INSTITUT NATIONAL DES SCIENCES APPLIQUÉES DE TOULOUSE THÈSE. en vue de l obtention du

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1 INTITUT NATIONAL DE CIENCE APPLIQUÉE DE TOULOUE THÈE en vue de l obtenton du DOCTORAT DE L UNIVERITÉ DE TOULOUE délvré par l Insttut Natonal des cences Applquées de Toulouse Dscplne : ystèmes Industrels présenté et soutenue par Yasemn ARDA le 4 Janver 008 Ttre : Poltques d approvsonnement dans les systèmes à pluseurs fournsseurs et Optmsaton des décsons dans les chaînes logstques décentralsées Drecteur de thèse : Jean-Claude HENNET JURY Colette Mercé Yves Dallery Alexandre Dolgu Yves Crama Zed Jema Jean-Claude Hennet Présdente Rapporteur Rapporteur Examnateur Examnateur Drecteur de thèse

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3 Remercements Durant cette thèse, a eu un énorme plasr à travaller sur les thèmes qu me passonnent et que a pu approfondr grâce à l appu de pluseurs personnes. Avec ces quelques lgnes, e tens à remercer tous ceux qu ont perms à cette aventure d aboutr. Je voudras tout d abord remercer M. Jean-Claude Hennet qu a drgé cette thèse dans la contnuté de mon stage de DEA. Je tens à le remercer pour tous ses consels, son souten nestmable et la confance qu l m a accordée au cours de ces quatre dernères années. Je tens à exprmer mes remercements aux membres du ury qu ont accepté d évaluer mon traval de thèse. Je remerce M. Yves Dallery, Professeur à l École Centrale Pars, et M. Alexandre Dolgu, Professeur à l École des Mnes de ant-etenne, pour l honneur qu ls m ont fat d être les rapporteurs de cette thèse et l ntérêt qu ls ont porté à mon traval. Leurs commentares et suggestons m ont perms d apporter des améloratons à la qualté de ce mémore. Je remerce chaleureusement Mme Colette Mercé, Professeur à l INA de Toulouse, d avor accepté de présder le ury de cette thèse. Je tens auss à remercer très sncèrement M. Yves Crama, Professeur à l École de Geston de l Unversté de Lège, d avor accepté d être l examnateur de cette thèse et de m avor accordé sa confance en me permettant de travaller dans son établssement pendant cette dernère année. Je remerce également M. Zed Jema, Matre de Conférences à l École Centrale Pars, d avor gentment accepté de partcper au ury à la dernère mnute. Mes plus sncères remercements s adressent ensute aux membres du groupe MOGIA, en commençant par Perre Lopez, responsable du groupe MOGIA. Il m a touours soutenu dans mon traval et dans mes efforts pour attendre mes obectfs. Je tens à remercer vvement Marcel Mongeau qu état touours une source d énerge et d nformaton, pour tous ses consels et encouragements. Je remerce plenement ces deux derners de m avor présentée les opportuntés dans ce domane. Je remerce également tous les autres membres du groupe MOGIA, Cyrl Brand, Mare-José Huguet, Colette Mercé, Gérard Fontan, Patrck Esqurol, Jacques Erschler, de m avor accuell chaleureusement au sen du groupe et de leur ade tout au long de ce parcours. Je remerce cordalement les personnels admnstratfs de l INA de Toulouse et du LAA-CNR qu ont fat leur possble pour faclter la préparaton à dstance de la soutenance.

4 Je tens à remercer tous les ams que a eu la chance de connatre durant mon séour au LAA-CNR, plus partculèrement Nabl, Franços, Olga, Mla, Emmanuelle, Carmen, Catherne, téphane. Merc pour les pauses café, les pauses déeuner, les séances de cnéma, les sorées couscous, les sorées entre flles, les sorées tout court, les ades lngustques, les ades logstques. urtout, merc d avor été là pendant les moments de bonheur comme les moments d nquétude. Un grand merc à mes ams Mo et Clare, Mare-José et Perre Ruzzene, Momo et Manu, Lus et Florence, Chrstophe et Ana, Eduardo et Karyn pour avor apporté de la oe dans ma ve durant ce séour. C est grâce à eux que a trouvé la chaleur de chez-mo dans cette vlle. Je tens auss à remercer tous les collègues de l École de Geston de l Unversté de Lège pour leur chaleureux accuel et leur support préceux au cours de cette dernère année au pays de la plue. I would lke to thank to all my professors at the Boğazç Unversty, prncpally Gülay Barbarosoğlu who ncted my ambton for research. he was there durng my frst steps, taught me how to walk and encouraged me to run. Gerçek dostluklar mesafelerle yıkılmazmış. Gttkçe seyrekleşen zyaretlere rağmen hep orada olan, satırların arasına İstanbul un bağımlılık yapan o sern ve neml kokusunu gzleyen, arada br haber, br şr, br şarkı le günlük hayatı unutturan dostlar, Arzu, Ercu, Özlem, Banu, mla, Denz, Dlek, Gülay, hepnze teşekkürler. adece doktora sırasında değl tüm hayatm boyunca lgnz, sevgnz hç eksk etmednz. Mesafeler ne olursa olsun desteğnz hep dle getrdnz. Kmn aklına gelrd uçaktan korkan annemn tek başına Belçka ya yolculuk yapacağı ya da tez savunacağım gün babamın hastayım dye benden çok dertleneceğ. evgl alem, yanımda olduğunuzu, destek verdğnz, ne olursa olsun hep yanımda olacağınızı blmek en büyük güç kaynağım. Her şey çn teşekkür ederm, sevgnz ve lgnz çn, sabrınız çn, kısacası bugünlerm çn. Enfn, toute cette aventure n aurat pas été parelle sans Marcos, mon «aşkım», mon compagnon, mon ben-amé époux. Je te remerce d avor été à mes cotés, de m avor écoutée, d avor supporté mes humeurs versatles et de m avor encouragée pendant toutes ces années. Merc de tous tes sacrfces, de me lasser pleurer sur ton épaule, de me fare rre, de m amer

