Calculer et améliorer le taux de disponibilité global (OEE) des installations de remplissage et de conditionnement

La quatrième colonne fait toute la différence par rapport à n'importe quel rapport OEE générique : les sources de perte ne sont pas les « arrêts machine » et les « défauts de qualité », mais les bourrages de sachets au niveau de la buse de remplissage, les dysfonctionnements de la pompe à vide, la fluidisation des poudres ultrafines et les pertes dues à un dosage imprécis. C'est précisément cette spécificité qui fait de l'OEE un outil de diagnostic utile pour les lignes d'ensachage.

Le calcul suivant présente un poste de travail au sein d'une installation type de mise en sac de produits en vrac, avec des chiffres réalistes dans la pratique :

Exemple de calcul : OEE d'une installation d'ensachage sur une équipe de huit heures

Étape 1 – Disponibilité
Durée de production prévue : 8 heures=s, soit 480 minutes. Sur ce total, sont perdues : 45 minutes de temps de préparation (changement de produit avec nettoyage et réglage des paramètres) + 30 minutes d'arrêt imprévu (accumulation de sacs au niveau de la buse de remplissage, chute de pression d'air comprimé, dysfonctionnement du capteur). Durée effective

Durée : 480 − 75 = 405 minutes.

Disponibilité = 405 ÷ 480 = 84,4 %

Étape 2 – Puissance
Capacité nominale de l'installation : 300 sacs par heure. Débit réel pendant la période d'exploitation : 260 sacs par heure – réduit en raison de brefs arrêts lors du changement de sacs, de corrections du débit résiduel au niveau du dosage et d'un ralentissement du transport en cas de produit cohésif.

Puissance = 260 ÷ 300 = 86,7 %

Étape 3 – Qualité
Nombre de sacs produits en 6,75 heures de fonctionnement à un rythme de 260 sacs/h : 1 755 sacs. Dont 35 rejets (soudure défectueuse, surremplissage ou sous-remplissage hors tolérance). Sacs conformes : 1 720.

Qualité = 1 720 ÷ 1 755 = 98,0 %

OEE = 84,4 % × 86,7 % × 98,0 % = 71,7 %

Le résultat : Près de 30 % de la capacité théorique est perdue – bien qu’aucun facteur pris isolément ne soit catastrophique. Un taux de disponibilité de 84,4 % semble acceptable, tout comme le rendement de 86,7 %, et le taux de qualité de 98 % est même bon. Mais la multiplication révèle la vérité : 0,844 × 0,867 × 0,980=t 0,717. Kletti et Schumacher décrivent précisément cet effet comme typique : dans l’industrie, on observe régulièrement des taux de TUE compris entre 30 et 40 % ; dans notre exemple, avec 71,7 %, nous nous situons certes nettement au-dessus, mais tout de même 13 points de pourcentage en dessous de la référence mondiale de 85 %.

La conséquence pratique est évidente : avec une capacité nominale de 300 sacs par heure et une durée de production prévue de 480 minutes, il aurait théoriquement été possible de produire 2 400 sacs. En réalité, 1 720 sacs conformes ont été fabriqués. La différence de 680 sacs correspond à l'écart de l'OEE, exprimé en conteneurs non produits.

Pour la plupart des installations d’ensachage, la disponibilité est le plus faible des trois facteurs de l’OEE – et donc celui qui offre le plus grand potentiel d’amélioration. Dans l’exemple de calcul, 75 minutes d’arrêt au cours d’une seule équipe ont coûté 15,6 points de pourcentage de disponibilité. Extrapolé sur 250 jours ouvrés, cela représente plus de 300 heures de temps de production perdues par an – du temps pendant lequel l’installation est à l’arrêt, le personnel attend et aucun sac ne sort de la ligne.

Ces pertes se répartissent en deux catégories, qui doivent être traitées différemment :

Arrêts imprévus – l'installation est à l'arrêt alors qu'elle devrait fonctionner :

Ces temps d'arrêt relèvent du domaine classique du TPM : Comment le TPM permet d'éliminer les arrêts imprévus sur les lignes de conditionnement, comme l'explique l'article spécialisé consacré à la maintenance préventive. La logique est simple : Agustiady et Cudney définissent l’objectif du TPM comme le « triple zéro » : zéro défaut, zéro accident, zéro arrêt. L’OEE en est l’instrument de mesure, et le TPM l’outil.

