Grer un carnet de commandes en priode de sous-capacitMartial Blervacque & Simon Martenot Option Gestion Scientifique30/06/2008

Table des matiresI. A. 1. 2. B. C. II. A. B. C. III. A. 1. 2. 3. 4. 5. B. C. 1. 2. IV. A. 1. 2. B. 1. 2. 3. 4. C. D. Introduction Gnralits ........................................................................................................... 5 Le monde de laluminium ........................................................................................................ 5 March Gnralits ............................................................................................................ 6 March de la cathode ............................................................................................................ 8 Qui est Carbone Savoie ? .......................................................................................................... 8 Historique de Carbone Savoie .................................................................................................. 9 Contexte Initial ............................................................................................................................. 11 Situation de Carbone Savoie lors de notre arrive ................................................................. 11 Mission ....................................................................................................................................... 11 Notre mthode de travail ........................................................................................................ 12 Description des processus de production et de prise de commandes ..................................... 12 Le systme de production ....................................................................................................... 12 Le Filage ................................................................................................................................ 13 La cuisson ............................................................................................................................. 14 La graphitation ..................................................................................................................... 16 Limprgnation ..................................................................................................................... 17 Lusinage ............................................................................................................................... 17 Systmes dinformation ........................................................................................................... 18 Processus de commande ......................................................................................................... 18 Gnralits ............................................................................................................................ 18 Le processus de commande ................................................................................................ 20 Modlisation globale : tude de ladquation charge capacit ........................................... 21 Etude globale ........................................................................................................................ 21 Rsultats................................................................................................................................ 21 Modlisation temporelle : tentative de planification ............................................................22 Situations paradoxales .........................................................................................................22 Lexplication des avances/retards pour un mme produit................................................ 23 Lexplication des 3 000 tonnes perdues ........................................................................... 23 Des retards excessifs ........................................................................................................... 24 La prise de commande en pratique ....................................................................................... 24 Des temps de fabrication variables .........................................................................................25

Comprendre le systme par la modlisation ............................................................................ 20

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E. V. A. B. C. 1. 2. 3. D. VI. VIII. IX. X.

Les enseignements des diverses simulations .........................................................................27 Un outil de dialogue ................................................................................................................... 28 Les objectifs de loutil ............................................................................................................. 28 Un aperu de loutil ................................................................................................................ 28 Un apport oprationnel .......................................................................................................... 30 Au quotidien ........................................................................................................................ 30 En runion production logistique commercial ........................................................... 30 Un usage stratgique .......................................................................................................... 30 Limites de loutil ..................................................................................................................... 30 Conclusion .................................................................................................................................... 31 Organigramme du service commercial .................................................................................. 33 Organigramme du service logistique ......................................................................................... 33 Organigramme du service production Vnissieux ................................................................ 34

VII. Organigramme gnral (direction) ............................................................................................ 32

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Lorsque la vitesse dvolution du march dpasse celle de lorganisation, la fin est proche. Jack Welch (industriel amricain)

RsumNous avons effectu notre travail doption chez Carbone Savoie, PME productrice de cathodes pour le march de laluminium. La forte croissance actuelle de la production daluminium a tir avec elle la production de cathodes et le systme de production de Carbone Savoie sest retrouv satur pour la premire fois de son histoire. En 2007, Carbone Savoie navait pas russi produire ce quelle avait prvu de faire. La diffrence slevant pratiquement 10% de la production annuelle, notre mission initiale tait de comprendre finement le systme de production de Carbone Savoie pour analyser les causes de cette diffrence. Le systme de production de Carbone Savoie est trs complexe et comporte un atelier, la cuisson, peru comme le goulot. Notre premier travail fut de sintresser de prs cet atelier qui tait le point critique de lusine. Des modlisations de lanne cuisson-2007 ont permis de comprendre le fonctionnement de cet atelier et les paramtres essentiels prendre en compte pour pouvoir raliser une bonne planification. La longueur de la cathode sest rvle tre un paramtre critique pour pouvoir grer la cuisson. Dans la continuit de ces rsultats et aprs avoir regard le processus de prise de commandes dans le dtail, nous avons cr en collaboration avec les acteurs de Carbone Savoie un outil pour amliorer la communication entre la logistique et les commerciaux. Cet outil permet de grer tous les ateliers afin de juguler des effets damplification dans le systme de production dus des variations de mix produits lentre du systme, effets dabord dtects grce aux diffrents tmoignages entendus. Surtout, loutil donne aux planificateurs les impacts dune nouvelle commande sur lensemble du systme de production. Enfin, cet outil a dj t utilis de manire oprationnelle pour aider Carbone Savoie sur plusieurs niveaux : au quotidien, lors dune runion mensuelle de production, et de manire plus stratgique pour planifier des investissements. En fait, limpact de notre travail va sans doute au-del du dernier outil cr puisque nous avons eu un rle dtincelle chez Carbone Savoie, notre tude ayant notamment impuls de nouvelles pistes de recherche, sous forme de projets dordres logistique et commercial.

RemerciementsTout dabord, nous souhaitons remercier Jean-Pierre CLEIREC, PDG de Carbone Savoie, de nous avoir ouvert les portes de son entreprise et de sa disponibilit. Nous voulons aussi remercier de leur patience toutes les personnes que nous avons pu rencontrer de nombreuses reprises. Un grand merci en particulier toute lquipe logistique, lquipe commerciale et tous les directeurs de Carbone Savoie qui ont pris le temps de rpondre toutes nos questions. Un merci particulier Franois DODELLER et Frdric DORDAIN qui ont contrl la cohrence de nos rsultats avec la ralit. Enfin, nous souhaitons saluer la gentillesse de Reine ABITBOL et de Monique GINES grce

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qui nous avons travaill dans de trs bonnes conditions.

Dans le cadre de notre troisime anne aux Mines de Paris (option Gestion Scientifique), nous devons raliser un travail doption dune priode de trois mois rpartie sur lanne scolaire. Nous avons ralis cette tude dans lentreprise Carbone Savoie. Nous allons voir dans ce rapport comment nous avons mis en place des outils afin de mieux grer leur carnet de commandes. Depuis quelques annes, le monde de laluminium est en plein boom et toute entreprise lie ce secteur doit savoir sorganiser pour pouvoir suivre le rythme de cette croissance et surtout pour pouvoir profiter pleinement de cette demande forte. Carbone Savoie est une de ces entreprises lies directement au secteur de laluminium. Pour tre plus prcis, Carbone-Savoie est une PME productrice de cathodes. La cathode est un lment ncessaire la production daluminium. Donc son carnet de commandes est depuis quelque temps plein craquer et nous allons voir quune bonne organisation est ncessaire pour pouvoir grer un tel carnet. Aprs avoir vu quelques gnralits sur le monde de laluminium et sur celui de la cathode, nous verrons le contexte initial de notre tude. Nous donnerons ensuite une description suffisante du fonctionnement de Carbone Savoie (production, service commercial, systmes dinformation) pour bien comprendre le travail que nous avons accompli.

I.

Introduction Gnralits

Pour comprendre lenvironnement actuel dans lequel se trouve Carbone Savoie, il est ncessaire de passer du temps sur le march de laluminium et de montrer le lien troit entre le monde de la cathode et celui de laluminium. Aprs avoir dcrit le march de laluminium et celui de la cathode, nous verrons dans cette premire partie ce quest lentreprise Carbone Savoie.

A.

Le monde de laluminium

Il existe beaucoup de producteurs daluminium dans le monde (environ 130 diffrents) ; Rio Tinto Alcan, Rusal ou encore Alcoa sont parmi les plus importants. La plupart de ces producteurs daluminium sont des clients de Carbone Savoie. Les applications de laluminium sont nombreuses : domaine du transport (automobiles, avions, trains), emballages, ustensiles de cuisine, composants lectriques, fils de transmission, traitement de leau, etc. Ces nombreuses applications montrent bien limportance de ce mtal dans nos vies au quotidien.

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Figure 1 : Quelques utilisations de l'aluminium

1.

March Gnralits

Laluminium est principalement extrait d'un minerai appel bauxite o il est prsent sous forme d'oxyde hydrat dont on extrait l'alumine (Al2O3) par traitement chimique. L'aluminium est ensuite extrait par raction dlectrolyse : l'alumine est introduit dans des cuves d'lectrolyse avec des additifs (Ex : la cryolithe (Na3AlF6), le fluorure de calcium (CaF2)). La production d'une tonne d'aluminium ncessite de 4 5 tonnes de bauxite.

Figure 2 : La fabrication d'aluminium partir de la bauxite

Pour produire de laluminium, des cuves dlectrolyse sont ncessaires. Le schma ci-dessous en montre une description grossire.

Figure 3 : Coupe schmatique d'une cuve d'lectrolyse

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La cuve est constitue de trois zones bien distinctes : Les cathodes, poses au fond dune coque en acier. Une solution contenant lalumine et les additifs, dpose sur les cathodes. Les anodes qui sont plonges dans la solution prcdente Le passage dun courant de trs forte intensit (entre 150 000 et 330 000 Ampres) entre lanode et la cathode permet de produire de laluminium qui vient se dposer entre la solution et les cathodes. Cet aluminium est ltat fondu. On le rcupre ensuite pour pouvoir lutiliser et fabriquer une myriade de produits en aluminium.