5 Table des Matères Table des Matères... Table des Fgures... v INTRODUCTION GÉNÉRALE... CHAPITRE I Plotage de flux dans les chaînes logstques INTRODUCTION GETION DE CHAÎNE LOGITIQUE Externalsaton et les chaînes logstques Défnton de la chaîne logstque Défnton de la geston de chaînes logstques PILOTAGE DE FLUX DAN LE CHAÎNE LOGITIQUE Le système élémentare de flux Le système d approvsonnement Le système de demande Le stock POLITIQUE DE PILOTAGE DE FLUX Poltques d approvsonnement et de stockage Poltques d approvsonnement et de stockage dans les systèmes mult-étages Poltques de stock nomnal ystèmes de stock nomnal mult-étages Poltques Kanban Extensons de la poltque Kanban Les poltques du type MRP Classfcaton des poltques de plotage de flux MODÉLIATION DYNAMIQUE DE FLUX Modélsaton des systèmes stock nomnal CONCLUION... 4 CHAPITRE II Optmsaton des décsons dans les chaînes logstques INTRODUCTION...43

6 .. CONCEPT DE BAE DE LA THÉORIE DE JEUX JEUX TATIQUE Exstence de l équlbre Uncté de l équlbre Pareto optmalté de l équlbre Jeux statques et compétton dans les chaînes logstques JEUX DYNAMIQUE Jeux de tackelberg Jeux répétés Jeux stochastques JEUX AVEC INFORMATION AYMÉTRIQUE JEUX COOPÉRATIF CONCLUION CHAPITRE III Poltque d approvsonnement dans un système à pluseurs fournsseurs INTRODUCTION MODÉLIATION DU PROBLÈME DAN LE CA DE PRODUCTION POUR TOCK POLITIQUE D APPROVIIONNEMENT OPTIMAL DAN LE CA DE PRODUCTION À LA COMMANDE Résoluton du problème relaxé Problème de chox restrctf MÉTHODE APPROXIMATIVE DAN LE CA DE PRODUCTION POUR TOCK Calcul des paramètres de Bernoull Calcul du nveau de stock nomnal ANALYE NUMÉRIQUE CONCLUION CHAPITRE IV Optmsaton des décsons dans une chaîne logstque décentralsée à deux étages de producton/stockage INTRODUCTION MODÈLE DE PILOTAGE DE FLUX CALCUL DE MEURE DE PERFORMANCE Le système de fabrcaton de produts ntermédares Le système de fabrcaton de produts fns La méthode approxmatve LZ YTÈME DÉCENTRALIÉ ET ÉQUILIBRE DE TACKELBERG Problème d optmsaton du fournsseur... 05

7 4.4.. Problème d optmsaton du producteur Les valeurs optmales des paramètres du contrat La valeur optmale du nveau de stock nomnal PROBLÈME CENTRALIE ET PERFORMANCE DU CONTRAT Prse en compte le pouvor de négocaton du fournsseur CONCLUION... 7 CONCLUION GÉNÉRALE ET PERPECTIVE... 9 ANNEXE A... 5 A. Processus tochastques... 5 A.. LOI DE PROBABILITÉ ET PROCEU TOCHATIQUE... 5 A... La lo géométrque... 5 A... La lo de Posson... 5 A..3. La lo exponentelle... 5 A..4. Processus stochastque... 6 A..5. Chaîne de Markov à temps dscret... 6 A..6. Chaîne de Markov à temps contnu... 7 A..7. Processus de comptage... 7 A..8. Processus de Posson... 8 A..9. Processus de Posson composé... 9 A.. MODÈLE DE FILE D ATTENTE... 9 A... Caractérsaton des modèles de fle d attente A... Processus d arrvée A... Dstrbuton du temps de servce... 3 A...3. Nombre de serveurs... 3 A...4. Capacté du système... 3 A...5. Dscplne de servce... 3 A... Notaton des modèles de fle d attente... 3 A..3. Évaluaton de performances A..4. La fle M/M/ A..5. Réseaux des fles d attente A..5.. Réseaux à forme produt A..5.. Réseaux des fles d attente avec blocage A Réseaux des fles d attente avec statons de synchronsaton A.3. FORMULATION DE LA FONCTION C... 4 ANNEXE B B. Démonstratons pour le modèle à pluseurs fournsseurs B.. FORMULATION DE LA FONCTION P v... 43

8 v B... Fonctons de génératon de probablté B... Obtenton de la foncton P v B.. DÉMONTRATION DU LEMME B.3. DÉMONTRATION DU LEMME B.3.. Exstence de l ndce m B.3.. Uncté de l ndce m et évoluton du paramètre τ m B.4. DÉMONTRATION DE LA PROPRIÉTÉ B.4.. Admssblté de la poltque m B.4.. Optmalté de la poltque m ANNEXE C... 5 C. Los de type phase et la méthode LZ... 5 C.. LOI DE TYPE PHAE... 5 C... Los de type phase à temps contnu... 5 C... Los de type phase à temps dscret C.. MÉTHODE APPROXIMATIVE DE LEE ET ZIPKIN RÉFÉRENCE... 57