Arrêts programmés : l'installation est à l'arrêt pour des raisons compréhensibles, mais la disponibilité s'en trouve tout de même réduite :

On considère souvent les arrêts planifiés comme inévitables, mais leur durée ne l'est pas. L'article spécialisé consacré à l'optimisation des temps de changement de production explique comment la méthode SMED permet de réduire ces temps au minimum : le simple fait de distinguer les opérations de changement de production internes et externes peut réduire de moitié les temps d'arrêt liés aux changements de produit, sans qu'aucune modification technique ne soit apportée à l'installation.

La puissance mesure dans quelle mesure l'installation fonctionne à un niveau proche de sa puissance nominale pendant son temps de fonctionnement. Dans l'exemple de calcul, le débit réel s'élevait à 260 sacs par heure au lieu de 300, soit une perte de 13,3 points de pourcentage. Contrairement à la disponibilité, où l’installation est visible, les pertes de rendement sont souvent invisibles : l’installation fonctionne, produit des sacs – mais simplement plus lentement qu’elle ne le pourrait.

Agustiady et Cudney distinguent deux catégories de pertes de puissance : les arrêts momentanés (l'installation s'arrête brièvement puis redémarre) et la vitesse réduite (l'installation fonctionne en continu, mais à une puissance inférieure à la puissance nominale). Sur une installation d'ensachage pour produits en vrac, ces deux catégories ont des causes spécifiques :

Arrêts de courte durée – l'installation s'arrête brièvement, généralement moins de dix minutes, mais la fréquence de ces arrêts finit par peser :

Vitesse réduite – l'installation fonctionne, mais à une vitesse inférieure à la puissance nominale :

Le dernier point – les paramètres de dosage sous-optimaux – est la source de perte de rendement la plus insidieuse, car elle passe inaperçue dans le cadre des opérations quotidiennes. L'installation fonctionne, les sacs sont correctement remplis, aucun message d'erreur ne s'affiche. Mais la comparaison avec la puissance nominale révèle l'écart. Kletti et Schumacher décrivent cet effet comme une source de perte cachée : les installations fonctionnent souvent avec des paramètres qui ont été définis lors du dernier changement de produit et qui n’ont plus été optimisés depuis.

Le prochain article spécialisé consacré à la fluidisation expliquera en détail pourquoi ce phénomène limite la vitesse de remplissage. Les pertes de temps de cycle : un facteur de performance dans le processus de remplissage Et l'article technique consacré au temps de cycle décrit quelle est la limite physique du rythme de production par sac.

Le taux de qualité est généralement le meilleur des trois facteurs de l'OEE dans les installations d'ensachage – dans l'exemple de calcul, il s'élevait à 98 %. Cela peut sembler rassurant, mais cela masque deux choses : premièrement, chaque sac rejeté représente non seulement un coût de matière première, mais aussi le temps de production consacré à sa fabrication. Deuxièmement, le taux de qualité classique ne prend en compte que les rebuts évidents, et non les pertes systématiques de produit dues au surremplissage, qui ont souvent un impact économique plus lourd que les 35 sacs défectueux de l’exemple de calcul.

Agustiady et Cudney classent les pertes de qualité en deux catégories : les défauts entraînant une retouche ou un rejet, et les pertes liées au démarrage après les opérations de préparation, jusqu'à ce que le processus soit stabilisé. Pour le conditionnement en sachets de produits en vrac, il existe une troisième catégorie qui n'est pas prévue dans la systématique classique de l'OEE, mais qui peut représenter le poste le plus important sur le plan économique : le « give-away ».

Rejets – Sacs qui ne répondent pas aux spécifications et qui sont triés ou éliminés :

Le « give-away » : une perte de qualité imperceptible

Un surremplissage systématique permet d'obtenir des sacs commercialisables. Aucun sac n'est mis au rebut, aucun sac ne nécessite de retouche : le taux de qualité, au sens de l'OEE, reste à 100 %. Mais chaque sac contient plus de produit que ce qui a été payé. Avec un excédent de 50 grammes par sac, 260 sacs par heure et une durée de fonctionnement de 6,75 heures, l’installation offre gratuitement, en une seule équipe, 87,75 kilogrammes de produit – un produit qui a été fabriqué, transporté, dosé et conditionné, mais qui ne génère aucun chiffre d’affaires.

La prise en compte du « give-away » dans le taux de qualité de l’OEE relève d’une décision opérationnelle. Certaines entreprises fixent une valeur maximale de « give-away » par sac et considèrent tout dépassement de cette valeur comme une perte de qualité. D'autres enregistrent les pertes de produit comme un indicateur distinct, parallèlement à l'OEE. D'un point de vue économique, la perte est réelle dans les deux cas – et elle dépend directement de la marge d'erreur d'étalonnage de la balance utilisée. L'article spécialisé consacré aux marges d'erreur d'étalonnage et au surremplissage explique comment les classes de précision déterminent les pertes de produit. Comment les émissions de poussière influencent le taux de qualité lors du remplissage – en raison d'une fuite de produit au niveau de la buse de remplissage, qui n'est détectée ni dans le sac ni au niveau du dosage –, comme l'explique en détail l'article spécialisé consacré à la formation de poussière.