Figure 4 : Schma explicatif d'une cuve d'lectrolyse (1 : Cathode, 2 : Dalle de bordure, 3 : Pte de Brasque, 4 : Pte de scellement, 5 : Isolant externe, 6 : Aluminium fondu, 7 : Alumine et Cryolite)

Les cathodes sont donc places au fond de la cuve dlectrolyse. Elles sont alignes cte cte. Elles possdent de une plusieurs gorges sur la face infrieure pour faire passer la ou les barres dalimentation. De forme paralllpipdique, une cathode a une longueur variant entre 2,5 et 4 mtres et une section denviron 50cm sur 50cm (avec beaucoup de variations).

Figure 5 : Deux cathodes l'envers

Les cathodes sont considres comme des produits dinvestissement : leur dure de vie est comprise, en fonction des nuances, entre 5 et 7 ans. Au contraire, les anodes sont des produits de consommation ayant une dure de vie moyenne dun mois seulement. Gnralement, les

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producteurs daluminium produisent eux-mmes les anodes dont ils ont besoin. Le march de laluminium est un march cyclique et nous nous trouvons aujourdhui dans une priode o la demande en aluminium est trs forte. De plus, cet effet de cycle sajoute une demande chinoise trs forte faisant ainsi exploser la demande gnrale. Comme nous lavons vu prcdemment, sans cathode, il est impossible de produire de laluminium. Pour produire plus daluminium, les aluminiers (=producteurs daluminium) ont besoin de plus de cathodes. La demande en cathodes suit celle en aluminium et est donc trs forte depuis quelques annes.

2.

March de la cathode

Ces dernires annes, le march de la cathode est en pleine croissance. Loffre en cathodes est trs infrieure la demande. Il existe trois grands fournisseurs de cathodes : SGL (socit allemande), SEC (socit japonaise) et Carbone Savoie (socit franaise) qui se partagent 90% du march de la cathode. Les 10% restants correspondent dautres fournisseurs de cathodes beaucoup plus petits. Carbone Savoie est donc un des leaders de lunivers de la cathode puisquil dtient 30% du march mondial. Le march comporte environ 130 clients diffrents rpartis un peu partout dans le monde. Carbone Savoie possde environ 120 clients parmi les 130 possibles rpartis sur toute la plante (Nouvelle-Zlande, Mozambique, Russie, USA). Larrive potentielle de la Chine sur le march mondial reprsente un enjeu futur majeur. Ce pays la croissance dmesure produit une quantit importante de cathodes. Mais, la qualit de ces cathodes nest pas bonne compare celle des cathodes de Carbone Savoie par exemple. Pour les entreprises non chinoises, la Chine nest pas qualifie actuellement pour fournir des cathodes cause de cette qualit mdiocre. Alors, les producteurs chinois narrivent pas pour linstant vendre leurs cathodes lextrieur de lEmpire du Milieu. Mais la concurrence chinoise est un risque potentiel pour les annes venir. Un aspect essentiel prendre en compte et qui touche la fois le march de laluminium et celui de la cathode est la distinction entre deux types de commandes de cathodes, qui ninduisent pas les mmes contraintes. Dune part, la cration de nouvelles usines productrices daluminium requiert linstallation de plusieurs cuves dlectrolyse. Il est ncessaire de fournir imprativement les cathodes lheure pour permettre de lancer la production daluminium; on parle alors dun projet, qui est caractris par une demande forte en cathode. Un retard sur ces commandes de cathodes peut tre dramatique pour lentreprise ayant investi dans cette usine. Dautre part, il existe un march de remplacement. Les cathodes doivent tre changes tous les 5-7 ans pour cause dusure. Cette usure dpend la fois de la qualit de la cathode et de son utilisation par lusine. En effet, pour produire de laluminium, un courant dune forte intensit passe travers les cathodes pour pouvoir faire la raction dlectrolyse. Lusine contrle cette intensit et peut la faire varier. Grosso modo, plus lintensit est forte, plus la production daluminium est importante, mais plus les cathodes susent rapidement. Ainsi, ce changement de cathodes est associ la maintenance. Les usines sont beaucoup plus flexibles vis--vis des retards sur le renouvellement de cathodes.

B.

Qui est Carbone Savoie ?

Carbone Savoie emploie environ 500 personnes sur deux sites : le site principal est Notre Dame

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de Brianon NDB (388 personnes dont 21 cadres et 44 agents de matrise et techniciens) en Savoie. Le deuxime site se trouve Vnissieux Vx (112 personnes dont 74 la production et 38 au LRE (laboratoire de recherche) et au service commercial) ct de Lyon. Depuis octobre 2007, Carbone Savoie est filiale du groupe Rio Tinto Alcan et regroupe les activits de conception / fabrication / ventes de matriaux en carbone et graphite pour lindustrie de laluminium - on utilise galement lappellation : "ACS" pour "Advanced Cathodic System". En annexes sont prsents les organigrammes de la direction, de la logistique, du service commercial et de la production pour comprendre les relations hirarchiques entre les diffrentes personnes. Carbone Savoie intervient la fois, on la vu, sur le march des projets (25% de ses ventes) ainsi que sur le march de remplacement de cathodes (75% de ses ventes). Anne Offre Opportunits de march 32 000 t 40 000 t 44 000 t 50 000 t

2005-2006 2007 2008 2009

36 000 t 38 000 t 40 000 t 44 000 t

Figure 6 : Evolution de l'offre chez Carbone Savoie compare aux opportunits

On remarque sur le tableau ci-dessus lvolution des offres proposes par Carbone Savoie ses clients et les opportunits de march pouvant se rapprocher de la demande perue par Carbone Savoie. Nous pouvons alors observer sur ce tableau la croissance du march de laluminium. En effet, en 2005-2006, les opportunits sont infrieures ce que pouvait produire Carbone Savoie. Puis, partir de 2007, un retournement de situation sest opr ; les opportunits de march deviennent plus fortes que les offres de Carbone Savoie. Le carnet de commandes de Carbone Savoie se remplit alors 100%, ce qui sature le systme de production pour la premire fois de son histoire sculaire. En fait, cette augmentation du nombre de commandes a permis dassurer la survie de Carbone Savoie, mais ce nest pas le seul facteur. En 2005-2006, Carbone Savoie se trouve dans une situation financire dlicate. A un carnet non rempli 100%, sajoutait une trs faible marge faite par Carbone Savoie sur ses produits. De plus, la situation de sa maison-mre de lpoque ntait pas trs bonne (cf. lhistorique ci-dessous). Mais depuis 2007, tout va beaucoup mieux ! Une augmentation trs forte des prix des cathodes a permis Carbone Savoie daugmenter considrablement ses marges. De plus, la croissance trs forte du march voque ci-dessus a permis de remplir totalement le carnet de commandes.

C.

Historique de Carbone Savoie

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Il est essentiel de prciser lhistorique de Carbone-Savoie puisquil permet de bien comprendre lorganisation de la socit, notamment en matire de systmes dinformation. 1897 Cration de la Socit des Carbures Mtalliques (fabrication de carbure de calcium et dlectrodes en carbone). 1920 Fusion avec la Socit d lectrochimie sous le nom de Socit des lectrodes de la Savoie (SES). 1932 Cration de la Compagnie Industrielle Savoie-Acheson ou CISA filiale du groupe Ugine et dune Socit amricaine National Carbon qui fabrique du graphite artificiel (lectrodes et spcialits). 1952 Modification de la raison sociale de SES en SERS Socit des lectrodes et Rfractaires de la Savoie, toujours filiale du groupe Ugine. 1971 Union Carbide rachte les parts dtenues par Ugine, la CISA devient Union Carbide France (UCF). SERS, paralllement devient filiale de Pchiney et continue fabriquer des lectrodes et des cathodes en carbone Notre Dame de Brianon tandis que lusine de Chedde en HauteSavoie fabrique du graphite comme UCF Notre Dame. 1975 Dmarrage de lusine de Calais dUCF : fabrication dlectrodes en graphite pour fours arc haute puissance. 1993 Lusine de Chedde passe sous le contrle de SGL. 1994 SERS devient Carbone Savoie (toujours filiale de Pchiney). 1997 Rapprochement des deux activits de Notre Dame : la branche graphite d Union Carbide, devenue entre-temps UCAR, rachte 70 % de Carbone Savoie Pchiney. Les deux usines de NDB (situes sur chacune des rives de lIsre) ne font plus quune et lensemble de la fabrication est assure par UCAR SNC ainsi que la commercialisation des lectrodes et des spcialits en graphite. La commercialisation des systmes cathodiques (cathodes en carbone et en graphite, dalles de bordure et ptes de brasque) est assure par Carbone Savoie. 2002 Lusine de Notre Dame devient sige social dUCAR SNC (filiale de Graphthec). 2004 Alcan prend le contrle de Pchiney. 2006 La socit amricaine Graphthec entreprend la restructuration de ses activits en recentrant sur le site de Notre Dame de Brianon la production de cathodes pour lindustrie de laluminium (suppression de la production de spcialits graphites pour la mtallurgie et la chimie, et la production de nipples (raccords dlectrodes pour la sidrurgie)). 2006 Alcan prend le contrle de Carbone Savoie

2007 Suite au rachat dAlcan par Rio Tinto, Carbone Savoie devient filiale du groupe Rio

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Tinto Alcan. Juin 2008 Un autre gant du minerai vient participer la bataille conomique. Billiton BHP est en pleine procdure dachat du groupe Rio Tinto Alcan. Les acquisitions semblent ne jamais se finir !

