10%. Ceci traduit le fait qu'ils ont une assez bonne connaissance de leurs clients et que ceux-ci ne sont pas aussi exigeants en terme de diversit que ce que semblent croire les fabricants. Leur tude souligne que les consommateurs semblent dsempars par une telle diversit de l'ore. Dans 50% des cas, ils se laissent guider dans leur choix par les concessionnaires qui leur proposent ce qu'ils ont en stock soit 10% de la diversit commerciale. Kocher et Rolland 56] ont pu observer que : " pour les Peugeot 405 : " 20% de la diversit commerciale correspond 60% des demandes, " contre 50% de la diversit commerciale qui correspond 10% des ventes, " le cas s'aggrave si l'on considre la Peugeot 306 puisque : " 20% de la diversit commerciale correspond 90% des demandes,.

(33) 1.3. PROBLME DE LA VARIT OPTIMALE. 13. " contre 50% qui correspond 4% des ventes. Ceci amne se demander pourquoi continuer produire une telle diversit sachant qu'une grande partie de ce qui est con'u ne sera jamais produit? Dirents points de vue concernant la diversit optimale des produits mis sur le march sont prsents selon les interlocuteurs : " les spcialistes du march se proccupent de la satisfaction des acheteurs, " les conomistes et sociologues analysent le bien tre social, " les producteurs s'intressent la productivit et la !exibilit.. 1.3.1 Approche marketing Le postulat de base est que les produits sont crs pour satisfaire des besoins. Les mthodes marketing partent du besoin par une tude de march et en dduisent une dnition des produits raliser. La direnciation des produits permet de satisfaire les besoins les plus personnels des utilisateurs, ces besoins sont spciques, diversis et volutifs. Les produits sont apprcis en fonction de leurs caractristiques, des services qu'ils peuvent rendre, l'insatisfaction dpend de la distance entre le besoin et le produit propos. Pour augmenter la satisfaction de chaque client, il faudrait donc que chaque client trouve un produit qui rponde exactement ces besoins, ainsi le gain serait maximum. Il faudrait donc multiplier le nombre de variantes de produits pour rduire les carts entre caractristiques souhaites et caractristiques obtenues.. 1.3.2 Approche conomique Les stratgies dites de premption, visent assurer des gains par une position dominante sur le march. Cette recherche de position dominante incite l'entreprise crer des barrires l'entre pour les autres concurrents sur un mme march. Pour cela, l'entreprise propose un produit avec une diversit suprieure celle que ncessite le march de manire. ne pas laisser de place ouverte pour les produits de la concurrence. Dans ces conditions de concurrence o& chaque producteur ore indpendamment les uns des autres une diversit maximale, l'quilibre du march gnre alors un nombre de produits suprieur ce qui est ncessaire pour couvrir l'ensemble de la demande.. 1.3.3 Approche industrielle Concevoir, lancer, produire, distribuer, maintenir des produits engendre des cots qui dpendent de la diversit du produit de par l'existence de cots xes et d'eets d'apprentissage et d'exprience. Augmenter le nombre de combinaisons possibles autour d'une mme famille de produits permet de partager certains cots xes pour les variantes de produits qui la composent..