L'OEE met en évidence les pertes de capacité, mais il n'indique pas par où commencer. Avec trois facteurs comportant chacun plusieurs sources de pertes, on court le risque d'optimiser tout en même temps sans obtenir de résultats nulle part. L’amélioration systématique de l’OEE nécessite donc une démarche claire : identifier d’abord le facteur le plus faible, puis s’attaquer aux principales sources de pertes au sein de ce facteur, avant de mesurer et de réitérer le processus.

La réponse est illustrée par l'exemple de calcul – en examinant les trois facteurs côte à côte :

La règle est simple : améliorer en premier lieu le facteur dont la valeur est la plus faible. Dans la plupart des installations d’ensachage, il s’agit de la disponibilité, car les temps de préparation lors des changements de produit et les arrêts imprévus constituent les sources de pertes les plus évidentes et les plus fréquentes. Le deuxième levier concerne généralement le rendement, car les réductions de vitesse liées au produit et les arrêts de courte durée font baisser le débit en dessous du rendement nominal.

Hänggi, Fimpel et Siegenthaler recommandent d'appliquer le principe de Pareto à chaque facteur : 80 % des pertes proviennent de 20 % des causes. Sur une ligne de conditionnement type, l'expérience montre qu'il s'agit de trois à quatre postes : le temps de préparation lors d'un changement de produit, un à deux défauts mécaniques récurrents et le temps de nettoyage lors d'un changement de variété. En réduisant de moitié ces trois postes, on augmente l'OEE de plusieurs points de pourcentage – sans toucher au reste de l'installation.

Le tableau suivant associe à chaque facteur de l'OEE les mesures les plus efficaces :

Améliorer la disponibilité – réduire les temps d'arrêt :

Améliorer les performances – Augmenter le débit

Améliorer la qualité – Réduire les rebuts et le gaspillage

La dernière étape vient parachever le cycle de la rentabilité : l'ensemble des mesures – disponibilité accrue grâce au TPM et au SMED, de meilleures performances grâce à l'optimisation des paramètres de dosage, une qualité supérieure grâce à la prévention des erreurs et à un dosage plus précis – toutes ces mesures combinées réduisent le coût total de possession (TCO) de l'installation d'ensachage sur l'ensemble de son cycle de vie. L'OEE quantifie les progrès réalisés, tandis que le TCO les traduit en euros.

L'OEE ne reflète pas les performances d'une installation d'ensachage ; il met en évidence les domaines dans lesquels celle-ci n'exploite pas pleinement son potentiel. Dans l'exemple de calcul présenté dans cet article, 680 sachets ont été perdus par équipe : en raison des temps de préparation et des pannes (disponibilité), des arrêts courts et des ralentissements du convoyage (rendement), des rebuts et des soudures défectueuses (qualité). À cela s’ajoutaient 87,75 kilogrammes de produit gaspillé en raison d’un surremplissage systématique – une perte qui n’apparaît pas du tout dans l’OEE.

En analysant ces trois facteurs pour son installation d’ensachage spécifique, il est possible de déterminer si le problème réside au niveau de la disponibilité, du rendement ou de la qualité – et ainsi d’agir de manière ciblée, plutôt que de modifier tous les paramètres en même temps. Les outils nécessaires à cet effet sont décrits dans les articles spécialisés accessibles via les liens suivants : TPM pour la disponibilité, SMED et optimisation du dosage pour le rendement, contrôle du pesage et prévention des erreurs pour la qualité. Les Amélioration de l'efficacité du conditionnement des produits en vrac Tout commence par un chiffre – et l'OEE, c'est ce chiffre.

Sources

Agustiady, Tina Kanti / Cudney, Elizabeth A. : « Total Productive Maintenance : Strategies and Implementation Guide ». CRC Press, Boca Raton, 2016.

Kletti, Jürgen / Schumacher, Jochen : La production parfaite. L'excellence industrielle grâce à la technologie des intervalles courts (SIT). 2e édition, Springer Vieweg, Berlin Heidelberg, 2014.

Hänggi, Roman / Fimpel, André / Siegenthaler, Roland : LEAN Production – simple et complet. Springer Vieweg, Berlin 2021.