Juste-à-temps et jidoka

Le flux continu et la pièce à pièce

Dans beaucoup d'ateliers et de bureaux, une pièce ou un dossier passe plus de temps à attendre qu'à être traité. Le flux continu cherche à supprimer cette attente en faisant avancer le travail d'une étape à la suivante sans l'immobiliser dans un lot. Cet article explique pourquoi les lots allongent les délais, comment s'organise la pièce à pièce et ce qu'un stock élevé empêche de voir.

Cent enveloppes

Vous avez cent invitations à envoyer. Pour chacune, il faut plier la lettre, la glisser dans l'enveloppe, fermer l'enveloppe et coller le timbre. Presque tout le monde s'organise de la même façon : on plie les cent lettres, on remplit les cent enveloppes, on les ferme toutes et l'on termine par les timbres. Répéter le même geste cent fois de suite paraît plus efficace que de changer de geste à chaque instant.

James Womack et Daniel Jones racontent cette scène dans Lean Thinking (1996). L'un d'eux demande à ses deux jeunes filles comment préparer l'envoi d'un bulletin, et les deux enfants répondent sans hésiter qu'il faut d'abord tout plier. Les auteurs en concluent que le raisonnement par lots nous vient spontanément. L'autre méthode consiste à terminer complètement une enveloppe avant de commencer la suivante.

Essayez les deux. La seconde méthode est souvent un peu plus rapide, parce qu'elle évite de reprendre quatre fois des piles de papier. Pour une personne seule, ce gain reste modeste, et l'argument principal est ailleurs. Supposez que la lettre pliée en trois n'entre pas dans l'enveloppe. Avec la méthode par lots, vous le découvrez après avoir plié cent lettres. Avec l'autre, vous le découvrez à la première. De même, si l'on vous interrompt au bout d'un quart d'heure, vous avez d'un côté cent lettres pliées et aucun courrier prêt, de l'autre une vingtaine d'enveloppes qui peuvent partir.

Ces deux façons de travailler ont un nom. La première est la production par lots et files d'attente. La seconde est le flux continu, dont la forme la plus stricte s'appelle la pièce à pièce.

Pourquoi les lots font attendre

Un lot est une quantité de pièces identiques que l'on traite ensemble à une étape avant de les envoyer ensemble à la suivante. L'organisation par lots a de bonnes raisons d'exister. Quand le réglage d'une machine prend deux heures, on préfère produire mille pièces d'affilée. Quand les machines sont regroupées par métier, les tours dans un atelier et les fraiseuses dans un autre, on attend d'avoir un chariot plein pour faire le trajet.

Le coût de cette organisation est moins visible que ses avantages. Chaque pièce attend que toutes les autres pièces de son lot soient faites, puis le lot entier attend son tour devant l'étape suivante. Pendant ce temps, personne ne sait si les pièces sont bonnes.

Dans une usine réelle, les postes ne restent pas inactifs en attendant le lot : ils travaillent sur d'autres commandes. Le raisonnement reste valable, car chaque commande subit le même allongement, et l'atelier se remplit de lots en attente entre les postes.

La pièce à pièce et la cellule en U

Le flux continu consiste à enchaîner les étapes sans attente ni stock intermédiaire. Dans la pièce à pièce (en anglais one-piece flow), on fabrique une pièce, on la passe au poste suivant et l'on ne commence la suivante qu'ensuite. Quand la pièce à pièce stricte n'est pas possible, on s'en approche avec les plus petits lots que le procédé autorise.

Taiichi Ohno raconte dans Toyota Production System (1978) comment il a commencé, à partir de 1947, dans l'atelier d'usinage dont il avait la charge. Les machines y étaient regroupées par type, et chaque ouvrier conduisait une seule machine. Ohno les a disposées dans l'ordre des opérations, en lignes parallèles ou en L, pour qu'une pièce passe directement d'une machine à la suivante. Il a aussi demandé à un même ouvrier de conduire trois ou quatre machines le long du parcours. Il rapporte que la résistance a été forte : un tourneur qualifié, attaché à sa machine et à son métier, devait désormais conduire plusieurs machines de types différents.