(34) CHAPITRE 1. DIVERSIT DES PRODUITS. 14. L'augmentation du nombre de combinaisons autour d'un modle permet d'largir le march et d'augmenter les volumes pour ce modle. Au contraire, augmenter le nombre de modles implique une diminution des volumes par modle. Pour Loubet 67], proposer plusieurs variantes permet d'allonger les sries, de rentabiliser la conception sur un plus grand nombre de vhicules, de diminuer les cots unitaires, et de baisser les prix de vente. De plus, Ciavaldini et Loubet 24] a rment que le dpartement Produit tente de viser la plus large clientle possible en proposant une grande diversit de produits nis de peur de rater leur cible.. 1.4 Cas d'tude Nous nous sommes appuys dans ce travail sur trois cas d'tude rels d'industriels faisant face la diversit de leurs produits en nous interrogeant sur la manire dont ils traitaient cette problmatique.. 1.4.1 Schneider Electric: La diversit standardise L'Histoire de Merlin-Gerin 1 prsente par B. Lefebvre dans 65], nous montre l'entreprise comme un p(le d'innovations sociales qui s'inscrit dans le creuset grenoblois. De manire faire face une diversit de demandes toujours croissante en haute tension, il a t choisi de proposer une ore diversit standardise, pour un nouveau matriel lectrique (poste de transformation HT / MT : PS200). La mthode propose intervient ds l'ore commerciale, en agissant sur le comportement des commerciaux vis vis de la vente d'un nouveau produit. Dans 38], N. Girard prsente le processus mis en oeuvre. Pour le type de matriel nonc, il a t choisi de standardiser l'ore an de rduire les cots de gestion, de production et surtout les cots d'tude. L'ancienne politique commerciale est reprsente sur la gure 1.2 : besoin Fig.. étude personnalisée. livraison. 1.2 " Ancienne politique commerciale Schneider Electric.. Elle se droule de la manire suivante : 1. le besoin est dni lors d'un appel d'ore ou par une campagne de recherche des commerciaux, donc par le client et sans tenir compte de l'ore produit, 2. le bureau d'tudes ralise une tude personnalise visant la juste satisfaction du client, 1. Schneider Electric a rachet Merlin-Gerin le 28 avril 1992..

(35) 1.4. CAS D'TUDE. 15. 3. la livraison et l'installation sont eectues sur site. Cette politique commerciale ne permet pas la standardisation puisque l'on rpond. chaque fois un besoin dtermin et spcique. De ce fait le produit obtenu est un produit unique qui ne peut tre rutilis ailleurs puisque les besoins dirents ne seront pas satisfaits. De nouveaux objectifs sont alors dnis qui visent couvrir plusieurs besoins avec un mme produit pour s'aranchir d'une trop grande diversit de fabrication, et par la mme occasion : " avoir une dmarche commerciale unique et bien dnie (standardisation de la gamme), " rduire les dlais entre commande et livraison. La dnition d'un nouvel objectif (standardisation) a rendu ncessaire la cration de nouveaux outils communs (arbres de dcision) 2 . Ces nouveaux outils interviennent sur le processus d'obtention d'une commande, sur son traitement ainsi que sur la fabrication. Trois actions ont t menes : " rduire la complexit de choix par une standardisation de l'ore, " rduire voire supprimer les traductions internes en standardisant les outils, " rduire le nombre de rfrences par une standardisation interne. Pour rpondre ces nouveaux objectifs, une nouvelle politique commerciale tait ncessaire et a t mise en place. Un nouveau march se droule de la fa'on suivante (gure 1.3): besoin comparaison. livraison. étude Fig.. 1.3 " Nouvelle politique commerciale Schneider Electric.. 1. analyse des besoins des clients, 2. comparaison de ces besoins avec l'ore standardise, 3. proposition d'un produit standardis s'il en existe au moins un qui correspond (c'est dire qui satisfasse au minimum toutes les exigences du client), 4. livraison et installation sur site. 2. J.C. Moisdon observe dans 80] que la d

(36) nition de nouveaux objectifs allait de pair avec l'adaptation ou la cration de nouveaux outils..