II.

Contexte Initial

Aprs cette prsentation gnrale, nous allons dcrire le contexte dans lequel nous avons commenc notre tude afin de comprendre les actions que nous avons entreprises.

A.

Situation de Carbone Savoie lors de notre arrive

Comme nous lavons vu prcdemment, a lieu depuis 2007 une vritable explosion du carnet de commandes entranant avec elle la saturation du systme de production pour la premire fois dans lhistoire de Carbone Savoie. Gnralement, de nombreux problmes apparaissent dans une entreprise quand un nombre important de commandes fait que le systme de production arrive saturation car il y a moins de leviers utilisables pour pouvoir ragir face des alas. De plus, quand nous regardions pour la premire fois le carnet de commandes et les retards ou avances de ces commandes, nous tions troubls par des rpartitions, a priori, trs tranges des retards et avances. En effet, pour un mme produit, une mme date, nous pouvions constater que certaines commandes taient en avance sur le planning et dautres en retard. A ces problmes lis la production sajoute une situation trs particulire du service commercial. Depuis mi-2007, il ny avait pas de directeur commercial la tte du service commercial. Pour tre plus prcis, un nouveau directeur tait cens arriver et est arriv un peu aprs notre arrive au sein de Carbone Savoie (cest--dire dbut 2008). Cette absence de directeur commercial, alors que le flux de commandes tait toujours soutenu, rendait la politique commerciale de Carbone Savoie difficile grer. Surtout, lisolement gographique du service commercial par rapport tous les autres services nous a beaucoup interpells. En effet, pour des raisons historiques mais aussi cause dun problme de place, Carbone Savoie est rpartie sur deux sites gographiques. Le site principal est en Savoie et concentre lensemble des services administratifs (PDG, finance, logistique, production) et aussi la majeure partie du systme de production. Le deuxime site regroupe le laboratoire de recherche, le service commercial ainsi que la majeure partie de latelier cuisson. Cette rpartition gographique particulire rend difficile la comprhension du systme de production par les commerciaux ce qui nest certainement pas sans impact sur les prises de commandes.

B.

Mission

Cest donc dans ce cadre assez particulier que nous sommes arrivs chez Carbone Savoie et que le PDG (Jean-Pierre CLEIREC) nous a confi une mission raliser pendant notre tude. Notre mission pouvait se dcouper en deux grands thmes. Le premier avait pour but dimpacter le court terme ; il sagissait tout dabord damliorer la gestion du systme de production. En effet, au lieu des 38000 tonnes prvues, Carbone Savoie na produit que 35000 tonnes sur lanne 2007. Un de nos objectifs tait de retrouver ces 3000 tonnes manquantes reprsentant presque 10% de la production totale de Carbone Savoie. De plus, nous devions faire lexpertise de lunit de mesure de lusine qui tait la tonne . En

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effet, lors de notre arrive, tous les acteurs de lentreprise ne parlaient quen tonnes pour analyser des situations ou prendre de nouvelles commandes. Ctait lunique instrument de pilotage de lusine. Et pourtant, on vendait un certain nombre de pices possdant certaines caractristiques techniques bien dfinies qui dterminaient le comportement de ces produits dans le systme de production. Nous devions donc voir sil nexistait pas dautres lments prendre en compte pour parler des cathodes chez Carbone Savoie. Existe-t-il une autre caractristique essentielle prendre en compte pour planifier les commandes et ordonnancer la production? Le deuxime thme de notre mission portait plus sur le plan commercial de lentreprise et sur une vision moyen terme (2 3 ans). Dans cette ambiance trs prospre - prosprit due lexplosion du march de laluminium, nous devions voir sil tait possible de dfinir des critres pour slectionner des clients et/ou des produits afin de pouvoir matriser ladquation entre le carnet de commandes et le systme de production.

C.

Notre mthode de travail

Notre tude sest droule pendant environ trois mois rpartis sur le premier semestre 2008 (janvier, avril et mai 2008). Le mois de janvier a t consacr lobservation et la comprhension du fonctionnement de Carbone Savoie. Pendant cette premire priode, nous avons rencontr la plupart des acteurs prsents dans lentreprise. Des directeurs aux contrematres, les rendez-vous se sont enchans afin de rcuprer le maximum dinformations sur Carbone Savoie et sur la manire de travailler des diffrentes personnes. Avril et mai peuvent tre placs sous le signe de laction. Aprs avoir fait le tri dans la multitude dinformations rcoltes en janvier, nous avons tent de modliser le systme pour essayer de comprendre les contraintes lies au fonctionnement de cette entreprise et pour pouvoir essayer de satisfaire notre mission. Tout au long de ces deux mois, nous avons travaill en collaboration avec la logistique, les commerants et la production afin dviter des erreurs de raisonnement.

III.

Description des processus de production et de prise de commandes

Cette partie du rapport rassemble lensemble des observations que nous avons faites durant les premiers mois de notre tude. On trouvera notamment une description assez fine du systme de production ncessaire pour comprendre les diverses modlisations que nous avons mises en place, une description des systmes dinformation et aussi une description simplifie du processus de prise commande tel quil nous avait t expliqu au dbut de notre mission.

A.

Le systme de production

Avant de commencer une description prcise des divers ateliers qui composent le systme de production, nous allons tudier le processus de production (Figure 7Erreur ! Source du renvoi introuvable.) dans sa globalit. On constate en premier lieu que le processus de fabrication est relativement simple avec selon le chemin emprunt 3 ou 5 ateliers, de mme on voit quil ny a que deux grandes familles de produits en entre du systme : carbone et graphite. En sortie par contre, nous constatons que nous pouvons obtenir 3 produits diffrents (reprsents par les 3 couleurs sur le schma), ceci tant du la subdivision de la famille graphite qui donne naissance ce que lon qualifiera dans la suite de Graphite Imprgn .

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Figure 7 : Le processus de fabrication

On voit galement sur ce schma que seuls deux ateliers sont communs pour lensemble des produits : la cuisson et lusinage. La dernire remarque que nous ferrons partir du schma est en relation avec les temps de production. En effet, on peut dores et dj affirmer que les 3 familles de produits : carbone, graphite et graphite imprgn auront des temps de production diffrents savoir T1, T2 et T3. Cette brve introduction termine, nous allons pouvoir nous concentrer sur la description fine de chaque atelier pour comprendre leur fonctionnement.

1.

Le Filage

Le filage comme indiqu sur le schma dcrit prcdemment constitue la premire tape dans le processus de fabrication. Dans cet atelier, on ralise deux missions : premirement le malaxage des matires premires et deuximement lextrusion des cathodes.

a)

Le malaxage des matires premires

Le malaxage, premire tape du processus de production est une des tapes les plus importantes puisque cest ce stade que lon va raliser la recette qui caractrisera la cathode. En effet, mme si lon a distingu seulement deux grandes familles lentre du systme : carbone et graphite, il faut savoir que celles-ci ne sont que des familles gnriques, derrire ces deux noms se cachent en ralit une dizaine de nuances possibles. Ainsi le malaxage consiste mlanger des cokes et anthracites ayant certaines granulomtries avec des brais ayant certaines proprits dans des proportions bien dfinies. La vitesse, la temprature ainsi que le temps de malaxage constituent aussi des lments importants de la recette.

b)

Lextrusion

Une fois le mlange prt, celui-ci est envoy dans une presse. Cette presse va tout simplement pousser le mlange au travers dune forme rectangulaire de dimensions prdfinies. Cette extrusion va permettre de donner la forme brute de la cathode. Pour raliser cette extrusion dans de bonnes conditions, on maintient la temprature de la presse constante ainsi que la pression de la presse de manire matriser la structure de la cathode. Ds que la cathode est extrude, elle devient ce que lon appelle le brut .

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2.

La cuisson

La cuisson consiste comme son nom lindique cuire les cathodes. Cette tape est la plus longue dans le processus puisque la seule phase de cuisson dure approximativement 300h. La cuisson consiste chauffer les cathodes selon une courbe de chauffe relie la famille technique : carbone graphite (et quelquefois la nuance) de la cathode. La courbe de chauffe est constitue de diffrents paliers de temprature que la cathode doit atteindre des dates bien dfinies pendant des dures elles-mmes bien dtermines. La temprature maximale quatteignent les cathodes est de lordre de 900C. Latelier cuisson est constitu de 5 fours. Ces 5 fours sont rpartis sur les deux sites de Carbone Savoie, savoir 4 sur le site de Vnissieux et 1 sur le site principal en Savoie. Cest le seul atelier qui est divis en deux, tous les autres ateliers se trouvent sur le site principal. Les fours qui assurent le respect de la courbe de chauffe sont dune technologie trs particulire puisquil sagit de fours tournants . Pour comprendre la suite de ce prsent mmoire, il est ncessaire dexpliquer comment ces fours fonctionnent car on verra quils constituent le principal goulot dtranglement de la production et quune partie de la modlisation a concern cette tape de cuisson.

a)

Les fours tournants

Figure 8 : Fours tournants

Le schma en Figure 8 reprsente de manire thorique un four tournant en vue de dessus. On observe daprs ce schma quun four tournant est dcompos en un nombre pair dunits que lon appelle chambre . Chaque chambre est elle-mme dcompose en sous-entits appeles alvoles . Les chambres et les alvoles sont numrotes ce qui permet de savoir o sont places les