9 Table des Fgures Fgure.. Plotage de flux dans une chaîne logstque... 0 Fgure.. ystème élémentare de flux... Fgure.3. Évoluton du stock avec la poltque T,... 7 Fgure.4. Évoluton du stock avec la poltque T, s,... 7 Fgure.5. Évoluton du stock avec la poltque R, Q... 8 Fgure.6. Évoluton du stock avec la poltque s,... 8 Fgure.7. ystèmes mult-étages... 9 Fgure.8. Évoluton du stock avec la poltque,... 3 Fgure.9. Poltque de stock nomnal, dans un système à deux étages... 4 Fgure.0. La poltque Kanban dans un système à deux étages... 7 Fgure.. La poltque Kanban généralsée dans un système à deux étages Fgure.. La poltque Kanban étendue dans un système à deux étages... 3 Fgure.3. Exemple d un plan MRP Fgure.4. ystème mono-étage de producton/stockage Fgure.5. Représentaton du système par les fles d attente Fgure.. Batalle des sexes Fgure.. Dlemme du prsonner Fgure.3. Représentaton d un eu dynamque par un arbre de décson Fgure.4. Représentaton d un eu statque à deux oueurs avec un arbre de décson Fgure.5. Exemples des eux à deux oueurs Fgure 3.. La chaîne logstque à deux étages... 7 Fgure 3.. Le réseau ouvert de fles d attente avec n fles en parallèle Fgure 3.3. Représentaton du système par les fles d attente Fgure 4.. La chaîne logstque à deux étages de producton/stockage... 9 Fgure 4.. Représentaton du système par les fles d attente Fgure 4.3. Représentaton du système sans la répartton physque des produts ntermédares Fgure 4.4. Représentaton de D par une phase Fgure 4.5. Représentaton de L par une lo de type phase... 0 Fgure 4.6. Représentaton de D par une lo de type phase... 03

10 v Fgure 4.7. Les nveaux de stocks nomnaux et b pour h 0.8, b 0, Fgure A.. Représentaton graphque d un système de fle d attente smple Fgure A.. Dagramme de transton d un système de fle d attente M/M/ λ, μ Fgure A.3. Réseau ouvert acyclque des fles d attente en tandem Fgure A.4. Réseau ouvert des fles d attente en tandem avec feed-back Fgure A.5. Réseau fermé des fles d attente en tandem Fgure A.6. Réseau mxte des fles d attente en tandem Fgure A.7. Achemnement probablste dans un réseau ouvert des fles d attente Fgure A.8. ystème de fle d attente avec synchronsaton d arrvées Fgure A.9. Réseau Fork/Jon avec synchronsaton Fgure C.. Représentaton de la dstrbuton hypo-exponentelle... 5 Fgure C.. Représentaton de la dstrbuton hyper-exponentelle... 5 Fgure C.3. Représentaton de la dstrbuton de Cox... 53

11 INTRODUCTION GÉNÉRALE Face à des marchés fluctuants et à une ntensfcaton de la compétton, la recherche de flexblté et de maîtrse des coûts a condut de nombreuses entreprses à externalser certanes actvtés ugées pérphérques ou nécesstant des ressources spécfques que d autres entreprses détennent, et à se centrer sur ce qu elles défnssent comme le cœur de leur méter. uvant cette démarche, les entreprses d auourd hu construsent leur offre de produt ou de servce en s appuyant plus ou mons durablement sur d autres entreprses dont elles moblsent les ressources et les compétences. Ans, les entreprses d auourd hu appartennent généralement à des réseaux d entreprses, autrement appelées des chaînes logstques nter-organsatonnelles, reposant sur des nombreux acteurs spécalsés : les entreprses fabrquant les composants, les produts ntermédares ou les produts fns, les sous-tratants, les dstrbuteurs, les détallants, les prestatares de servces logstques, etc. avor gérer le flux au sen de ces chaînes logstques est essentel au nveau opératonnel et est porteur de nombreux eneux. la geston de flux n est pas touours consdérée comme un vecteur stratégque à part entère, elle est néanmons de plus en plus sollctée en tant que support aux stratéges organsatonnelles pour satsfare effectvement une demande et créer de la valeur à la fos pour le clent et l actonnare, mas auss pour les partes prenantes du réseau. Pusque les entreprses d auourd hu dovent gérer de multples nterfaces avec d autres entreprses et que leur réusste ndvduelle est largement lée aux réactons, aux compétences et à la réusste de chaque partcpant, l mportance de la dmenson nterorgansatonnelle du plotage de flux n est plus contestée. Elle est, d alleurs, essentelle pour fare face aux besons fluctuants et personnalsés des clents et à la chrono-compétton qu se développe depus la fn des années 990 vsant à raccourcr les cycles de ve des produts/servces et des proets de concepton/producton/dffuson/retrat, mas auss à accélérer les flux physques et d nformaton. En analoge avec la geston de proet, les chaînes logstques devennent des chemns crtques où le mondre ncdent peut, par propagaton, se répercuter usqu au clent fnal. Pour fare face à ces changements, l ambton affchée est de répondre au double obectf d améloraton des nveaux de servce et de réducton des coûts, en synchronsant des flux tout au long de la chaîne logstque. Les travaux que nous avons développés s ntègrent dans le cadre de plotage de flux nterorgansatonnelle dans les chaînes logstques mult-acteurs. Nous nous ntéressons aux poltques de plotage en flux trés par les demandes fnales, en partculer à la poltque de stock nomnal dont