(37) CHAPITRE 1. DIVERSIT DES PRODUITS. 16. On observe donc le passage d'une logique de demande vers une logique d'ore. En interne, le nombre de composants standards est limit, mais l'extrieur l'ore doit paratre diversie. La limitation du nombre de rfrences permet entre autre : " " " ". une diminution des cots de gestion, une diminution des dlais de livraison, une diminution des cots de recherche d'tude, une simplication dans la gestion des produits (approvisionnement, gestion des stocks, ...), " une simplication de la maintenance.. La mthode de vente a t modie. On ne fabrique plus pour un client, mais on ralise un produit qui peut satisfaire plusieurs clients. Les commerciaux n'ont alors plus qu' orienter le besoin du client. En bref, ceci permet une standardisation industrielle tout en conservant une ore diversie. Un produit adapt est fabriqu plut(t qu'un produit catalogu an que l'ore corresponde la demande. On peut noter ici le r(le fondamental des commerciaux sur qui repose une partie importante de l'ore pour diminuer le nombre de produits spciques fabriquer. La conception et la gestion de ces transformateurs est tout fait dans la problmatique de gestion de la diversit, en interne le nombre de module est limit, en externe l'ore est diversie.. 1.4.2 Auxitrol: Options et variantes La socit Auxitrol est spcialise dans la conception des capteurs de temprature, parmi lesquels on trouve les thermocouples et les sondes rsistance. Les besoins tant trs dirents pour chaque client (Renault Sport, Peugeot Sport, Arospatiale 3, GIAT industries 4 , ...), Auxitrol est amen concevoir un grand nombre de capteurs dirents pour satisfaire toutes les exigences qui lui sont imposes 5]. Cependant, l'exprience a montr qu'une part non ngligeable de la production pouvait tre standardise en proposant aux clients des options et variantes sur une gamme de capteurs limite. Pour cela, Auxitrol a choisi d'appuyer sa standardisation sur une codication interne des dirents composants qui pouvaient tre standardiss. Cette codication s'appuie sur les classes de produit, elle est reprsente par une chane de caractre alphanumrique qui prcise le type de technologie, les dimensions du capteur, les matriaux employs, les options et variantes qui composent le capteur en question. Par exemple un capteur de temprature pourra avoir la codication suivante : K G INC 12 PAJFC 900mm + PG2 125 AT . 3. Auxitrol fournit tous les capteurs de temprature pour Ariane 5. 4. Entre autres, Auxitrol quipe les Rafales..

(38) 1.4. CAS D'TUDE. 17. En cela il faut comprendre : " qu'il s'agit d'un thermocouple nickel chrome / nickel alli (K), " avec une soudure la masse (G), " la gaine de protection est en Inconel 600 (INC), " le diamtre de la gaine est de 3.17mm (12"), " l'extrmit de branchement est quipe de prises MARLIN mles et femelles (PAJFC), " la longueur utile sous che est de 900mm (900mm), " avec en OPTION ('+'), " un passage tanche let process 1/4" NPT (PG2 125 AT). Ainsi, nous pouvons voir que cette codication permet trs facilement de reprsenter une trs grande famille de capteurs. Elle permet aussi de distinguer les options des variantes. En eet, les variantes sont des paramtres obligatoires pour la conception du capteur, et ceux-ci font partie intgrante de la codication de base. Ce sont les paramtres de principes technologiques, de matriaux et de dimensions. Ils sont situs ds le premier caractre et sont spars des paramtres d'option par un + on en connat l'ordre, la nature, les domaines de validit. Les options sont rajoutes la codication, et leur ordre n'a pas d'importance. Cependant toutes les contraintes n'apparaissent pas dans la codication comme par exemple l'incompatibilit entre deux options. Suivant ses besoins, le client est orient vers une ou plusieurs variantes de base (thermocouple ou sonde rsistance) laquelle on ajoute des options de manire. mieux cadrer la demande. Au fur et mesure que le produit se prcise, la codication de celui-ci se met en place. Lorsque le produit est totalement dni et sans ambigu-t, la codication nale obtenue permet d'obtenir automatiquement la gamme de fabrication du produit ainsi que le prix de vente. Auxitrol a relev les avantages suivants : " le calcul du prix est plus prcis et plus rapide qu'il ne l'tait auparavant (utilisation de la gamme de fabrication et du prix de chaque composant pour le calcul automatis), " gain de temps entre commande et gamme de fabrication (la gamme tant gnre automatiquement d'aprs la codication du type de capteur), " gain de temps en fabrication, car le produit est standardis par gammes, ce qui permet de raliser des petites sries,.