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cathodes dans le four lors de la cuisson. Toutes les chambres sont relies entre elles par un systme araulique ; ainsi lorsquun nombre n de chambres est ferm par des tampons, les n chambres se retrouvent en srie et sont ainsi parcourues par un mme flux dair. Le principe de fonctionnement de ce type de four se base sur la matrise de la temprature du flux dair. En effet grce des brleurs habilement rpartis sur les chambres fermes par les tampons on peut rchauffer le flux dair, et ainsi, les n chambres traverses par le mme flux dair se retrouveront soumises des tempratures diffrentes. Toutes les chambres tant fixes, pour faire voluer la temprature dans chaque chambre, il suffit de faire avancer les tampons et avec eux les bruleurs. Le fait de mettre un tampon sur une chambre est couramment appel mettre la chambre en feu . Le nombre de chambres en feu (couvertes par un tampon) est maintenu constant lors du fonctionnement normal du four. On avance les tampons intervalle rgulier, cet intervalle de temps est appel priode. La priode est la caractristique principale dun four tournant, tout est calcul en fonction de cette dure. Lunit drive de la priode est le nombre de chambres enfournes par jour, un four ayant une priode de 28h est quivalent un four dont le nombre de chambres enfournes (ou dfournes) par jour est de 0,857 (24h/28h). La priode dun four est directement lie la grandeur du four, cest--dire son nombre total de chambres. En effet, pour une dure de cuisson donne (dans notre cas 300h), le nombre de chambres en feu correspond exactement la dure de cuisson divise par la priode ; ainsi plus le nombre de chambres dans le four est lev, plus on pourra augmenter le nombre de chambres en feu et ainsi diminuer la priode du four. Ce paramtre priode est donc un moyen daugmenter (ou de diminuer) la capacit globale du four, cest--dire le nombre de chambres disponibles sur une anne.

b)

Les paramtres gomtriques dun four tournantCathode

Longueur

Profondeur

LargeurFigure 9 : Vue en coupe d'un four

Outre la priode, un four est aussi caractris par les dimensions gomtriques des chambres et plus particulirement de ses alvoles. Lillustration ci-dessus (Figure 9) montre une chambre en vue de dessus o lon peut distinguer 3 alvoles et une vue de gauche o lon peut voir une alvole en coupe. Chaque alvole est caractrise par trois dimensions : la largeur, la longueur et la profondeur. Dans une chambre, on peut trouver plusieurs types dalvoles, cest--dire des alvoles avec des largeurs diffrentes. Les dimensions des alvoles sont trs variables selon les fours. Par exemple, on peut avoir des alvoles dune largeur de 760 mm, dune longueur de 3000 mm et dune profondeur de 4000 mm.

c)

Lenfournement des cathodes

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Les fours de Carbone Savoie sont tous diffrents tant au niveau des dimensions gomtriques quau niveau des priodes. Avant de cuire les cathodes proprement parler, celles-ci doivent tre places mticuleusement dans les fours. Les cathodes sont toujours places de la mme manire comme indiqu sur la Figure 9. La cuisson tant une tape critique dans le processus de fabrication, celle-ci obit un certain nombre de rgles. Tout dabord, il y a des rgles concernant la mise en place des cathodes dans les alvoles. A lintrieur dune mme alvole, les cathodes doivent tre espaces dune certaine distance. De mme, il doit aussi y avoir un espace minimal entre les cathodes et les cts de lalvole. A ces contraintes sajoutent aussi la profondeur denfournement, c'est--dire la longueur maximale pour la cathode que lon peut mettre dans lalvole. Ainsi, partir des dimensions gomtriques de lalvole on peut crer une alvole virtuelle dont les dimensions sont celles de lalvole relle diminues dune longueur issue des rgles de qualit. Un autre paramtre important qui rgit lenfournement est ce que lon appelle le coefficient de section, c'est--dire le rapport entre la somme des sections des cathodes dune chambre et la somme des surfaces des alvoles. Ce rapport doit tre compris entre deux valeurs extrmes. Le dernier paramtre important pour lenfournement concerne le volume maximal de pices tolres dans une chambre. En effet, les cathodes sont constitues dun mlange de matires premires drives du ptrole, se faisant lors de la cuisson, les cathodes librent une certaine quantit de gaz volatil (de lordre de 20% de leur masse) qui contribue augmenter la temprature du flux dair. Si on ne matrise pas la quantit de volatil dans les chambres on sexpose des risques demballement, cest--dire que lon ne matrise pas la temprature de la chambre et avec elle toute la courbe de chauffe de lensemble des chambres en feu. Ce phnomne peut mme entraner lexplosion des chambres dans certaines conditions. Ainsi pour matriser ce phnomne, pour chaque couple nuance/four on dfinit un volume maximal de pices. Pour terminer, entre chaque cathode on place un coke mtallurgique (couramment appel emballage) pour dune part les maintenir en position et dautre part les protger durant la cuisson. En rsum les paramtres importants pour la cuisson sont les suivants : - Les dimensions gomtriques diminues des rgles de qualit - Le coefficient de section - Le volume de pices maximal par chambre en fonction de la nuance et du four Une fois la cuisson termine, les cathodes deviennent ce que lon appelle le Cuit . Ds leurs sorties du four, les cathodes sont nettoyes et brosses pour enlever tout lemballage qui tait rest coll. Elles subiront ensuite un contrle qualit pour vrifier leurs caractristiques cette tape du processus. Si la cathode est en carbone, celle-ci sera directement envoye lusinage, par contre pour les cathodes graphites, elles continueront vers latelier graphitation

3.

La graphitation

La graphitation consiste changer la structure cristallographique de la matire qui compose la cathode permettant celle-ci dacqurir de meilleures proprits lectriques (plus faible rsistance). Pour russir cette mutation, les cathodes doivent tre chauffes plus de 3000C. La graphitation est ralise grce des fours technologiquement trs diffrents des fours utiliss en cuisson. Le schma Figure 10 en page 17 reprsente de manire schmatique le fonctionnement dun four de graphitation. Le fonctionnement de ce type de four est assez simple puisquil sagit de faire circuler un courant de forte intensit dans les cathodes pour les chauffer par simple effet Joule. Etant donn que ces fours fonctionnent sur un modle lectrique faisant intervenir des rsistance en srie, il va de soi que les rsistances doivent tre identiques pour avoir une dissipation dnergie

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identique pour toutes les rsistances et ainsi en faisant le parallle avec les cathodes, une mme temprature. Cathode Emballage

I

GnrateurFigure 10 : Vue simplifie d'un four de graphitation

A partir de ces observations, on comprend que la graphitation des cathodes se fait donc par lot. Un lot est donc constitu dun certain nombre de cathodes de mme nuance et de mme dimension. Cette logique est donc compltement oppose celle qui est en vigueur dans les fours de cuisson puisque dans celui-ci, il nest pas interdit de mettre dans une mme chambre plusieurs cathodes de dimensions diffrentes ayant une mme nuance, du moment quon respecte les rgles qualit. Latelier graphitation de Carbone Savoie est compos de deux types de fours fonctionnant sur le mme principe mais nayant pas les mmes vitesses de cuisson et les mmes consommations nergtiques. Le fait davoir deux types de fours nest pas sans poser de difficults en termes dordonnancement car pour des raisons de qualit de produit, il nest pas tolr de graphiter des cathodes pour une mme commande dans deux ateliers diffrents. Une commande ou un lot de cathodes doivent absolument tre graphits dans le mme atelier. Ltape de graphitation tant termine, les caractristiques des produits sont vrifies et sils sont bons, ils sont envoys soit lusinage soit en imprgnation.

4.

Limprgnation

Limprgnation consiste amliorer le comportement des cathodes face au frottement de laluminium dans la cuve, laluminium tant trs abrasif. Cette tape consiste mettre les cathodes dans une tuve dans laquelle on va injecter du brai. De cette manire, le brai va pntrer lintrieur de la cathode et en boucher les pores, la rendant plus lisse et donc plus rsistante laluminium. Une fois les cathodes imprgnes, celles-ci sont recuites dans des fours dits de recuisson pendant 72h. Cette tape de recuisson sert juste liminer les volatils contenus dans le brai ajout durant limprgnation. Limprgnation et la recuisson ralises, les cathodes sont envoyes lusinage.

5.

Lusinage

Dernire tape dans le processus de fabrication, elle consiste comme son nom lindique usiner les cathodes c'est--dire leur donner leur forme finale selon les dsirs du client. Chez Carbone Savoie, lusinage est ralis grce une chane totalement automatise, appele Chane Cathode . La vitesse de la chane cathode est assez variable en fonction des nuances des cathodes car celles-ci ont des durets diffrentes. A la sortie de la chane cathode, un dernier contrle qualit permet de dterminer si la cathode

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peut tre expdie ou non.

B.

