Gestion des stocks pour la fabrication et la refabrication simultanées : synthèse de résultats récents

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1 Gestion des stocks pour la fabrication et la refabrication simultanées : synthèse de résultats récents Rommert DEKKER, Erwin A. VAN DER LAAN Institut d Économétrie, École de Gestion de Rotterdam, Université Erasmus de Rotterdam Dans cet article, nous donnons un aperçu des dernières nouveautés dans le domaine de la gestion des stocks pour la fabrication et la refabrication simultanées. Nous commençons par présenter le contexte du problème tel qu il surgit en pratique. Ensuite, nous étudions quelques-uns des nouveaux problèmes découlant de la refabrication et nous cernons certains résultats fondamentaux obtenus à ce jour. L importance de la récupération des produits et de la refabrication La charge croissante que fait peser sur l environnement la «société de gaspillage» a fait apparaître la nécessité de trouver des alternatives à la mise en décharge et à l incinération des déchets. On a recherché des possibilités de réintégrer dans les processus de production industrielle les produits et matériaux usagés. Le recyclage des vieux papiers et des déchets de métaux sont en place depuis longtemps. La collecte et la réutilisation des emballages ainsi que la récupération des équipements électroniques sont des exemples plus récents. Les efforts déployés pour réutiliser efficacement les produits et/ou les matériaux ont généré toute une série de problèmes nouveaux et complexes qui se répercutent sur toute la chaîne de l offre des produits récupérables. La gestion de la chaîne de l offre à la lumière du recyclage des produits, des pièces ou des matériaux, voilà ce que nous désignons par le terme Gestion de la Reverse Logistics. Ce qui complique encore davantage un recyclage efficace, c est le fait que l essentiel des produits faisant leur apparition sur le marché ne sont pas conçus pour être réutilisés. La conception des produits est un élément essentiel, étant donné qu elle détermine pour une grande part si les produits et composants sont faciles à démonter, à nettoyer, à tester et, si nécessaire, à réparer. Néanmoins, la récupération des produits a été mise en œuvre avec succès pour une grande diversité de produits. Cela montre que, même si elle s effectue dans des conditions imparfaites, la récupération des produits peut être bénéfique tant du point de vue écologique que du point de vue économique. La refabrication des produits est un genre particulier de récupération des produits. La refabrication des produits est le processus qui rétablit les produits ou pièces de produits «à l état neuf», à la suite de quoi ils peuvent être revendus sur le marché des produits neufs / pièces neuves. Parmi les exemples de produits effecti- Remerciements Les recherches présentées dans le présent article ont été financées par une subvention de l Union Européenne au réseau TMR (ERB 4061 PL , projet REVLOG). Vol. 7 N 2,

2 Figure 1 : Représentation schématique d un système de gestion des stocks à fabrication, refabrication et destruction simultanées. vement refabriqués, on trouve les pièces détachées automobiles, les avions civils et militaires, les moteurs diesel, à essence et les turbomoteurs, les équipements électroniques, les machines outils, les équipements médicaux, et les locomotives ferroviaires. Les opérations industrielles impliquées dans la refabrication, telles que le démontage, les essais, le nettoyage, la réparation, la remise en état et la remise à neuf, sont de nature très aléatoire en raison de l incertitude qui pèse sur le choix du moment, la quantité et la qualité des produits renvoyés (voir [5], [13]). Ceci aboutit à une grande incertitude en ce qui concerne la disponibilité des données d entrée et à des temps de traitement extrêmement variables. Étant donné que la refabrication fait retrouver à une pièce / un produit d occasion un état «comme neuf», elle (il) peut servir de ressource d entrée alternative dans la fabrication des produits neufs, mais aussi inversement. Le premier cas de figure s applique par exemple à l industrie électronique, où les modules renvoyés peuvent être réutilisés dans les produits neufs. Si les produits sont loués à d autres, on ne s