(39) CHAPITRE 1. DIVERSIT DES PRODUITS. 18 " gage de qualit :. " le client peut obtenir immdiatement un prix (le calcul du devis est automatis), " le prix de vente est calcul directement en fonction de la gamme de fabrication et des dirents lments assembler. Ainsi en production, il est possible de fabriquer des variantes plus ou moins standardises (donc de gamme de fabrication a priori dtermine), et d'ajouter ensuite les options que l'on peut produire sur stock. Finalement, les dlais de livraison peuvent tre raccourcis, et les cots de fabrication diminus. Comme pour le cas prcdent, il a t choisi : 1. de proposer une grande diversit extrieure apparente, pour orir un produit cibl, 2. de standardiser au maximum en interne pour assurer des cots de fabrication et de gestion supportables. Ici encore la mme solution a t apporte pour grer la diversit, c'est- -dire un nombre limit de composants standardiss paramtrables en interne (les longueurs par exemple) auxquels on ajoute un certain nombre d'options, ceci pour proposer en externe un produit qui convienne au mieux aux exigences des dirents clients.. 1.4.3 Syla : Des modules industriels L'entreprise Syla 5 est prsente par C. Cabut dans 18] et 19]. L'entreprise Syla est un quipementier pour l'automobile. Cette entreprise con'oit et fabrique des faisceaux lectriques pour direntes marques (Renault, Peugeot, Citro.n, VAG, Ford, Fiat, ...). Les faisceaux lectriques sont les cblages ncessaires l'alimentation et au fonctionnement de tous les lments lectriques qui entrent dans la composition d'un vhicule. Ce sont des produits soumis une forte diversit et une volutivit importante. La diversit provient du fait que les constructeurs ont considrablement tendu leur ore pour chaque nouveau vhicule, pour viser la plus large clientle possible. Nous pouvons noter par exemple : " les niveaux d'quipements (pack lectrique, toit ouvrant, CD, ...), " les motorisations (Essence, Diesel, 1.5L, 2L, ...), " les volumes d'habitacles (3 5 portes, break, monospace, ...), " les direntes normalisations des pays d'exportation. 5. L'entreprise Syla a t rachete par le groupe VALEO en septembre 2000..

(40) 1.4. CAS D'TUDE. 19. Un argument commercial est que chez tel ou tel constructeur, pour un mme type de vhicule, il n'existe pas deux voitures identiques, puisqu'il n'existe pas deux clients identiques. Sachant que la quasi-totalit des fonctions (climatisation, autoradio, pack lectrique, ...) ont un impact sur les faisceaux lectriques, nous pouvons noter ici la di cult que peut prouver un quipementier pour la gestion et la fabrication d'un tel produit. En ce qui concerne l'volutivit, il faut savoir que le rythme de renouvellement de la gamme de vhicules (millsimes, 1/2 millsimes) ainsi que les modications et volutions techniques invisibles pour le client ont souvent un impact sur les faisceaux lectriques. A cela, s'ajoute le systme de gestion de l'approvisionnement des constructeurs, qui pour limiter leurs stocks et fabriquer le juste ncessaire fonctionnent en juste- temps. Il faut donc fabriquer un produit de grande diversit et le livrer trs rapidement au client. Jusqu'alors, pour matriser ces deux caractristiques contradictoires (grande diversit et faible dlai), Syla fabriquait des faisceaux enveloppe, c'est- -dire des faisceaux lectriques qui satisfont des ensembles de besoins, et donc des fonctions qui ne seront pas systmatiquement utilises. Suivant une politique de minimisation des cots, les constructeurs ne veulent plus s'acquitter des ls non utiliss et prsents dans les faisceaux lectriques, qui reprsentent pour eux un signe de non qualit (les ls qui bougent, vibrent, font du bruit, ...) et un surcot non justi. L'quipementier ne veut pas prendre en charge ces cbles non utiliss qui cotent cher (un faisceau lectrique est un lment ayant un cot relativement important dans le produit nal 9]) et dcide alors de fabriquer des faisceaux juste ncessaires tout en respectant de courts dlais de livraison. Pour raliser ces faisceaux lectriques, Syla dispose de sites de proximits et de sites dlocaliss. Les sites dits de proximit sont des sites situs faible distance du donneur d'ordres (parfois dans les btiments mmes du donneur d'ordres) qui permettent Syla d'avoir une trs forte ractivit par rapport aux demandes du donneur d'ordres. Les sites dlocaliss sont des sites distants avec des cots de production meilleur march. Suivant une politique de minimisation des cots, Syla ralise des modules industriels prassembls dans ses sites dlocaliss. Ces modules industriels sont ensuite achemins vers les sites de proximit o& ils seront assembls selon les besoins spciques de chaque client. Ceci permet de fabriquer au fur et mesure des informations re'ues par le client, puisque n'intervient plus le temps de fabrication des dirents modules mais seulement le temps d'assemblage nal. Par la mme occasion cela permet de diminuer le dlai rception des informations / mise disposition du faisceau lectrique. La conception et la gestion des faisceaux lectriques entrent parfaitement dans la problmatique de notre travail : " au niveau des assemblages, chaque faisceau est quasi unique,.