Systmes dinformation

Carbone Savoie est une socit, comme nous lavons dcrit prcdemment, au pass trs mouvement. Ce pass agit a eu de forts impacts sur beaucoup de domaines et en particulier celui li aux systmes dinformation. En effet, Carbone Savoie est une socit qui a t construite par strates successives, les systmes dinformation ont eux aussi subi le mme sort. Le site principal de Carbone Savoie est spar en deux par lIsre, historiquement les deux rives de ce cours deau nabritaient pas la mme usine et donc elles avaient deux systmes informatiques compltement diffrents. Malgr la runification des deux usines, les systmes dinformation nont pas t fusionns. A ces problmatiques de production, sont venues se greffer les contraintes lies la qualit. Ces contraintes ont entran la mise en place de nouvelles bases de donnes dconnectes des systmes existants. Une tentative pour clarifier la situation a t tente il y a quelques annes par Graphtech. Cette tentative consistait mettre en place un ERP (Enterprise Ressource Planning) de telle sorte fdrer lensemble des systmes informatiques existants. Malheureusement, Graphtech ayant, lpoque, des gros problmes financiers, tous les modules ncessaires au bon fonctionnement du systme nont pas t mis en uvre, faisant de lERP un systme supplmentaire utiliser. En 2006, le rachat de Carbone Savoie par Alcan va encore amplifier les dfauts de lERP puisquAlcan lors du rachat a dcid de recentrer lactivit de la socit sur les cathodes (pour rappel, Carbone Savoie fabriquait auparavant beaucoup dautres produits et en particulier des lectrodes pour les aciries). Ce basculement de production vers les cathodes va rendre lERP encore plus inadapt puisque celui-ci navait pas t conu pour ne traiter que des cathodes. Aujourdhui, Carbone Savoie se retrouve donc devoir maintenir une quantit importante de systmes dinformation dont la majorit ne sont plus maintenus jour par les fabricants. Ces systmes ntant pas forcment interoprables, beaucoup doprateurs passent un temps considrable rentrer les donnes dans les diffrentes bases, multipliant ainsi les erreurs et maintenant les bases dsynchronises entre elles. Leffet pervers de ce nombre important de systmes informatiques a t lmergence dun nombre impressionnant de tableaux Excel permettant de pallier les dfauts du systme et davoir des donnes exploitables. Malheureusement, le fait pour chacun davoir son tableau Excel renforce le risque de dsynchronisation des donnes et augmente la charge de travail des oprateurs.

C.

Processus de commande

En parallle de notre tude du systme de production, nous avons tudi en profondeur les relations entre le dpartement commercial et la planification/production. Ces relations sont essentiellement focalises sur la prise de commandes. Ainsi, cette partie sera ddie tout ce qui est li une commande.

1.

Gnralits a) Le service commercial

Le service commercial de Carbone Savoie est constitu de 5 assistantes commerciales et 4 chefs de march. Chaque chef de march soccupe dun portefeuille de clients et chaque assistante commerciale gre les affaires courantes sur une zone gographique du monde bien dtermine. De cette manire, les chefs de march ne travaillent pas toujours avec les mmes assistantes commerciales.

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Le service commercial tout comme le LRE (Laboratoire de Recherche & Essais) est bas sur le site de Vnissieux en banlieue lyonnaise. Il est donc cart gographiquement du reste de lentreprise qui se situe sur le site de Notre Dame de Brianon en Savoie. Cette sparation gographique est dune part historique mais aussi pratique puisquil ny a plus de place disponible sur le site savoyard. Cet isolement du service commercial par rapport au reste de lusine renforce les problmes de communication et entretient aussi une vision trop simple du systme de production.

b)

Le service logistique

Contrairement au service commercial, le service logistique est bas sur le site de Notre Dame. Il est coup en deux sous-entits : planification/ordonnancement et expdition. Le service planification/ordonnancement est constitu de 4 personnes : 3 grent le quotidien (ordonnancement) et une personne soccupe de planifier les nouvelles commandes pour les annes venir. Toutes les personnes travaillant dans ce service connaissent parfaitement le processus de production, ils en ont une connaissance trs fine ce qui ne fait que renforcer lcart de connaissance entre logisticiens et commerciaux.

c)

Les commandes

Carbone Savoie doit grer deux types de commandes tout fait diffrentes. La premire et la plus simple est ce quon appelle la maintenance . Les commandes maintenance correspondent tout simplement la rfection des cuves dlectrolyse qui arrivent maturit, soit selon les familles techniques, 5 7 ans aprs leur dmarrage. Pour ce type de commande, les choses sont assez simples puisquil sagit de reprendre les anciens devis pour avoir toutes les informations sur les cathodes (dimensions, nuance technique, plan dusinage). Gnralement, ces commandes nvoluent pas trop dune maintenance lautre, sauf en termes de nuance technique ; car il nest pas rare quun client dcide de faire migrer ses cuves du carbone vers du graphite. La raison essentielle dun tel changement tant de pouvoir augmenter le courant dlectrolyse et ainsi augmenter la production daluminium. Enfin, les commandes maintenance sont en gnral des contrats long terme (sur 5 ans par exemple) et ce sont donc les commerciaux qui vont vers les clients pour prparer les commandes. Ce type de commande reprsente environ 75% du carnet de commandes. Le deuxime type de commande que Carbone Savoie doit grer est dune tout autre nature puisquil sagit des commandes pour des projets . Un projet correspond la construction dune nouvelle usine daluminium. Une nouvelle usine est caractrise par son nombre de cuves. Etant donn que cest un projet, rien est fig tant en termes de dimensions gomtriques des cathodes quen termes de nuances techniques. Les projets pour Carbone Savoie reprsentent gnralement des gros volumes (environ 3 000 tonnes en moyenne). Contrairement la maintenance, les projets sont soumis aux commerants par lintermdiaire dun appel doffre. Ces appels doffre correspondent une demande dun certain volume de cathodes dans une ou plusieurs nuances pour une ou plusieurs dimensions avec un planning de livraison dj dcid. Les appels doffre concernent en gnral lensemble des cuves du projet ce qui reprsente un tonnage important (la socit Rusal avait lanc un appel doffre pour 36 000 tonnes de cathodes, soit peu de choses prs la capacit annuelle de Carbone Savoie). Les commerants doivent donc mettre des hypothses sur la part du projet quils pensent pouvoir dcrocher. Ainsi les projets sont trs dlicats traiter car il ny a que peu dinformation au moment des appels doffre et surtout ils peuvent fortement voluer dun jour lautre. Les projets reprsentent prs de 25% du carnet de commandes de Carbone Savoie.

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2.

Le processus de commande

Tout dabord, on a la demande qui mane du client (projet) ou du commerant qui sest rapproch du client (cas de la maintenance). Les deux parties discutent et tombent daccord sur un nombre de cathodes caractrises par une nuance et des dimensions gomtriques et sur un planning de livraison. Ds que le commerant a lensemble de ces informations, il fait une demande la logistique qui se charge de vrifier la faisabilit de la commande et en particulier les dlais de livraison. Gnralement, il y a toujours quelques rserves qui sont mises par la logistique et il sinstalle une navette entre le commerant/client et la logistique pour trouver un arrangement. Une fois la solution trouve, la commande prend le statut dAR (Avis de Rservation). LAR correspond un engagement de lentreprise pour raliser la commande, il a une date de validit aprs laquelle il nest plus valable. LAR peut voluer dans le temps en fonction des nouvelles demandes du client. Ds que le client signe lAR, celui-ci est bloqu et change de statut, il devient une NC (Notification de Commande). Ce passage dAR NC correspond physiquement lenvoi du contrat au client. Ds que le client signe le contrat, lassistante commerciale peut entrer la commande ferme dans lERP de la socit. La logistique doit valider cette commande. Ce nest qu ce stade que lon peut considrer que la commande est ferme et ne sera plus modifie. Le fait de rentrer la commande dans lERP gnre un OF (Ordre de Fabrication) ncessaire lusine pour produire la commande. Le processus de commande est donc constitu de trois stades : lAR, la NC et la commande ferme. LAR et la NC sont grs dans des systmes informatiques parallles. Ce processus est thorique : on verra plus loin que la ralit sen carte quelque peu.

Figure 11 : La prise de commandes

La Figure 11 donne une vision synthtique du processus de prise de commande.

IV.

Comprendre le systme par la modlisation

Nous allons dans cette partie du mmoire dcrire le travail que nous avons effectu et la dmarche que nous avons suivie. Pour commencer notre travail, ltude du goulot constitu par la cuisson paraissait la plus urgente raliser. Cest pourquoi nous avons commenc notre enqute par elle.

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A.

Modlisation globale : tude de ladquation charge capacit

Cette premire tude est une tude globale o lon cherche rejouer lanne 2007 pour vrifier ladquation entre charge et capacit.

1.

Etude globale

En effet, nous nous sommes intresss lanne 2007 dans sa globalit sans rentrer dans les dtails. Nous avons cherch imiter le comportement des personnes qui remplissaient les fours au quotidien, cest--dire des gens de la logistique. Nous voulions voir si toutes les commandes de lanne 2007 pouvaient passer dans les fours de lanne 2007 (sans considrer les dlais de livraison). Pour cela, nous avons cr une heuristique qui remplissait de manire systmatique les fours en suivant les rgles donnes par la logistique, en prenant toutes les commandes de lanne 2007 et en respectant toutes les contraintes techniques. Linterface utilise tait le logiciel Excel pour faciliter son utilisation par presque nimporte qui (tous les autres outils auront aussi comme support le mme logiciel). Lobjectif tait donc de rpondre aux questions : peut-on mettre toutes les commandes de lanne 2007 dans loutil cuisson de lanne 2007 ? Le carnet de commandes tait-il trop charg pour la capacit annuelle de cuisson quoffre ce systme de production? Nous cherchions voir sil y avait une adquation entre la charge cest--dire le carnet de commandes - et la capacit annuelle cest--dire les fours. Pour essayer de faire comprendre simplement ce que nous avons fait dans cette modlisation, nous allons prendre une reprsentation simplifie du systme. Les fameuses formes du jeu Tetris vont nous aider faire lanalogie. On reprsente la capacit offerte par les fours par un quadrillage vide. Le nombre et la diversit des cathodes sont reprsents laide des formes Tetris. Notre objectif tait donc de voir si nous avions bien une adquation entre le quadrillage et les formes Tetris comme sur lexemple ci-dessous.