12 l applcaton est approprée dans les cas où les coûts de commande sont relatvement fables. Le plotage des flux physques au sen des réseaux d entreprses reste fragle à cause du caractère aléatore des varatons dues au marché et aux partenares commercaux. Ans, l analyse de ces caractérstques condut à étuder des modèles qu ntègrent des représentatons probablstes des phénomènes aléatores lés à l offre et à la demande. En outre, les modèles proposés dovent de préférence être capables d évoquer les problèmes lés aux ressources à capacté lmtée des entreprses ndustrelles. Dans ce cadre, nous analysons les modèles smplfés des chaînes logstques à deux nveaux ayant des demandes fnales aléatores et des systèmes de fabrcaton à capacté lmtée avec des aléas lés aux temps de fabrcaton. Afn de modélser les systèmes étudés, nous nous appuyons sur la théore des fles d attente qu permet d analyser analytquement des effets de congeston provoqués par des aléas et des lmtes de capacté dans les réseaux de producton de bens et de servces. Pour les chaînes logstques étudées, nos travaux vsent à rédure globalement les stocks tout en gardant un nveau de servce satsfasant en termes de déla de lvrason aux clents fnaux. Dans ce but, nous adoptons deux approches. Dans la premère approche, nous analysons les effets des stratéges mult-fournsseurs sur les performances des chaînes logstques. Malgré leurs avantages potentels, les études théorques sur l mplémentaton des stratéges mult-fournsseurs sont peu fréquentes dans la lttérature. Dans un envronnement aléatore où les varatons des délas de lvrason des fournsseurs ne sont pas prévsbles, le déla moyen d approvsonnement et les coûts moyens de stockage et de rupture peuvent être réduts en adoptant une stratége mult-fournsseurs. Dans la deuxème approche, nous analysons des relatons contractuelles entre les entreprses adacentes des chaînes logstques permettant aux entreprses d amélorer le nveau de servce tout en mnmsant les coûts encourus par chacun des partenares. Nous nous focalsons sur le caractère mult-acteurs des chaînes logstques où chaque entreprse partculère a le but prncpal d optmser sa poltque d approvsonnement par rapport à ses crtères locaux. Cec se tradut par une optmsaton ndvduelle souvent effectuée d une façon concurrentelle. Nous parlons alors de la décentralsaton des décsons condusant souvent à une perte d effcacté pour l ensemble de la chaîne. Pour comprendre et maîtrser l organsaton des transactons entre partenares d une chaîne logstque, l est donc essentel de représenter les antagonsmes entre leurs obectfs économques, ans que les éventuelles relatons de domnance entre les entreprses concernées. L outl mathématque prvlégé pour cette analyse est la théore des eux. Dans ce contexte, nous analysons la geston compéttve des stocks dans les chaînes logstques à deux nveaux. L obectf de ce traval est d exploter la capacté de prévson et d antcpaton de la théore des eux pour évaluer les performances globales de la chaîne logstque étudée et leur dégradaton due à la décentralsaton des décsons. Nous utlsons la noton de

13 Introducton générale 3 coordnaton qu consste à élaborer des contrats entre les acteurs afn d amélorer les performances du fonctonnement global. L exposé de nos travaux est organsé en quatre chaptres. Le premer chaptre présente les concepts généraux de la geston de chaînes logstques et un état de l art sur les prncpales poltques de plotage de flux, plus partculèrement les poltques de geston des stocks à pont de commande, les poltques de stock nomnal, les poltques Kanban et les poltques MRP. Nous décrvons le prncpe de fonctonnement de ces dfférentes poltques de plotage de flux et mettons en évdence leurs smlartés et leurs dfférences ans que leurs avantages et nconvénents dans un contexte mult-échelons. Ensute, nous nous consacrons à la modélsaton des systèmes de stock nomnal avec capacté fne de producton par le formalsme des fles d attente. Nous développons le modèle de base, nommé la fle d attente de producton pour stock, pour un système de producton et de stockage monoétage et mono-produt. Nous reprenons le modèle de base présenté et nous l étendons dans le trosème chaptre en consdérant un système de producton qu fonctonne comme un réseau ouvert des fles d attente en parallèle et dans le quatrème chaptre pour un système à deux étages de producton et de stockage. Dans le deuxème chaptre, nous présentons les concepts de base de la théore des eux et nous effectuons un état de l art sur les applcatons de cette théore dans le domane de la geston de chaînes logstques. Nous exposons les problèmes qu on peut rencontrer en rason du caractère dstrbué des décsons dans le contexte mult-acteurs des chaînes logstques et les apports de la théore des eux dans dfférents stuatons d nformaton et d nteracton entre les acteurs. Nous nous concentrons sur les applcatons des eux non-coopératfs, plus partculèrement des eux statques, des eux dynamques, et des eux avec nformaton asymétrques. Nous consacrons le trosème chaptre à nos contrbutons sur les stratéges mult-fournsseurs dans les chaînes logstques. Nous analysons le problème d approvsonnement d une entreprse ayant une demande aléatore d un produt. Les fournsseurs dsponbles pour l approvsonnement de produt sont homogènes en termes de prx et de qualté mas hétérogènes en termes de taux moyen de producton des commandes. L entreprse a l opton d envoyer chaque commande d approvsonnement à un fournsseur dfférent. L applcaton d une poltque d achemnement de commande probablste avec laquelle chaque commande est affectée à un des fournsseurs selon des probabltés fxées en avance est analysée. Nous fournssons l expresson analytque de l espérance de la somme des coûts de stockage et de rupture en foncton des varables de décson, notamment le nveau de stock nomnal et les probabltés d affectaton. Pour le cas de la producton à la commande où le nveau de stock nomnal de l entreprse est nul, nous détermnons les valeurs optmales des probabltés d affectaton des commandes aux fournsseurs. Pour le