(41) CHAPITRE 1. DIVERSIT DES PRODUITS. 20. " au niveau des composants, il s'agit d'lments modulaires standards : connecteurs, ls, composants actifs. Ceci nous amne nous poser un certain nombre de questions : Vues la quantit et la varit d'options et variantes pouvant se greer sur le faisceau de base, quel type de reprsentation est le plus appropri ? Quelle modlisation utiliser ? Quels lments raliser dans chaque site, sachant qu'il existe des sites de proximit et des sites dlocaliss cots de production infrieur? Comment grer l'ensemble des congurations possibles tout en vitant les incompatibilits? Comment assurer la gestion du versionnement des dirents constituants, sachant que les impacts sont totalement dirents en conception, fabrication, approvisionnement, achat, ... Notre contribution des chapitres 4 et 5 visera apporter des lments de rponse. ces questions.. 1.5 Conclusion L'analyse bibliographique a montr que la diversit des produits a de nombreuses origines et touche plusieurs services d'une mme entreprise. Une action allant dans le sens de la matrise de la diversit devra donc tre une action transversale l'entreprise et prendre en compte de nombreux paramtres de natures direntes. Une action de matrise de la diversit devra prendre en compte le fait que la varit optimale des produits dpend de plusieurs facteurs marketing, conomiques et industriels qui sont fonction de la stratgie de l'entreprise dans son contexte de concurrence sur le march considr. L'analyse des cas industriels montre la complexit du problme et l'absence de mthodes pour l'aborder et encore moins pour le rsoudre. Il apparat tout d'abord que sous une mme problmatique de diversit se cache en ralit un ensemble de problmes pour lesquels direntes solutions sont envisageables. Il apparat aussi que l'volution des pratiques vers la prise en compte de la diversit mais aussi vers sa matrise peut provenir de paramtres internes (pour Auxitrol et Schneider Electric cela vient d'une volont de rationaliser) ou de paramtres externes (dans le cas Sylea, la prise en compte de la diversit provient d'une demande externe). Dans les chapitres 2 et 3 nous nous attacherons la manire dont la littrature propose de rsoudre le problme de diversit. Ceci nous permettra d'introduire un apport mthodologique au chapitre 4, cet apport mthodologique sera ensuite appliqu au cas Sylea au chapitre 5..