intéresse pas à la question de savoir si toutes les pièces ont été fabriquées récemment ou non. De plus, la location génère un grand afflux de produits en retour qui sont toujours en bon état. Le deuxième cas de figure (produit neuf venant remplacer un produit refabriqué) peut s appliquer à l industrie automobile (voir [14]), dans laquelle les pièces de rechange sont fabriquées à partir de pièces usagées et dans laquelle on n a recours à la fabrication de pièces neuves que lorsque l offre de pièces refabricables est trop faible. On doit remarquer qu une pièce refabriquée est souvent moins chère qu une pièce neuve, et que si le produit d ensemble possède une durée de vie restante limitée, on est plus enclin à accepter la pièce refabriquée. Aux États-Unis, toute une activité économique a fait son apparition et travaille dans la refabrication des pièces automobiles, stimulée par les applications web (voir [11]). Les effets de la refabrication sur la gestion des stocks Dans le cadre d un grand projet financé par l Union Européenne sur la reverse logistics, nous étudions l impact de la reverse logistics sur la gestion, et en particulier sur les modèles quantitatifs facilitant la gestion. Plusieurs domaines sont étudiés, comme la comptabilité, la technologie de l information, la planification de la distribution et de la production et la gestion des stocks. Pour une présentation d ensemble des modèles quantitatifs de reverse logistics, nous vous renvoyons à l article publié par Fleischmann et al. [2]. Dans le présent article, nous nous attachons aux modèles quantitatifs destinés à la gestion des stocks en cas de refabrication. Nous nous penchons sur un seul produit / une seule pièce qui peut être obtenu(e) soit à partir de la fabrication, soit à partir de la refabrication des retours (éventuellement après démontage). On peut stocker à la fois les retours et les produits en ordre de marche (voir figure 1). Les cas pratiques peuvent être plus difficiles parce que le démontage d un article retourné peut donner diverses pièces, créant ainsi des dépendances dans la disponibilité des pièces. Cette situation est beaucoup plus difficile à analyser et n est pas abordée dans cet article. Donc, la gestion des stocks concerne à la fois le stock refabricable d articles retournés, le stock en ordre de marche (des pièces prêtes), la source de fabrication et la source de refabrication. Nous n abordons pas les questions concernant la programmation de la production et la planification des capacités pour les opérations de (re)fabrication (voir par ex. [4],[6]). Cela signifie, par exemple, que nous ne discuterons pas de la question de savoir s il faut utiliser la logique de la MRP (Planification des Besoins Matières) et comment dans un environnement de refabrication. Nous avons le sentiment que tout modèle quantitatif qui s attaque à cette situation doit au moins présenter les caractéristiques suivantes : La demande de produits finis peut être satisfaite à partir de deux sources, c est-àdire la source de fabrication et la source de refabrication, qui présentent toutes deux des caractéristiques totalement différentes. Contrairement à l unité de fabrication, les moyens mis en œuvre dans l unité de refabrication se caractérisent par une disponibilité limitée et aléatoire. Ceci est dû à 62 Vol. 7 N 2, 1999

3 l incertitude sur les prévisions des retours, la quantité de retours et leur qualité. Du fait de l incertitude sur la qualité des sous-ensembles et composants, les opérations de démontage, de nettoyage et de réparation sont très variables. Pour cette raison, l unité de refabrication se caractérise d ordinaire par des temps de traitement substantiels et extrêmement variables. Ce qui précède montre que nous ne pouvons nous contenter de grouper la source Fabrication et la source de refabrication, étant donné qu elles présentent toutes deux des caractéristiques totalement différentes. La source de refabrication peut être considérée comme moins fiable que la source de fabrication, du fait de la disponibilité limitée des moyens mis en œuvre qui la caractérise et de ses coûts d immobilisation variables. Étant donné que les délais de refabrication peuvent être substantiels, il faut les modéliser explicitement. Prendre pour hypothèse des