14 4 cas de la producton pour stock, nous proposons une méthode approxmatve pour résoudre le problème d optmsaton. Le quatrème chaptre expose nos contrbutons sur la coordnaton des chaînes logstques décentralsées. Nous analysons un mallon élémentare d une chaîne logstque qu est consttué de deux étages de producton et de stockage gérés par deux acteurs dfférents : un producteur ayant une demande aléatore d un produt fn et son fournsseur de produt ntermédare. Chaque étage est confronté aux effets de congeston à cause du système de fabrcaton à capacté lmté et des demandes et des temps de fabrcaton aléatores. Nous utlsons les nveaux moyens de stock possédé et les nveaux moyens de rupture de stock des entreprses comme mesures de performances du système analysé. L analyse exacte des mesures de performances est possble seulement dans des cas partculers. Nous adoptons une méthode approxmatve ssue de la lttérare afn de développer des résultats analytques. Dans cette chaîne logstque décentralsée, chaque entreprse est une entté ndvduelle qu décde de son nveau de stock nomnal dans le but de maxmser son proft moyen. Nous analysons le résultat d un eu de tackelberg entre les acteurs en supposant que le producteur est l acteur domnant dans le eu. Étant l acteur domnant, le producteur propose un contrat à son fournsseur. Nous étudons l applcaton d un contrat de coordnaton fxant le prx d achat de produts ntermédares et mposant une pénalté pour les lvrasons retardées du fournsseur. Fnalement, nous présentons les conclusons obtenues pendant les études effectuées et les portes que ces travaux ont ouvertes pour la contnuté des recherches sur le suet.

15 CHAPITRE I. Plotage de flux dans les chaînes logstques.. INTRODUCTION elon la termnologe actuelle, les chaînes logstques coordonnent les séquences d actvtés nécessares au fonctonnement de toute une flère ndustrelle : l approvsonnement en composants et matères premères, la producton de produts sem-fns, l assemblage de produts fns, la lvrason aux clents. Les obectfs prncpaux dans les chaînes logstques sont la compéttvté et la réactvté crossante pour fare face aux exgences des clents. Pour garantr un nveau de servce satsfasant vs-à-vs des clents, tous les flux physques traversant les dfférents nveaux de la chaîne logstque dovent être plotés effcacement. Dans ce contexte, dfférentes poltques de plotage de flux ont vu le our depus pluseurs décennes. Dans ce chaptre ntroductf, nous présentons un état de l art des prncpales poltques de plotage de flux étudées dans la lttérature et nous défnssons les concepts utlsés lors de cette thèse. La deuxème secton de ce chaptre est consacrée à la noton de geston de chaînes logstques. Nous présentons ensute les prncpaux concepts lés au plotage de flux dans les chaînes logstques. Nous effectuons dans la quatrème secton une descrpton des prncpales poltques de plotage de flux ssues de la lttérature. La cnquème secton est consacrée à la modélsaton des systèmes de plotage de flux étudés dans cette thèse par le formalsme des fles d attente... GETION DE CHAÎNE LOGITIQUE Jusqu au mleu des années 970, le produt a été le centre d ntérêt des entreprses ndustrelles. La tendance générale dans l ndustre a été de fournr des produts répondant aux spécfcatons des concepteurs, lesquelles étaent étables pour réalser des fonctonnaltés ben précses, et de pousser la producton dans l obectf d nonder le marché. L analyse des systèmes de producton de ben et de servce état condute sur la base de regroupement d actvtés fédérées par les départements réapprovsonnement, geston des stocks, comptablté, fabrcaton, contrôle de la qualté, expédton, mantenance, etc.. Pour des rasons organsatonnelles pérmètre de responsablté lé aux départements et ntellectuelles réducton de la complexté, les responsables d actvtés analysaent et résolvaent les