(42) 21. Chapitre 2. Reprsentation des familles de produits 2.1 Introduction Nous prsentons dans ce chapitre une tude sur la reprsentation des familles de produits. Pour cela, nous commen'ons par une prsentation du problme de modlisation de la diversit. Ensuite, la section 2.3 s'intresse la structuration des donnes techniques en contexte de diversit. La section suivante pointe sur direntes natures de liens pour reprsenter des produits forte diversit en intgrant direntes catgories de contraintes. Dans la section 2.5 sont montres les grandes lignes de modles gnriques de familles de produits et de modles de conguration travers des travaux reprsentatifs. Dans la section suivante, l'intrt portera sur la norme STEP pour reprsenter les familles de produits. Enn une synthse fera ressortir les points importants.. 2.2 Prsentation du problme de modlisation de la diversit Dans le cas d'un produit unique et non volutif, on ne rencontre que trs peu de di cults la reprsentation des donnes le concernant. Cependant dans un contexte de forte diversit, il s'avre impossible de reprsenter explicitement chaque produit par une nomenclature spcique. Une solution apporte par les industriels est d'utiliser des familles de produits qui permettent un certain degr de standardisation, et laissent encore de la !exibilit au produit pour pouvoir reprsenter chaque individu. Ces familles de produits se divisent ensuite en sous-familles (produits) de manire mieux cibler un march segment, ensuite chaque produit de la sous-famille (instance) peut tre personnalis selon les besoins et dsirs de chaque client..

(43) 22. CHAPITRE 2. REPRSENTATION DES FAMILLES DE PRODUITS. Une modlisation base sur un partage suivant dirents niveaux de la reprsentation du produit propose par Agard 6] est prsente gure 2.1. Les niveaux considrs sont : la famille de produit, le type de produit et l'instance de produit qui au niveau des nomenclatures correspondent nomenclature gnrique, nomenclature spcique et nomenclature instancie, chacune d'entre elles se dclinant en plusieurs vues (fonctionnelle, structurelle, maintenance, ...). Nomenclature générique. Nomenclature spécifique. Nomenclature instanciée. Famille produit. Produit V97. Instance produit. Produit V98 Produit V99 généralisation. spécialisation. évolution versionnement. Fig.. maintenance. 2.1 " Di rents niveaux de nomenclatures.. " la nomenclature gnrique : contient les concepts de base, au niveau des nomenclatures, il s'agit du plus haut degr d'abstraction. Ce type de nomenclature contient les familles de produits. Par exemple, la famille des Peugeot 306, la famille des Citro.n ZX, la famille des ordinateurs portables, ... " la nomenclature spcique : dans ces nomenclatures, sont rangs les types de produit. Nous nous situons donc un niveau d'abstraction infrieur. Il s'agit. ce niveau des donnes relatives aux modles de produit : les Peugeot 306 XT, les Citro.n ZX Avantage, ... " la nomenclature instancie : ce dernier modle de nomenclature est celui de plus bas niveau, il contient les donnes spciques une instance de produit en particulier. On peut trouver par exemple la nomenclature de la voiture Citro.n ZX Avantage immatricule : 702 AZN 38. Ces trois types de nomenclatures ne se situent pas au mme niveau de la reprsentation des donnes techniques pour un mme produit. Elles ne permettent pas de reprsenter le mme type de donnes, elles coexistent et se partagent la reprsentation du produit. Il convient de rattacher les informations au bon niveau. Ces.

(44) 2.3. STRUCTURATION DES DONNES TECHNIQUES. 23. dirents niveaux de reprsentation du produit proviennent de dirents besoins au niveau de la conception : " Par exemple, la nomenclature gnrique peut servir en conception pour classer les donnes relatives aux familles de produits. " De mme, la nomenclature spcique, permet de structurer les donnes relatives. la conception d'un type de produit en particulier. " La nomenclature instancie, permet quant elle de suivre l'volution d'un produit en particulier, cette nomenclature est trs utile en maintenance par exemple. Simultanment, toujours au niveau de la conception, quel que soit le niveau (famille, produit ou instance), il existe suivant un autre axe, un versionnement des constituants et des liens qui permet de caractriser les direntes volutions du produit. Par ailleurs, il existe dans l'entreprise direntes formes de reprsentations du produit (reprsentations implicites ou explicites de la structure du produit) parmi lesquelles : " les analyses fonctionnelles, " les plans, qui contiennent en gnral les donnes produit ainsi qu'une structure de produit implicite, " les nomenclatures, qui contiennent la structure des composants, " les dessins d'assemblages, qui fournissent une vue structurelle de la dcomposition physique, " la documentation de maintenance, " les catalogues de produits, ... Pour une entreprise qui n'est pas totalement intgre, les types de documents actuels rendent di cile la comparaison entre les variantes de produit, par exemple une mme pice peut avoir direntes codications selon les reprsentations. Dans les cas de conception avec rutilisation de solutions existantes, il y a un manque de documents comprhensibles de l'ancienne conception (rfrences croises entre les documents). Dirents modles ont donc t proposs dans la littrature. Ils se retrouvent en gnral sous l'appellation de familles de produit. Ces modles permettent de reprsenter des produits gnriques ou des composants gnriques.. 2.3 Structuration des donnes techniques Ce chapitre prsente direntes propositions de structuration des donnes techniques tires de la littrature, en commen'ant par la codication des objets techniques, puis par la classication..

