Cet article fait partie d'une série dédiée à l'analyse de données issues de procédés industriels. Chaque article de la série est issu de mon expérience personnelle et a pour objectif de guider un analyste en plus exposant une approche brève et pragmatique pour traiter une situation récurrente dans ce milieu.

Introduction

Dans l’industrie, en sens large du terme, un besoin fondamental consiste à résumé le bon fonctionnement des procédés en quelques métriques, à des fins stratégiques (revue annuelle, prévision, etc.). Par exemple, les responsables de procédés industriels ont besoin d’une vision s’étalant sur plusieurs mois voire plusieurs années, afin d’évaluer les bonnes performances des installations dont ils ont la charge.

Un outil classique est le taux de rendement global (TRG, ou OEE pour Overall Operations Effectiveness en anglais). Comme son nom le suggère, il s’agit d’une mesure très synthétique. Elle sert de support à une première analyse et à des discussions préliminaires, mais ne couvre pas entièrement le spectre de l’excellence opérationnelle des procédés. Cette approche combine les mesures du taux de disponibilité, de performance et de la qualité du procédé. Le TRG est ainsi une cartographie rétrospective du bon fonctionnement d’un procédé.

Approche

La toute première étape consiste à mettre en place l’infrastructure, l’outillage et l’expertise nécessaires à la collecte de métriques opérationnelles. C’est assez évident dans le manufacturing, où chaque machine et chaque étape d’un procédé se voient équipées de capteurs tant physiques que virtuels, qui rapportent températures, pressions, durées de fonctionnement, écarts par rapport à une spécifications, satisfaction, et autres paramètres qui dépendent du métier. Ces valeurs doivent être mesurées à une fréquence adaptée à la nature du procédé, et journalisées sur le long terme.

If you cannot measure it, you cannot improve it.
— Lord Kelvin

Que votre procédé s’exprime naturellement comme un traitement par lot ou en flux, commencez par diviser le temps en points discrets. Chaque point doit couvrir la même durée, qui doit être relativement petite car les points seront considérés comme atomiques: les caractéristiques du procédé seront considérés comme étant constants durant la période couverte par un point. Par exemple, un point d’une ou dix minute(s) est un bon début pour la plupart des procédés dans le manufacturing.

La manière exacte de calculer un TRG n’est pas formellement définie. Lors de son analyse et des discussions qui en découlent, il est donc impératif de clarifier ce que cette métrique représente précisément. Je ne présente ici qu’une approche que j’ai eu l’occasion de mettre en œuvre.

Pour chaque période considérée, calculez les quatre facteurs suivants:

La charge de la période est le nombre de points de cette période pour lesquels il est prévu que le procédé soit en opération (en charge), divisé par le nombre de points durant la période. La charge est forcément un nombre compris entre 0 (le procédé n’est pas planifié) et 1 (le procédé est planifié 7/7 jours, 24/24 heures).

La disponibilité de la période est la proportion du nombre de points pour lesquels le procédé est en opération, par rapport au nombre de points pour lesquels il était prévu que le procédé soit opérationnel, qu’il l’ait effectivement été ou non. En d’autres termes, on exclut ici les points correspondant à des arrêts planifiés. Il s’agit de nouveau d’une valeur comprise entre 0 et 1.

La performance de la période est la quantité d’unités produites ou traitées durant les points de la période correspondant à une disponibilité, divisée par la quantité d’unités ayant dû être produites ou traitées (c’est-à-dire, la quantité nominale) pour ces mêmes points. Il est à noter que, lorsque le procédé sur-performe, cette performance est supérieure à 1.

La qualité de la période est la quantité d’unités produites ou traitées dans le cadre des points de la période correspondant à une disponibilité, dont la qualité est acceptable, divisée par la quantité d’unités produites ou traitées par ces mêmes points. La définition d’acceptable dépend évidemment du métier et de choix propres à l’entreprise. Elle peut d’ailleurs varier au cours du temps. Dans certains cas, on peut considérer la qualité d’un point comme étant fractionnaire: une unité produite ou traitée peut avoir une qualité de 87%, par exemple. On calculera alors la qualité de la période comme la moyenne (éventuellement pondérée) des qualités des points concernés.

Enfin, calculez le TRG de la période en multipliant la disponibilité, la performance et la qualité:

Dans certains cas, le TEEP (Total effective Equipment Performance) est préféré au TRG. On le calcul en considérant que tout arrêt planifié est perdu (alors qu’il est décompté par le TRG). Pour obtenir cette valeur, il suffit de multiplier le TRG par la charge:

Calculez le TRG ou le TEEP pour différentes périodes (par exemple, pour chaque jour d’une année) et différentes agrégations temporelles (vue journalière, hebdomadaire, etc.). Représentez visuellement l’évolution de ces métriques, et proposez de plonger dans les détails de leurs composants à la demande. Un outil de BI est parfaitement adapté à cette exploitation.