délais nuls serait tout à fait inapproprié. Les recherches menées dans le domaine de la gestion des stocks en vue de la fabrication et de la refabrication simultanées doivent tenter de répondre aux questions suivantes : 1 Dans quelles circonstances est-il possible d utiliser les politiques traditionnelles de gestion des stocks en «passant aux besoins nets» pour la demande de retours. Par «passage aux besoins nets», nous désignons la méthode, souvent utilisée dans la pratique, qui consiste à ajuster la prévision de cadence de la demande en retranchant la cadence des retours prévue. De cette manière, on part de l hypothèse que seule la part de la demande attendue qui dépasse les retours attendus doit être compensée par des règles de gestion des stocks (traditionnelles). 2 Pour les cas où l approche du passage aux besoins nets ne fonctionne pas, quelles informations doivent être utilisées par la politique de contrôle de gestion? Cela doit-il être le stock en ordre de marche, le total des stocks en ordre de marche et des stocks refabricables, ou le vecteur composé des deux? La question associée est la suivante : Quelle est la structure des politiques optimales? Comment les coûts moyens peuvent-ils être déterminés pour certains types de politiques? 3 Doit-on retarder la refabrication jusqu à ce qu on ait un besoin direct de pièces (politique «tirée») pour éviter d avoir des stocks en ordre de marche élevés ou cela doit-il se faire dès que l on dispose de suffisamment d articles (politique «poussée») pour éviter les ruptures de stocks? 4 Quelle valeur accorder aux options de destruction des pièces retournées? Quelles politiques de destruction est-il raisonnable de mettre en œuvre et comment leurs performances peuvent-elles être évaluées? 5 Quel est l effet du double approvisionnement au cas où le délai de fabrication est différent du délai de refabrication? 6 Quelles sont les politiques actuellement adoptées par les entreprises et pourquoi? 7 Comment évaluons-nous les produits retournés et les produits (partiellement) refabriqués? En particulier, comment calculer les frais d immobilisation? En ce qui concerne les questions ci-dessus, nous relirons brièvement quelques-uns des résultats qui proviennent des recherches récentes. Nous souhaitons remarquer que la plupart des recherches ont étudié des situations stationnaires, où la cadence de la demande et la cadence des retours se sont stabilisées. La plupart des résultats ne sont donc valables que dans cette hypothèse. 1 S il est possible de réutiliser directement les articles retournés, alors on peut envisager le passage aux besoins nets. Van der Laan et al. [15] et Fleischmann et al. [3] montrent que c est une bonne politique pour de faibles cadences des retours. Pour les cadences des retours allant jusqu à 20 % des cadences de la demande, l augmentation des coûts d une telle politique par rapport à la véritable politique optimale est inférieure à 10 % (voir figure 2). En cas de cadences de retours plus importantes, on doit augmenter les stocks de sécurité, la politique de passage aux besoins nets ayant Figure 2. Total des coûts des stocks et ruptures de stocks en fonction de la cadence des retours tel qu elle est prévue par l approche du passage aux besoins nets (ligne en pointillés) et en fonction du comportement réel (ligne pleine). Vol. 7 N 2,

4 tendance à sous-estimer l écart de la demande nette pendant le délai. Ceci peut être considéré de la façon suivante. En associant le processus des retours à celui des demandes, on obtient un écart supérieur à celui des processus pris individuellement. Cela signifie qu une cadence de retours supérieure augmentera la variabilité du système. L approche du passage aux besoins nets ne tient pas compte de la variabilité du processus de retours, mais réduit la cadence de la demande pour tenir compte des retours attendus. Donc, selon l approche du passage aux besoins nets, une cadence de retours supérieure aboutit à réduire la variabilité du processus de demande, et donc du système. C est exactement le contraire du comportement réel. 2 La question de savoir quelles informations utiliser dans la structure de la politique optimale n est pas encore bien claire. Les résultats obtenus par Inderfurth [8] [9] lors de mises à l heure