(45) 24. CHAPITRE 2. REPRSENTATION DES FAMILLES DE PRODUITS. 2.3.1 Codi cation des objets techniques D'aprs Maurino 73], le principe de base de la codication est que tout objet technique est identi par une rfrence unique. Cette rfrence porte suivant les entreprises les noms de code article, numro de nomenclature, part-number, rfrence composant, ... Il existe de trs nombreux systmes de codication des objets techniques qui dpendent des entreprises, des secteurs d'entreprise, des projets. Il est cependant possible de les ranger dans quelques grandes classes de codication.. 2.3.1.1 La codi cation unique Dans ce type de codication, la rfrence l'objet technique est unique. Un objet technique entrant dans la composition de plusieurs produits possde donc une seule rfrence, commune tous les cas d'emploi de l'objet. Intrts de cette unicit : " viter la duplication des informations de dnition de l'objet technique (viter les risques de non-intgrit des donnes dupliques), " supporter les eorts de standardisation des produits : il est ais d'utiliser un produit dj existant en rutilisant simplement sa codication, " eectuer le regroupement des besoins en matires, composants, et sous-ensembles entrant dans la composition des dirents produits inscrits au plan directeur, selon le principe MRP 1 , " optimiser la gestion des stocks.. 2.3.1.2 La codi cation signi cative Le principe de codication signicative s'oppose aux mthodes de codication unique de l'objet technique. Elles sont utilises, en l'absence de systmes de GPAO 2 , pour grer manuellement la production. La codication d'un objet n'est pas seulement une rfrence celui-ci, mais porte en plus une smantique qui prcise le cas d'emploi. Une codication signicative se compose d'un ensemble ordonn de rfrences. La rfrence attribue un article permet : " d'identier l'article lui-mme (su xe de la codication), " d'identier l'ensemble dans lequel intervient l'article (racine de la rfrence). Comme le montre Maurino 73] dans l'exemple donn en tableau 2.1, la codication d'une pice prcise quels ensembles (sous-ensembles) de quels produits appartient la pice. 1. MRP : Material Ressource Planning 16, 74]. 2. GPAO : Gestion de Production Assiste par Ordinateur 16, 74]..

(46) 2.3. STRUCTURATION DES DONNES TECHNIQUES Article produit. 25. Rfrence 130. ensemble. 130 220 130 270. sous ensemble 130 270 500 130 270 580 pice primaire 130 270 581 Tab.. 2.1 " Exemple de codi

(47) cation signi

(48) cative.. Cependant, quelques inconvnients sont l'origine de la disparition de ce type de codication : " il existe autant de rfrences que de cas d'emploi. Si le mme produit est utilis dans dirents sous-ensembles, il aura direntes codications, " elle est un obstacle la standardisation. La rutilisation de composants dans dirents ensembles ncessite la cration de nouvelles rfrences, " il n'y a pas d'optimisation des stocks. En eet, il est di cile de retrouver toutes les rfrences d'un mme produit de manire grer tous les !ux d'entre et de sortie du composant entrant dans dirents ensembles. Un avantage par rapport la codication unique est la gestion des liens unissant un ensemble et les articles entrant dans sa composition.. 2.3.1.3 Les mthodes mnmotechniques Elles sont utilises notamment dans la chimie organique qui dispose d'un moyen trs e cace d'organisation de l'information et des donnes : il s'agit de la molcule, reprsente sous forme de dessin. Le caractre unique de la molcule permet de lui associer de fa'on biunivoque un numro qui donne accs toute l'information concernant cette molcule. Le numro sert de manire transparente pour l'utilisateur, de clef d'accs aux donnes et aux informations. Hors du domaine de la chimie organique, on perd le bnce de cette cohrence interne, l'information est alors structure par sujets, dnis de fa'on plus ou moins arbitraires et variables dans le temps, ceci ncessite l'existence d'index et de thsaurus, complexes mettre en place et maintenir. L'avantage des procds mnmotechniques est l'accessibilit l'information..