Figure 12 : Reprsentation de ladquation charge-capacit

Sur lexemple ci-dessus, les commandes rentrent bien dans latelier cuisson. Mais quen est-il de notre modlisation sur lanne 2007 ?

2.

Rsultats

En fait, cette premire modlisation nous montre quil y a bien, sur lanne 2007, adquation entre la charge et la capacit. Le carnet 2007 rentre globalement dans les fours, ce qui est dj un

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rsultat positif. Le cas contraire aurait montr ncessairement une surcharge du carnet de commandes par rapport au systme de production ; ds le dbut, Carbone Savoie serait partie avec un handicap. Cette modlisation a permis de nous rvler deux faits importants. Dune part, elle nous montre que le systme de production ne possde pas de capacit fixe en tonnes. En effet, en changeant les mix produits dans lanne, on peut se rendre compte de la forte dpendance de cette capacit au mix produits. La modlisation pouvait prendre en entre nimporte quel type de commandes et cest grce cela que nous avons pu observer cette variabilit dans la capacit des fours. On ne peut donc pas attribuer une capacit fixe en tonnes latelier cuisson. Dautre part, cette modlisation globale a permis de mettre en exergue limportance de la dimension longueur de la cathode. En effet, loutil montre la rpartition des commandes sur tous les fours. Et on observe facilement que la longueur dune cathode est une caractristique essentielle connatre si lon souhaite la faire passer par ltape de cuisson. Etant donn que la cuisson est ltape goulot du processus de production, la longueur doit devenir une autre unit de mesure de Carbone Savoie pour avoir un meilleur contrle du point critique de lentreprise. Limportance de la longueur tait videmment dj perue par la logistique de Carbone Savoie mais loutil a permis de formaliser son intuition. Finalement, cette premire modlisation nous a permis de raliser lexpertise de lunit tonne. Nous avons vu que la tonne ne suffit pas bien dcrire une cathode mais que la longueur doit aussi tre une unit de mesure pour Carbone Savoie. Lunit longueur a trs rapidement t considre comme essentielle par tous les acteurs de lentreprise. Les commandes ne sont plus traites comme de simples masses de diffrentes nuances possibles. La longueur est dsormais devenue un critre important quand deux personnes doivent valuer une commande. Elle est mme devenue ce que lon peut appeler un critre de dcision dans le sens o elle permet de dcider quand il faut choisir entre deux commandes. Cette modlisation reste trop globale pour vraiment comprendre ce qui se passe dans la ralit.

B.

Modlisation temporelle : tentative de planification

La modlisation prcdente nous a permis davoir certaines informations importantes, notamment limpact de la longueur sur la cuisson. Nanmoins cette modlisation na pas permis dexpliquer dans le dtail pourquoi il navait pas t possible de fabriquer les 38 000 tonnes comme cela tait prvu. Ainsi pour aller plus loin dans ltude de latelier cuisson, nous avons ajout la dimension temporelle notre modle, c'est--dire que nous avons essay de planifier les commandes dans les fours de cuisson en fonction des dates de livraison qui avaient t communiques aux clients. Il est important dinsister sur le fait que nous avons considr comme hypothse de dpart que les commandes devaient tre livres lheure. Cette modlisation se base donc sur le modle prcdent o le carr ne reprsente plus la capacit globale annuelle des fours mais la capacit hebdomadaire. Dautre part, les formes Tetris correspondent quant elles aux commandes qui doivent tre enfournes sur la semaine considre.

1.

Situations paradoxales

Aprs avoir simul lanne 2007 avec ce deuxime modle, nous avons constat des situations que lon peut qualifier de paradoxales. En effet, sur certaines semaines, on avait adquation entre la charge (les commandes dune semaine) et la capacit (les fours) et sur dautres ce ntait pas le cas.

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Figure 14 : Adquation parfaite

Figure 14 : Mauvaise adquation

De manire image, sur certaines semaines on retrouvait une adquation parfaite correspondant la Figure 14, toutes les formes rentrent parfaitement dans le carr, ce qui correspond dans la ralit avoir tous les fours pleins. Sur dautres semaines, on avait une mauvaise adquation correspondant la Figure 14. Cette situation se traduirait dans la ralit par des fours pleins, des fours moiti pleins voire vides et la ncessit de sous-traiter une partie des commandes. Rappelons que lhypothse premire de ce modle tait de respecter les dlais des commandes. Cette modlisation permet ici encore de montrer le caractre critique de la longueur, en effet, comme on peut le voir sur la Figure 14, la somme des surfaces des formes correspond exactement la surface du carr. Ainsi, en considrant que la surface reprsente la capacit des fours en tonnes, et que les formes sont limage des longueurs des cathodes, on voit bien ici limportance de la longueur qui peut paralyser des fours.

2.

Lexplication des avances/retards pour un mme produit

Le modle a t bas sur le fait que lon voulait absolument mettre les commandes lheure. Ce faisant, la simulation donne des rsultats qui font apparatre des fours vides et des besoins en soustraitance. Or dans la ralit nous avons pu constater que les fours taient toujours pleins et quil ny avait pas de sous-traitance en 2007. Ainsi en combinant les informations donnes par notre simulation et nos constatations sur le terrain, on peut maintenant comprendre pourquoi il y a la fois de lavance et du retard sur un mme produit. En effet, pour ne pas perdre de capacit dans les fours, lquipe qui soccupe dordonnancer les commandes dans les fours va mettre en avance certaines commandes pour remplir les fours qui apparaissent comme vides dans notre modle, et va mettre en retard les commandes qui ne passent que dans certains fours. Ainsi par ce mcanisme davances/retards, les fours sont toujours pleins et ne sont donc jamais sous-exploits. Le fait de mettre volontairement des commandes en avance ou en retard est rendu possible par le fait que les clients ont en fait un comportement trs souple vis--vis des avances/retards. Cette rpartition des avances et des retards qui pouvait paratre au premier abord assez trange est en ralit tout fait logique et ncessaire si on veut maximiser lutilisation de la cuisson.

3.

Lexplication des 3 000 tonnes perdues

Pour aller plus loin dans notre tentative de planification, nous avons ajout au carnet 2007, le carnet de commande 2008 pour essayer de comprendre comment allait se passer le passage entre les deux carnets au niveau de lenfournement des cathodes. Mais avant daller plus loin, il faut bien comprendre ce quest le carnet de commandes. Le carnet de commandes est un tableau dans lequel on a regroup lensemble des commandes (en rservation : AR & NC et fermes : inscrites dans lERP) dont les dates de livraison sont comprises entre le 1er janvier et le 31 dcembre. Ainsi on dispose dun tableau par anne. Ces tableaux ne sont pas relis entre eux. La somme des tonnes des commandes dans chacun des carnets correspond ce que lon

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appelle le budget. Ainsi, lorsque Carbone Savoie annonce un budget de 38 000 tonnes, cela correspond concrtement pouvoir accepter dans son carnet de commande 38 000 tonnes de commandes. Demble, on peut dj imaginer des effets de bord, comme par exemple le fait de dcaler la livraison dune commande au 31 dcembre au lieu du 1er janvier, cela permet daugmenter le tonnage de lanne N-1 et ainsi le chiffre daffaire de lanne N-1. Sachant quoi ressemble le carnet de commandes, on peut revenir la simulation. Le fait est quen faisant fonctionner notre modle sur lanne 2007 et 2008 nous avons constat de forts effets de bord sur la mise en cuisson. En effet, tant donn que les carnets de commandes sont disjoints il nest pas visible quune commande dun produit A livrer le 31 dcembre a exactement les mmes consquences que le mme produit A livr le 1er janvier de lanne suivante. Ils arriveront tous deux N semaines avant au niveau de la cuisson. Cest prcisment ce type de phnomne qui sest produit entre 2007 et 2008 et qui a conduit crer une sur-demande en termes de cuisson pendant environ un mois. De plus, la cuisson tant toujours sature, le seul moyen pour pouvoir rpondre cette surdemande tait de sous-traiter ou alors de dcaler une partie des commandes. A ce phnomne, il faut ajouter quil y a eu une forte augmentation des produits temps de fabrication long (16 semaines) au dtriment des produits temps de fabrication moyen (12 semaines) sur lanne 2008. En plus de ces changements de mix produits, il faut ajouter que les commandes sur 2008 ne pouvaient pas tre dcales car elles concernaient des projets. La combinaison de ces facteurs a conduit sacrifier une partie de la production de 2007, production qui sest retrouve dcale sur 2008. Ainsi, le fait que lon ait des carnets de commandes annuels spars a conduit ne pas voir arriver ces effets de bords. Une bonne partie des 3000 tonnes apparemment perdues se retrouvent en fait grce cette explication.