16 6 CHAPITRE I problèmes concernant leurs actvtés de manère ndépendante, sans se préoccuper des répercussons de ces décsons sur l ensemble des actvtés de l entreprse. Cette vson vertcale a été consdérée suffsante usqu aux années 980. La compétton mondale s est consdérablement renforcée depus le début des années 980, dû aux progrès technques et économques comme la dsparton de nombreuses frontères douanères, l améloraton consdérable des moyens de transport et de dffuson de l nformaton, et la dssémnaton des technologes et des connassances. Cette concurrence ntense et la saturaton des marchés ont crée une économe de l offre dont le but ultme est la satsfacton des clents. Afn de survvre, les entreprses se trouvaent dans l oblgaton de fournr des produts plus varés et d accentuer la noton de servce servce après-vente, échange et remboursement, prse en compte des rsques de vol ou de détéroraton, lvrason à domcle, formaton de l utlsateur, etc. et de qualté tout en mantenant des prx compéttfs. L ndustre a d abord réag par l automatsaton, gage de productvté et de régularté de la qualté. Même s l automatsaton s est révélée très effcace pour la fabrcaton de masse, le nveau des nvestssements à consentr et la rgdté des systèmes de fabrcaton automatsés ont rapdement montré leurs lmtes face à la varablté crossante de la demande des consommateurs et à l évoluton rapde des technologes. Désormas, les varatons de la demande concernent la nature même des produts fonctonnaltés, technologes, esthétque etc., rédusant ans consdérablement la durée de ve des produts et exgeant des systèmes de producton capables de s adapter à ces varatons en profondeur de la demande. En outre, la date de dsponblté de l obet est devenue un nouvel attrbut de la concurrence qu oue à la fos sur la rapdté de mse sur le marché de produts nouveaux et sur celle de lvrason des commandes en produts exstants. Ans, nous observons un changement dans les marchés vers des produts personnalsés exgeant des systèmes de fabrcaton agles pour répondre à l évoluton des demandes et de la technologe. Cec nécesste flexblté des processus et coordnaton entre les stes. L organsaton classque qu accentue la fragmentaton des processus et la spécalsaton des acteurs ndut des besons crossants de coordnaton pour fare face à ce durcssement de la concurrence et aux exgences de la clentèle. Entre les années 975 et 990, la plupart des entreprses ont commencé à cartographer les processus dans le but d évaluer leur effcacté, sans changer l organsaton classque, centrée autour d actvtés. L ndustre a ensute réalsé les avantages de l ntégraton des actvtés, auss ben en concepton de produts qu en fabrcaton. À partr des années 980, un mouvement s appuyant sur une vson horzontale centrée sur le processus a fat son apparton. L ndustre a adopté les technques ayant une vson processus comme les normes IO, la Qualté Totale, et le Juste-à-Temps. Les études sur la coordnaton des untés organsatonnelles ont débuté par les contrbutons sur l effet de coup de fouet bullwhp effect, la planfcaton de producton hérarchsée, la geston des stocks dans les réseaux de producton/dstrbuton, et la dfférentaton retardée.

17 Plotage de flux dans les chaînes logstques 7 Au début des années 990, à l organsaton classque par départements autour de méters s est substtué un mode de fonctonnement par réseau d'untés organsatonnelles, dans le but d avor une structure globale cohérente, capable de s auster rapdement à la demande du clent fnal. Cette démarche est fortement lée à la prse de conscence que les obectfs ndvduels des dfférentes untés organsatonnelles peuvent condure à une perte d effcacté et nécesstent des mécansmes de coordnaton permettant d amélorer les performances globales. Ce concept a donné nassance à la noton de geston de chaînes logstques supply chan management dont le but ultme est la satsfacton du consommateur résultant de la performance d un enchanement de processus à consdérer dans leur ensemble et non de façon ndvduelle. Cette modfcaton de l organsaton n a été rendue possble que grâce aux progrès de l nformatque et de la communcaton. Depus le début des années 990, les entreprses s ntéressent au dalogue entre les actvtés au travers de progcels ntégrés tels que les ERP Enterprse Resource Plannng. Les relatons nstantanées avec des fournsseurs offrant le melleur prx sont alors remplacées par une vson du coût total depus les sources d un produt usqu à sa consommaton. Les entreprses dépendent de plus en plus des processus en amont et en aval et accrossent les échanges d nformaton avec leurs fournsseurs et leurs clents. Les améloratons des moyens de communcaton nformatsés nternet, ntranet, réseaux locaux LAN, réseaux métropoltans MAN, réseaux grand dstance WAN, etc. et des technques d échange électronque d nformaton EDI : Electronc Data Interchange, XML : Extensble Markup Language, etc. permettent désormas à un système d nformaton de communquer avec un autre système d nformaton avec un mnmum d nterventons humanes. Afn d automatser le partage d nformaton, les partenares utlsent de plus en plus les plateformes du commerce électronque.... Externalsaton et les chaînes logstques À sa nassance, la geston de chaînes logstques état un concept de geston de l entreprse. Les cadres drgeants étaent consdérés comme les seules capables de concler les obectfs antagonstes des untés organsatonnelles. Cependant, ben que la coordnaton des flux physques, des flux d nformaton et des flux fnancers au sen d une entreprse de grande talle sot déà une tâche ambteuse, la coordnaton d une chaîne logstque consttuée de dfférentes entreprses est évdement encore plus dffcle. De nos ours, les gans potentels de la coordnaton des untés organsatonnelles, et de l ntégraton des flux d nformaton et des efforts de planfcaton tout au long des chaînes logstques sont mpressonnants. Pourtant, ces gans ne peuvent plus être accompls au sen d une seule entreprse car les entreprses se focalsent plus en plus sur le cœur de leurs compétences en externalsant la plupart des actvtés, y comprs les actvtés de support geston du personnel, geston du système d nformaton, transport, etc.. L externalsaton outsourcng est la délégaton sur une pérode plurannuelle de la geston d une ou de pluseurs fonctons de l entreprse à un prestatare extéreur. L externalsaton dffère des pratques de