discrètes suggèrent que la politique optimale n a pas de forme agréable et qu elle dépend fortement de la différence entre délais de fabrication et délais de refabrication. Ce n est que si ces délais sont les mêmes (ce qui est une situation particulière) qu une politique agréable est optimale ; dans les autres cas, la politique optimale dépend de nombreux facteurs. En conséquence, nous ne prévoyons pas que des politiques simples soient optimales dans le cas continu, et il faut se limiter aux catégories de politiques spécifiques, avec les niveaux de réapprovisionnement et les quantités commandées. Ces dernières sont nécessaires si la passation d un ordre de fabrication ou d un ordre de refabrication implique des coûts de mise en place. En général, il faut définir une Figure3:Total des coûts des stocks et des ruptures de stocks en fonction de la cadence des retours. A mesure que la cadence des retours approche la cadence de la demande, la politique des stocks sans destruction (ligne pleine) génère des coûts infinis, tandis que la politique avec destruction (ligne en pointillés) limite la variabilité même si la cadence des retours dépasse la cadences de la demande. quantité commandée pour les deux options d approvisionnement, ce qui augmente encore le nombre de variables de prise de décisions. En ce qui concerne les niveaux de réapprovisionnement, il vaut mieux, évidemment, utiliser les informations présentées sous la forme du vecteur du stock en ordre de marche et du stock refabricable, mais il est très difficile d évaluer les coûts moyens d une telle politique par la simple méthode analytique. Dans certains cas, il vaut mieux adopter une politique fondée sur la somme des stocks en ordre de marche et des stocks refabricables, mais pas toujours. La moyenne et l écart des délais de fabrication et de refabrication jouent un rôle important à cet égard. Ensuite, il est difficile de faire entrer en ligne de compte les informations sur les retours à venir, étant donné que le temps qu elles mettent à arriver est un facteur important et que cela dépend d une interaction complexe entre les délais autour desquels l horizon de temps est approprié. De plus, les modèles comportant des informations sur les retours sont très difficiles à analyser par la méthode analytique et on a recours à la simulation. En conséquence, de nombreux modèles partent de l hypothèse que les retours de produits peuvent être décrits par un processus de Poisson (composé). 3 Dans de nombreux cas, il est rentable de repousser la refabrication jusqu à ce qu on ait vraiment besoin des pièces (la politique «tirée»), étant donné que cela retarde la dépense de l argent au moment où on a vraiment besoin de la pièce. Toutefois, dans les cas où la variabilité des délais et de la qualité est grande, il vaut mieux lancer la refabrication dès que des quantités suffisantes sont arrivées (la politique poussée, voir [17]), puisqu autrement, de gros stocks doivent être de toute façon conservés pour faire face à l incertitude des fournitures. En outre, Inderfurth et Van der Laan [10] montrent qu en cas de double approvisionnement à différents délais, les simples politiques «poussée» et «tirée» sont faciles à améliorer en redéfinissant d une manière appropriée l état des stocks. Pour les détails, nous renvoyons à [10], mais l idée consiste à traiter le délai de refabrication comme une variable de décision plutôt que comme une constante exogène à régler de façon optimale. 4 En cas de cadences de retours élevées, la réutilisation des retours risque de générer des stocks importants si l on n envisage pas de politique de destruction (voir figure 3). 64 Vol. 7 N 2, 1999