4.

Des retards excessifs

La prcdente modlisation combine nos analyses de terrain a permis de comprendre pourquoi il y avait des avances/retards sur certaines commandes. Le problme nest pas pour autant rsolu. En effet, actuellement les avances sont comprises entre 0 et 1 mois et les retards quant eux atteignent 6 mois pour certaines commandes. Cette situation de retards trs importants devient insoutenable pour Carbone Savoie et ne peut pas tre explique seulement par le fait que lon souhaite saturer latelier de cuisson. La modlisation thorique de lanne 2007 a permis de mettre en avant que si lon voulait respecter les dlais, on pouvait voir apparatre des situations paradoxales o certains fours sont pleins, dautres vides et o lon doit faire appel de la sous-traitance. Au regard de ces situations, on peut sinterroger sur la prise de commande. Celle-ci a t dcrite prcdemment mais peut-tre fautil creuser un peu plus. Dautre part, depuis le dbut nous raisonnons avec des temps de fabrication qui sont fixes par grandes familles mais quen est-il dans la ralit ? Si les temps sont variables, ils pourraient rvler lexistence de files dattente dans le processus de production et tre potentiellement gnrateurs de retard.

C.

La prise de commande en pratique

Dans les pages prcdentes, nous avons dcrit le processus de prise de commande comme tant un systme bien rd o il y a des procdures. En apparence, cela est vrai mais ds que lon rentre un peu plus dans le dtail cest beaucoup plus chaotique. Tout dabord, la validation des commandes par le service logistique ne peut pas se faire de manire informatique. En effet, la logistique ne peut accder lERP quen lecture seule. Ainsi, elle doit faire confiance au service commercial qui est cens entrer dans lERP la commande correspondant au dernier accord pass avec la logistique. En gnral, les projets sont potentiellement

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gnrateurs de changements au dernier moment. Comme cela a t expliqu prcdemment, les projets sont susceptibles dvoluer normment en trs peu de temps. Dautre part, mme si ceux-ci nvoluent pas, la part de march quaura Carbone Savoie est souvent difficile apprcier et tant donn que tout le systme est satur, la moindre augmentation de part de march provoque beaucoup de problmes. Des problmes interviennent aussi au niveau de la navette entre logistique et commercial. En effet, nous avons pu constater que celle-ci se faisait de manire informelle (emails et coups de tlphone) mais surtout quil ny avait aucune centralisation. Ainsi, tant donn quil ny a pas de centralisation des demandes, il peut y avoir gnration de doublons dans la prise de commandes ainsi que des dcalages dinformation entre les divers intervenants. Concernant la logistique, celle-ci se trouve aussi dans une situation problmatique, elle a une bonne vision du systme de production mais elle na pas doutil simple pour connatre les vritables consquences dune commande. On voit donc apparatre ici de trs grosses lacunes au niveau de la communication, et il nest donc pas surprenant que des commandes soient mal planifies.

D.

Des temps de fabrication variables

Comme annonc prcdemment, nous allons dans cette partie nous intresser aux temps de fabrication. Le temps de fabrication dun produit correspond la somme des temps ncessaires pour raliser le produit. Dans ce temps de fabrication sont compris les temps dattente ncessaires entre deux ateliers. Depuis le dbut de notre tude, ltape cuisson est considre comme le goulot. En dautres termes, si on suit le raisonnement jusquau bout, si cette tape est un goulot cela veut dire que loutil permet en fait de grer tous les ateliers situs en aval de la cuisson qui ont une capacit plus importante que la cuisson et sont donc capables dabsorber lensemble des produits que dbitent les fours de cuisson. Nous allons voir dans la suite de la prsente partie, que le systme de production nest pas si simple que lon pouvait le croire. Pour cela, nous allons simuler une augmentation de production de produit graphite imprgn puis quand le systme sera stabilis, nous reviendrons ltat initial. Nous reprsentons ce processus sur le schma ci-dessous.

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Figure 15 : Effet damplification

Pour saturer la production de graphite imprgn (orange) il faut tout dabord augmenter la production de graphite (vert) au filage. Cependant tant donn que la cuisson est un goulot, il est ncessaire de diminuer dautant le filage carbone (rouge). Le changement de mix au filage apparat en semaine 2. En semaine 3, le changement de mix arrive au niveau de la cuisson qui devient quasi totalement verte. Ds la semaine 6, limpact du changement de mix arrive sur la graphitation dont lutilisation augmente fortement et sur lusinage qui voit son taux dutilisation fortement baisser. En semaine 9, le changement de mix arrive sur limprgnation qui devient fortement utilis et dautre part lusinage connat un nouveau changement avec une nouvelle baisse de son taux dutilisation. A partir de la semaine 12, le systme se stabilise et lon commence produire en quantit de limprgn comme nous le voulions. Cependant, cette situation va voluer puisque lon va repasser partir de la semaine 15 une situation normale soit 50% de carbone et 50% de graphite au niveau de la cuisson. En semaine 16, la cuisson retrouve ses couleurs dorigine. En semaine 19, la graphitation revient une activit normale, par contre lusinage se retrouve dborder puisque lapport de carbone qui arrive plus les apports des autres ateliers font que la demande sur lusinage devient suprieure ce quil est possible de faire. En semaine 22, la situation empire pour lusinage puisque celui-ci reoit en plus le graphite

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provenant directement de la graphitation. Ds la semaine 19 et pendant un nombre considrable de semaine, lusinage va se retrouver avec du stock lentre. Cette situation est ce que lon appelle un effet Forrester du nom du thoricien ayant le premier montr les effets damplification dans un systme de production. Cette situation de sur-demande de lusinage a pour effet de crer du stock mais gnre surtout du retard puisquau temps dusinage, considr comme constant dans toute ltude, sajoute en fait un temps dattente fonction du stock prsent lentre de latelier. Le phnomne que nous venons dexpliquer nest pas purement thorique, il sest rellement pass chez Carbone Savoie. Fin 2007 pour rpondre la forte demande de graphite imprgn qui arrivait en 2008, on a satur latelier imprgnation crant une chute du taux dutilisation de lusinage en janvier et ensuite on est repass un mix carbone-graphite peu prs normal, ce qui a eu pour effet diffr de crer une norme demande sur lusinage partir du mois de mars 2008. Cette demande est si importante que lon estime prs de 2 mois le temps ncessaire pour revenir un tat de fonctionnement normal. Ce qui est trs important dans cette simulation, cest le fait que le goulot sest dplac de la cuisson lusinage. En effet, dun point de vue thorique, le goulot est llment qui cadence lensemble du systme de production.

E.

Les enseignements des diverses simulations

Toutes les modlisations que nous avons entreprises avaient pour but initial de mieux comprendre comment fonctionnait la cuisson. Pourtant, comme on la vu, nous avons t contraints daller trs loin dans lanalyse puisquil nous a fallu prendre en considration la fois le processus de commande mais aussi linfluence des ateliers autres que la cuisson pour comprendre tous les phnomnes observs dans lusine. Ces diverses modlisations nous permettent daffirmer que le systme de production de Carbone Savoie est en permanence sous tension et quil faut tre attentif la moindre modification (notamment dans la prise de commande). Dautre part, cet outil de production sous tension implique davoir une politique commerciale cohrente, au sens o il nest pas souhaitable davoir des politiques commerciales qui changent radicalement dune anne sur lautre (comme par exemple le passage de lanne 2007 2008). Enfin, les rsultats de ces simulations permettent de dire que Carbone Savoie ne se trouve pas gouverne par la thorie de la contrainte o il suffit de maitriser le goulot pour que tout fonctionne. Elle se trouve dans une situation hybride entre la thorie de la contrainte et la paralysie complte de lusine (cette situation pourrait se produire si la graphitation se retrouvait elle aussi goulot ce qui est tout fait envisageable), o rien ne pourrait tre maitris. Cest donc en tant conscient de tous ces problmes (communication, saturation des ateliers de production) que nous avons cr un outil que nous avons qualifi de dialogue , outil permettant dinformer les acteurs concerns sur les impacts dune prise de commande.

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V.

Un outil de dialogue

Nous avons donc pris en compte tous les problmes dcrits prcdemment pour essayer de crer un outil qui tablirait un langage commun entre les commerants et la logistique.

A.

Les objectifs de loutil

En collaboration avec les services logistique et commercial, nous avons cr un outil permettant dclaircir les relations entre la logistique et les commerciaux lors de la prise de commandes. Lobjectif tait de permettre aux planificateurs de connatre les impacts dune commande sur le systme de production. Pour planifier, la mthode utilise par la logistique tait de maintenir des flux en tonnes constants tous les mois pour chaque grande famille de produits. Rappelons aussi que, tant donn que le service commercial est 150 km de la logistique, celui-ci ne comprend pas la complexit du systme de production et ne se rend pas compte de limpact dune commande quand celle-ci est entre dans le carnet de commandes via lERP. Loutil donne toutes les informations utiles la gestion du systme de production en se basant sur le carnet de commandes. Il donne aussi une sorte de suivi de toutes les commandes en donnant leurs dates thoriques de mise disposition devant les ateliers. Cet outil permet la formalisation de leurs nombreuses intuitions. Un des grands intrts est la possibilit pour le planificateur de donner une rponse taye et en temps rel au commerant lors dune prise de nouvelle commande. Un autre avantage est la possibilit de grer et de maintenir la cuisson comme goulot. Les effets Forrester dcouverts prcdemment nous ont montr que parfois le goulot se dplaait dans le systme de production, ce qui ntait pas vraiment vu avant. La longueur a t reconnue comme une caractristique essentielle pour dcrire une cathode. Le point critique du processus de production reste la cuisson et il faut donc juguler les effets Forrester pour maintenir le goulot au vrai point critique, cest--dire la cuisson.