18 8 CHAPITRE I sous-tratance subcontractng. La sous-tratance est utlsée lorsqu une entreprse donneur d ordre confe une ou pluseurs fonctons, qu elle est pourtant capable de réalser en nterne, à une autre entreprse sous-tratant ou preneur d ordres pour des rasons dverses comme, par exemple, une surcharge ponctuelle de traval, une ndsponblté de machne ou de personnel qualfé. En revanche, l externalsaton est un modèle de geston stratégque où l entreprse ne dspose pas de compétences nécessares pour réalser les fonctons déléguées aux prestatares. Les décsons concernant l externalsaton sont parm les plus stratégques car elles détermnent la structure organsatonnelle de l entreprse en défnssant les fonctons pour lesquelles les compétences nécessares sont à développer et les fonctons qu sont à acheter. L externalsaton permet aux entreprses de se focalser sur le cœur de leur méter, de rédure les coûts fxes et d amélorer la qualté Chopra et Mendl, 007. En effet, les mpératfs crossants de réactvté et de compéttvté par les coûts et la qualté ne permettent plus aux entreprses la détenton en leur sen de toutes les compétences requses. En outre, la complexté de certanes productons est telle qu aucune entreprse n est en mesure d assurer seule la maîtrse d œuvre de l opératon pour aboutr, en temps utle et à un coût acceptable, à un résultat technque satsfasant, compte tenu de l état de la concurrence nternatonale. Pour ces rasons, on assste à une montée en pussance d allances plus ou mons stable condusant à la créaton de réseaux d entreprses, défns comme une structure flexble et adaptatve moblsant un ensemble coordonné et stablsé de compétences tadtler, 005. Par conséquent, les caractérstques et la qualté d un produt ou d un servce vendu aux clents dépendent largement des dfférentes entreprses qu contrbuent à sa créaton. Cec pose de nouveaux défs managéraux, en ntégraton d entreprses urdquement séparées et en coordnaton de dvers flux au delà des frontères urdques des entreprses.... Défnton de la chaîne logstque L obet de la geston de chaînes logstques est évdement la chaîne logstque supply chan. Une chaîne logstque est un réseau d organsatons qu contrbuent aux dfférents processus et actvtés, à travers les nteractons en amont et en aval, apportant une valeur aoutée sous la forme de produts et de servces pour les clents fnaux. D un pont de vue conceptuel, une chaîne logstque peut être consdérée comme une successon de processus d approvsonnement, de fabrcaton, de dstrbuton et de vente d un produt, depus le premer des fournsseurs usqu au clent fnal. Une chaîne logstque est donc consttuée de fournsseurs, de centres de producton, d entrepôts de stockage, de centres de dstrbuton et de ponts de vente, le tout traversé par un flux physque qu transforme progressvement les matères premères et composantes en produts fns.

19 Plotage de flux dans les chaînes logstques 9 Au sens large, une chaîne logstque est consttuée de deux ou pluseurs organsatons urdquement séparées, par alleurs lées par des flux physques, des flux d nformaton correspondants aux échanges d nformaton entre les organsatons et des flux fnancers ou monétares assocés aux flux physques. Ces organsatons peuvent être les fournsseurs de matères premères, les entreprses fabrquant les composants, les produts ntermédares ou les produts fns, les prestatares de servces logstques, et même le clent fnal. Au sens strct, le terme chaîne logstque est utlsé pour les entreprses de grande talle ayant souvent des stes géographquement séparés. Une chaîne logstque au sens large est auss appelée chaîne logstque nter-organsatonnelle, tands que le terme ntra-organsatonnelle se réfère aux chaînes logstques au sens strcte...3. Défnton de la geston de chaînes logstques La geston de chaînes logstques reprend l dée que la satsfacton d un clent est le résultat de la mse en œuvre d une successon de processus, qu l s agt de prendre en consdératon dans une approche systématque, sans trop se préoccuper du pérmètre urdque de l entreprse, en remontant, s nécessare, usqu à l approvsonnement des matères premères Gard, 003. Le but de la geston de tous les efforts au sen d une chaîne logstque est la compéttvté crossante. Il faut mantenant être capable de mettre sur le marché, avant les concurrents, des produts de bonne qualté, de fable coût, et qu répondent aux désrs exprmés ou latents des clents. Il faut auss être capable d accompagner le clent tout au long de la ve de produts, et en recherche permanente d nnovaton dans la producton et les servces. elon la défnton de mch-lev et al. 003, la geston de chaînes logstques consste à coordonner effcacement les fournsseurs, les producteurs, les entrepôts et les détallants afn de produre et dstrbuer les produts en bonne quantté, au bon endrot et au bon moment, et de mnmser le coût global, tout en obtenant un nveau de servce suffsant. Les outls nécessares à cette coordnaton relèvent de la recherche opératonnelle et empruntent aux technques des systèmes d nformaton et de communcaton..3. PILOTAGE DE FLUX DAN LE CHAÎNE LOGITIQUE De manère tradtonnelle, les décsons de geston de chaînes logstques et les problématques scentfques correspondantes sont classées par nveau, chaque nveau concerne son horzon de temps et l a son degré de précson des données. Une décomposton de ce type a les tros nveaux suvants : le nveau stratégque, le nveau tactque et le nveau opératonnel. Les décsons opératonnelles assurent la flexblté pour fare face aux fluctuatons de la demande et des dsponbltés de ressources à court et à très court terme. Ans, le nveau opératonnel regroupe l ensemble de décsons de plotage de flux à court terme telles que les décsons de lancement des ordres d approvsonnement, de fabrcaton ou d assemblage et l ensemble de décsons d ordonnancement à très court terme consstant à organser la producton au sen des atelers et à gérer l affectaton des opératons sur les postes de traval. Par la sute,