5 Des cadences de retours élevées se produisent d ordinaire lorsque le produit est au bout de son cycle de vie. A ce moment, les cadences de retours peuvent même dépasser les cadences de demandes, ce qui rend inéluctable une politique de destruction. Donc, en général, il est bon d introduire des options de destruction dans les politiques de stocks. Bien qu il existe des méthodes très simples et naturelles d incorporer l option de la destruction dans les politiques de gestion des stocks, cela risque de comliquer beaucoup l analyse mathématique (voir [7], [14]-[16]) étant donné qu il faut prendre en compte davantage de variables de décision et qu il faut apporter une optimisation supplémentaire au seuil de destruction. 5 Lorsqu il y a deux options possibles pour les approvisionnements, on commence en général par la source la moins chère au délai le plus long, et si les niveaux des stocks disponibles descendent vraiment à des valeurs faibles, on passe à l option d approvisionnement plus rapide et plus coûteuse. C est la même chose que pour les modèles à commandes urgentes, à la différence que même la procédure la plus rapide met du temps. La variabilité des délais en revanche, peut compliquer les choses et produire des bizarreries. Par exemple, Van der Laan et al. [17] ont montré que les coûts moyens peuvent diminuer si la variabilité augmente dans le même délai. En réalité, la variabilité n est pas le concept qu il faut prendre en compte pour prévoir une augmentation des coûts ; il vaut envisager d autres types de passation d ordres stochastique pour prévoir le moment où les coûts moyens augmenteront. 6 De nombreuses entreprises pratiquent la refabrication en unités séparées pour simplifier la planification (par ex. Volkswagen, voir [14]). Ce faisant, elles perdent la possibilité d exploiter simultanément les ressources. Cette politique est compréhensible s il y a une grande variabilité, par exemple, dans la qualité et la quantité des retours et si les articles refabriqués sont vendus sur différents marchés. Si tel n est pas le cas, les entreprises doivent vraiment envisager l intégration et tenter de trouver le moyen de mieux gérer à la fois la qualité et la quantité de retours. C est ce que font les entreprises qui fabriquent des photocopieurs. 7 Une approche par la Valeur actualisée nette (NPV) est considérée par beaucoup comme un outil approprié de prise de décisions en matière financière, puisqu elle prend en compte explicitement la valeur d une somme en fonction du temps. Plusieurs auteurs ont montré que, dans le cas des modèles «traditionnels» de gestion des stocks, l approche du Coût Moyen (AC) constituait une approximation raisonnable pour la plupart des applications pratiques si certaines conditions sont réunies (voir Corbey et al. [1] pour une présentation générale). En revanche, ce n est pas nécessairement le cas pour la gestion des stocks à double approvisionnement. Selon l approche du coût moyen (AC), les taux de possession sont normalement calculés comme étant la somme de ce qu on appelle les dépenses de possession par produit et d un certain facteur pour représenter les coûts d opportunité du capital immobilisé en stock. Ce dernier facteur est communément obtenu en multipliant la valeur du produit en stock par un certain taux d intérêt. Dans le double approvisionnement, la valeur d un produit n est pas toujours définie d une manière directe. De plus, le fait de recourir à un choix intuitif pour les taux de possession risque d aboutir à des performances très médiocres du système (voir Teunter et al. [12]). Il sera clair que la mise en place de la refabrication complique considérablement la politique de stock si les cadences des retours sont importantes. Les solutions pratiques ont, à ce jour, été très rudimentaires : il s agit par ex. de séparer complètement la refabrication de la fabrication ou de passer aux besoins nets tous les retours. Bien que de nombreux paramètres jouent un rôle et qu aucun point de vue définitif ne puisse être donné à l instant où nous sommes, nous avons le sentiment que les méthodes résultant des recherches actuelles peuvent améliorer les situations pratiques. Bien que les recherches actuelles soient prometteuses, il faut davantage de travaux de recherches, en particulier dans le domaine de la prévision des retours, des processus de retour non stationnaires et opérations de démontage aboutissant à de multiples pièces. Bibliographie [1] CORBEY M., K. INDERFURTH, E. VAN DER LAAN, et S. MINNER (1999), «The Use of Accounting Information in Production and Inventory Control», Prétirage 24/99 (FWW), Université de Magdeburg, Allemagne. [2] FLEISCHMANN M., J.-M. BLOEMHOF- RUWAARD, R. DEKKER, E.-A. VAN DER LAAN, J.A.E.E. VAN NUNEN, et L.-N. VAN WASSENHOVE (1997), «Quantitative models for reverse logistics: A re- Vol. 7 N 2,

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