B.

Un aperu de loutil

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Information sur la commande

Disponibilit sur chaque atelierFigure 16 : Aperu de l'outil

La Figure 16 est un aperu rel de loutil que nous avons mis en place chez Carbone Savoie. Cette capture dcran est celle que lon obtient lorsque lon veut crer un nouvelle commande, on distingue deux parties : la premire concerne les informations lies la commande elle-mme : client, chef de march, date de livraison la deuxime partie est beaucoup plus intressante car elle runit lensemble des ateliers en donnant les disponibilits sur chacun dentre eux pour toutes les semaines de lanne. Pour illustrer le fonctionnement de cet outil, prenons notre exemple. Un client (ici AP-DK) veut commander 100 pices rfrences CM1697-01KI et tre livr le 14 janvier 2010. Une fois que le service planification a entr ces informations dans loutil, celui-ci donne de manire instantane la disponibilit de chacun des ateliers ncessaires pour raliser la commande la fois pour la date demande par le client mais aussi sur les 3 semaines immdiates avant et aprs la date demande. Ainsi, sur lexemple, on constate que pour raliser la commande et la livrer la semaine du 14 janvier 2010 il faut que les cathodes soient enfournes le 19 octobre 2009, envoyes en graphitation le 16 novembre 2009, imprgnes le 7 dcembre 2009 et usines le 4 janvier 2010. Cependant loutil dit aussi quil nest pas possible de cuire toutes les cathodes la semaine du 19 octobre 2009 : Pices enfournables : 107 au lieu des 118 ncessaires (il faut compter le surlancement quivalent 18% au niveau de la cuisson), de mme pour la graphitation qui ne pourra prendre que 100 pices au lieu de 104 avec le surlancement. La planification a donc grce loutil une information pertinente sur limpact de la commande sur le systme. Dautre part, tant donn que loutil vrifie la disponibilit des ateliers sur les 3 semaines autour de la date demande, la planification peut faire une proposition au service commercial, dans lexemple on voit que si on dcale la livraison de 2 semaines, il ny aura pas de problme, tous les ateliers portant la mention OK . Ainsi, la prise de commande nest plus subie par la logistique qui navait que peu de moyens pour voir les impacts dune commande, elle prend au contraire tout son sens avec la possibilit de proposer des solutions pour dcaler la commande. Par contre il est important de comprendre que cet

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outil ne fait que renseigner la logistique sur la disponibilit de chaque atelier, il ne peut bloquer la prise de commande mme si celle-ci tombe sur une semaine o on ne dispose pas de la capacit ncessaire. Nous avons prfr faire un outil dinformation quun outil contraignant car nous voulions que celui-ci soit utilis et dautre part, ne pouvant pas prendre tous les paramtres en considration, il tait important de donner une grande marge de manuvre aux utilisateurs.

C.

Un apport oprationnel

Au moment o est crit ce rapport, cela fait plus dun mois que loutil est utilis par la logistique, et nous nous sommes entretenus avec les personnes qui utilisent cet outil pour connatre leur opinion et voir quels taient les gains que ce logiciel a apports.

1.

Au quotidien

Lanne 2008 tant dj pour ainsi dire termine au niveau des commandes, la logistique a dcid de commencer utiliser loutil pour planifier toutes les commandes prvues sur 2009. Aprs avoir discut avec les utilisateurs, il est ressorti que loutil avait permis damliorer considrablement la visibilit sur le systme de production, il devient maintenant trs simple de suivre le plan de charge des ateliers en temps rel. Dautre part, tout le monde saccorde sur le fait que loutil est trs simple dutilisation et trs rapide pour donner les informations que lon attend. Loutil permet maintenant la logistique de pouvoir rellement planifier les commandes.

2.

En runion production logistique commercial

Chez Carbone Savoie, une runion PC (Production Control) a lieu tous les mois pour discuter des diffrents problmes que rencontrent chacun des trois grands dpartements de la socit savoir : la logistique, la production et le service commercial. Loutil a t utilis durant cette runion pour tester diffrents scnarios de commandes. Typiquement il sagissait de simuler le comportement de lusine avec diffrents projets pour savoir lequel il fallait prfrer. De cette runion, il ressort que loutil sait sadapter aux diffrentes demandes des clients et permet de donner une information pertinente sur le comportement des diffrents ateliers.

3.

Un usage stratgique

Nous avons dmontr tout au long de notre tude que le paramtre clef pour la cuisson tait la longueur des cathodes. En parallle, Carbone Savoie savait que la tendance profonde du march tait daugmenter la longueur des cathodes. Ainsi, pour ne pas tre surpris par le march, Carbone Savoie a dcid de rehausser (=augmenter la profondeur dun four) deux de ses fours pour pouvoir pallier ces problmes et la programmation temporelle de ces arrts de four a t dcid en se basant sur loutil qui a permis de donner les meilleurs crneaux pour faire les arrts. De plus, loutil a permis davoir une ide assez fine de la capacit cuisson quil faudrait sous traiter lextrieur pendant les travaux sur les fours.

D.

Limites de loutil

Cependant, loutil nest pas loutil miracle et possde certaines limites quil convient de signaler. Il ne prend pas en compte toutes les contraintes lies cet environnement trs particulier du march de la cathode. Il est en effet tout simplement impossible de prendre en compte toutes les contraintes dun univers si complexe. Ces contraintes peuvent tre regroupes en deux catgories : les contraintes lies Carbone Savoie et celles provenant de son environnement. Dune part, loutil narrive pas grer les taux de rebut qui sont trs variables et trs difficiles calculer. Il ne peut contrler les forts alas prsents en production. Il a beaucoup de mal par exemple donner des capacits pour les diffrents ateliers car trop de paramtres peuvent entrer en compte.

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Le systme de production de Carbone Savoie nest pas du tout homogne et sa simplicit nest quapparente. Un autre dfaut est labsence de lien avec lERP de Carbone Savoie ; loutil nest pas reli informatiquement lERP (en trois mois, il tait impossible raliser un tel outil). Dautre part, loutil ne peut pas prendre en compte certains paramtres extrieurs Carbone Savoie. Par exemple, lapprovisionnement en matires premires (qui se fait en bateaux) dpend de trop dlments extrieurs, peu modlisables, pour tre pris en compte dans un tel outil. En outre, il est trs difficile de prvoir le comportement dun client par rapport une de ses commandes. Un client peut annuler, dcaler ou modifier une commande un peu quand il le veut. Ce comportement fluctuant est trs marqu dans le cas des projets qui sont trs durs grer pour les commerciaux de Carbone Savoie. En effet, de nombreuses raisons peuvent dcaler la construction dune nouvelle usine productrice daluminium. Les causes de modifications peuvent tre dordres politique ou conomique. Par exemple, une augmentation du prix de llectricit en Afrique pourrait faire dcaler de nombreux projets. Ainsi, loutil nest pas un outil parfait de planification mais il peut se rvler trs utile pour faciliter le travail de communication entre les services de Carbone Savoie et pour prvoir les consquences des divers alas une fois quils sont connus.

VI.

Conclusion

Aprs ces quelques mois passs au sein de Carbone Savoie, notre travail a permis une volution certaine. Une des premires caractristiques de cette volution est le changement de regard des responsables avec la prise en compte dun nouveau paramtre servant maintenant lors de la prise de commande. En effet, la longueur est devenue une caractristique essentielle de la cathode. Outre la longueur, une amlioration dans la vision que possdent les personnes de Carbone Savoie sur le systme de production est indiscutable. Grce loutil, la logistique peut maintenant voir les impacts de la prise dune commande sur son systme de production et les commerciaux comprennent mieux les difficults que rencontrent au quotidien les gens de la logistique pour grer le systme de production. Par ailleurs, cette tude a jou un rle dtincelle chez Carbone Savoie, au sens o notre travail a suscit un certain nombre de projets. Tout dabord, un projet logistique a t lanc dans la continuit de notre travail. Un nouveau poste (en CDI) a t cr pour rorganiser la logistique en tenant compte de nos rsultats et notre outil. Cette personne sera assiste par un consultant pour dmarrer son tude. De plus, nous avons propos la fin de notre tude une bauche de politique commerciale qui irait de pair avec loutil que nous avons cr et qui pourrait grer les alas lis au comportement des clients ainsi que le surbooking. Nous navons pas eu le temps de nous intresser en dtail la deuxime partie des problmatiques qui nous taient proposes car la partie sur la logistique sest rvle beaucoup plus complexe que prvue et a finalement monopolis tout notre temps. Mais, nous avons pu lancer cette bauche de politique commerciale sur laquelle les commerants et la logistique sont en train de travailler. Ainsi, il nest pas si ais de jouer au Tetris avec des cathodes

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AnnexesVII. Organigramme gnral (direction)

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VIII. Organigramme du service commercial

IX.

Organigramme du service logistique

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X.

Organigramme du service production Vnissieux

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