(49) 26. CHAPITRE 2. REPRSENTATION DES FAMILLES DE PRODUITS. 2.3.1.4 La codi cation des exemplaires Lorsque l'on utilise plusieurs exemplaires de la mme rfrence article, il peut sembler utile d'en tenir compte dans la codication de manire reprsenter cette similitude. Pour cela il existe deux types de codication : 1. On utilise la rfrence article laquelle on ajoute un numro de srie. Ex: 130 270 580 (code article) + 256 (numro de srie) = 130 270 580 " 256 Cependant cette codication reprend en partie le principe de la codication signicative, ce qui pose quelques problmes en cas de modication. 2. Une autre solution est de crer des rfrences non signicatives et de grer des liens comme reprsent sur la gure 2.2. On sait ainsi que les rfrences 65421, 98165 et 1987154 sont des exemplaires de l'article 123456. Réf 65421 Article 123456 Réf 98165 Réf 1987154 Fig.. 2.2 " Codi

(50) cation des exemplaires.. Cette mthode est plus rigoureuse et permet de grer les modications, elle est en revanche plus complexe mettre en oeuvre.. 2.3.2 Classi cation des objets techniques Le but de la classication est de crer des ensembles (de produits, de composants, ...) partageant certaines caractristiques. Il est possible de distinguer trois propositions : les familles d'objets, les bibliothques de composants et la classication facettes.. 2.3.2.1 Familles d'objets par hritage En associant les points communs dirents articles, les objets techniques peuvent tre regroups en familles. Selon les critres de comparaison des articles, il est possible d'obtenir direntes familles (fonctionnelles, technologiques, ...) que l'on peut classer en arborescences 73]. La structure arborescente des familles est telle que plus on descend dans l'arbre, plus les critres sont prcis et inversement plus on monte plus les critres sont gnriques (gure 2.3). Les caractristiques communes sont attaches aux familles et par hritage aux objets techniques. Ces caractristiques participent la dnition des familles, et l'identi-.

(51) 2.3. STRUCTURATION DES DONNES TECHNIQUES Données génériques. Composants électriques Composants électriques actifs. Composants électriques passifs. Condensateurs. Résistances. Résistances planar. Fig.. 27. Résistances oxyde. Résistances Carbone. Données précises. 2.3 " Les familles d'objets techniques.. cation prcise de chaque objet dans une famille dtermine. Une famille peut tre gnre partir d'une autre : " par adjonction de caractristiques (spcialisation), " par la dnition de valeurs ou de fourchettes de valeurs de certaines caractristiques (instanciation). Ceci est reprsent sur la gure 2.4. caractéristiques tension maximale tolérance. composants électriques passifs. nouvelle famille par ajout de caractéristiques caractéristiques tension maximale tolérance type capacité courant de fuite. condensateurs. nouvelle famille par valorisation de caractéristiques. caractéristiques tension maximale = 220 V tolérance = 2% type = RLR05 valeur ohmique = 10K technologie: oxyde puissance = 1/4 W. Fig.. résistances. caractéristiques tension maximale tolérance type valeur ohmique technologie puissance. résistance oxyde. RLR05 10K 2%. caractéristiques tension maximale tolérance type valeur ohmique technologie: oxyde puissance. 2.4 " Les caractristiques des familles et des objets techniques.. Les caractristiques se transmettent de pre en ls en suivant l'arborescence des.