De cette disposition est née la cellule en U. Les postes sont placés le long d'un U, dans l'ordre des opérations, et les opérateurs se tiennent à l'intérieur. L'entrée et la sortie sont proches l'une de l'autre, de sorte qu'un opérateur qui termine une pièce se retrouve à côté du point de départ. La forme permet aussi d'ajuster l'effectif à la demande. Quand celle-ci est forte, quatre personnes se partagent les postes. Quand elle baisse, deux personnes parcourent chacune la moitié du U. Ce réglage se fait d'après le takt time, c'est-à-dire le rythme auquel le client demande les pièces (voir Le takt time et le lissage de la production).

Une cellule suppose des opérateurs polyvalents et des machines assez fiables pour ne pas bloquer la file. Elle s'accommode mieux de machines petites et simples, dédiées à une famille de pièces, que des grosses machines que l'on rentabilise par de grands lots.

Le délai de traversée

L'indicateur qui résume le mieux l'effet du flux est le délai de traversée (en anglais lead time) : le temps qui s'écoule entre l'entrée d'une pièce ou d'un dossier dans le processus et sa sortie. Il se compose de temps de travail et de temps d'attente. Dans une organisation par lots, l'attente en représente la plus grande part. La cartographie de la chaîne de valeur sert à mesurer cette proportion.

Une relation simple relie ce délai au travail en cours. Quand un système fonctionne en régime stable, le délai moyen est égal au nombre d'unités en cours divisé par le nombre d'unités terminées par unité de temps. Le chercheur américain John Little en a donné la démonstration en 1961, et la relation porte son nom. Elle a une conséquence pratique : à débit égal, moins il y a de travail en cours, plus le délai est court.

Le lac et les rochers

Une image revient dans de nombreux livres sur le système Toyota. L'entreprise y est un bateau qui navigue sur un lac. Le niveau de l'eau représente le stock. Le fond du lac est couvert de rochers, qui sont les problèmes : les pannes, les défauts, les réglages trop longs, les fournisseurs en retard et les absences. Tant que l'eau est haute, le bateau passe au-dessus des rochers sans les voir. L'entreprise fonctionne, mais elle paie cette eau et ignore ce qui se trouve dessous.

Le flux continu fait baisser l'eau. Quand il ne reste qu'une ou deux pièces entre deux postes, la moindre panne arrête le poste suivant en quelques minutes, et tout le monde la voit. Cet effet est recherché. Un problème devenu visible et gênant finit par être traité, alors qu'un stock abondant permettait de le contourner pendant des années.

L'image contient aussi une mise en garde. Si l'on baisse l'eau d'un coup, le bateau heurte tous les rochers à la fois. Toyota procède par petites baisses : on retire un peu de stock, on observe ce qui apparaît, on traite ce problème, puis on recommence. Ohno en a fait l'une de ses règles du kanban (voir Le flux tiré et le kanban).

Limites et pièges

Le flux continu ne se décrète pas. Rapprocher les postes et supprimer les stocks intermédiaires dans un atelier dont les machines tombent souvent en panne produit des arrêts en chaîne. La fiabilité des équipements, la qualité au poste et la rapidité des changements de série sont des préalables, traités dans les articles sur la maintenance productive totale, le jidoka et le SMED.

Tout ne peut pas circuler pièce à pièce. Un four de traitement thermique, une cabine de peinture ou un autoclave d'hôpital traitent par nature plusieurs unités à la fois. Womack et Jones appellent « monuments » ces équipements trop gros pour être déplacés, vers lesquels il faut amener le travail et devant lesquels il fait la queue. On peut réduire la taille des lots autour d'eux, rarement la ramener à une unité.

La pièce à pièce stricte n'est pas non plus toujours préférable. Quand deux étapes ont des durées très inégales ou très variables, un petit stock tampon entre elles évite que chaque aléa se propage. Toyota conserve lui-même des en-cours dits standard, c'est-à-dire décidés à l'avance et limités (voir Le travail standardisé).

Pour les personnes, le flux continu change le travail. La polyvalence peut enrichir le métier quand elle s'accompagne de formation et de temps pour apprendre. Elle peut aussi se traduire par des cycles courts, répétés debout, sans les brèves pauses que procuraient les attentes. Des études en ergonomie et en santé au travail ont documenté cette intensification dans certaines usines. Elles sont présentées dans l'article Critiques et état des preuves.

Dans le travail de bureau, l'équivalent de la pièce à pièce est de finir une chose avant d'en commencer une autre. L'idée se transpose, à condition de se rappeler que les « pièces » y sont de tailles très inégales et que certaines attentes, comme une validation ou la réponse d'un client, ne dépendent pas de l'équipe. Le corpus Scrum décrit cette transposition sous le nom de swarming.