20 0 CHAPITRE I nous nous ntéressons à ce trosème nveau décsonnel, plus partculèrement au plotage de flux physques dans les chaînes logstques. La noton de plotage de flux a suv l évoluton de la noton de chaîne logstque à travers le temps. Le plotage de flux se lmtat au début, à l ensemble des règles de geston des stocks. Par la sute, l a évolué pour ntégrer pluseurs caractérstques endogènes des systèmes de producton comme les besons de coordnaton des dfférents flux physques et les capactés de producton lmtées. Actuellement, cette noton s étend de plus en plus pour englober toute la chaîne logstque depus l approvsonnement en matères premères usqu à la dstrbuton aux clents fnaux. Le plotage de flux consste auourd hu à coordonner tous les flux physques traversant les dfférents nveaux de la chaîne logstque dans l obectf de garantr un certan nveau de servce vs-à-vs du clent tout en mnmsant les coûts. D un pont de vue pratque, ploter les flux dans la chaîne logstque consste à prendre des décsons, à chaque étape de la chaîne depus les fournsseurs usqu au clent fnal et pour chaque entté matère premère, composant, produt ntermédare ou produt fn, permettant de détermner quand et en quelle quantté lancer une actvté telle que l actvté d approvsonnement, de transport, de fabrcaton ou d assemblage. La Fgure. vsualse des flux physques résultant de décsons de plotage de flux dans une chaîne logstque. Généralement, les décsons de plotage de flux sont concrétsées par des ordres d approvsonnement, de fabrcaton, ou d assemblage. Les entreprses organsées en chaîne logstque ou les atelers de la même entreprse communquent en permanence à travers des décsons de passaton d ordres. Décson d approvsonnement Décson de fabrcaton Décson d assemblage Décson de transport Fabrcaton Assemblage Transport Assemblage Fabrcaton Fabrcaton Transport : Installaton de stock : ystème : Flux physque : Ensemble d nstallatons appartenant à une entreprse Fgure.. Plotage de flux dans une chaîne logstque

21 Plotage de flux dans les chaînes logstques.3.. Le système élémentare de flux Le mécansme de décson de passaton d ordres nécesste l nformaton sur le système d approvsonnement, sur la demande et l état du stock de chaque produt consdéré. Nous défnssons un système élémentare de flux comme un système consttué du système d approvsonnement, de l nstallaton de stock et du système de demande d un produt Fgure.. Par la sute, nous présentons les dfférentes caractérstques des systèmes élémentares de flux dont les analyses sont essentelles pour la prse de décson de plotage de flux. ystème d approvsonnement tock ystème de demande Fgure.. ystème élémentare de flux.3... Le système d approvsonnement Pour un produt donné matère premère, composant, produt ntermédare, produt fn, etc., l orgne de l approvsonnement peut être nterne à l entreprse système d assemblage ou de fabrcaton ou externe fournsseur externe. Un paramètre mportant de l approvsonnement est le déla d approvsonnement déla d obtenton, c est-à-dre le temps qu s écoule entre le moment où une commande une commande d approvsonnement dans le cas d approvsonnement externe et un ordre de fabrcaton ou d assemblage dans le cas d approvsonnement nterne, et celu où les untés demandées sont effectvement dsponbles. Ce déla d approvsonnement comporte des temps de lancement de producton et de producton à l ntéreur de l entreprse ou non, de transport, de récepton, etc. Le système d approvsonnement peut être consdéré comme un processus exogène ou endogène. Dans le cas d un système d approvsonnement exogène, le système d approvsonnement est à capacté llmtée et la charge du système n affecte pas le déla d approvsonnement. Dans le cas d un système d approvsonnement endogène, le système d approvsonnement est à capacté lmtée et le déla d approvsonnement comporte auss les délas les temps d attente lés à la charge et la capacté du système d approvsonnement. Dans la lttérature, un système avec un processus d approvsonnement exogène est souvent appelé système de stockage. En générale, les systèmes de transport sont tratés comme des systèmes d approvsonnement exogène. Quand le système d approvsonnement est supposé endogène, le système étudé est souvent appelé système de producton et de stockage référencé comme un système de producton/stockage. Les systèmes d approvsonnement sont souvent confrontés aux aléas qu peuvent être dûs par exemple, aux pannes des machnes, ndsponbltés des opérateurs, problèmes de transport, etc. Les dfférents aléas dans les systèmes d approvsonnement sont souvent traduts sous forme d ncerttude sur le déla

22 CHAPITRE I d approvsonnement et/ou la quantté approvsonnée. L ncerttude sur la quantté approvsonnée est souvent lée aux produts défectueux qu résultent par exemple des problèmes dans le processus de producton. Les coûts assocés à l approvsonnement d un produt sont consttués des prx d achat dans le cas d approvsonnement externe et des coûts de commande. Dans le cas d un approvsonnement externe, le coût de commande comporte des fras d admnstraton, de transport, de récepton, etc. Dans le cas d un approvsonnement nterne, l s agt le coût de lancement de la producton les coûts de réglage, les rebuts de ces réglages, les coûts de geston de l ordre de fabrcaton, etc.. Le coût de commande est consdéré ndépendant de la quantté commandée. Les économes d échelle ouent un rôle mportant dans la prse de décson de plotage de flux. L évaluaton des coûts de commande peut condure à la mse en producton ou à l achat de certans produts par lots de pluseurs untés plutôt que par unté. Dans le cas d approvsonnement externe, l achat par lots de grande quantté peut auss être ncté par les rabas sur quantté Le système de demande Les demandes d un produt peuvent provenr de l extéreur de l entreprse clent externe ou de l ntéreur système d assemblage ou de fabrcaton an aval. Dans le cas de demande nterne, la demande est souvent consdérée dépendante, c est-à-dre foncton de la demande pour d autres produts typquement les produts fns vendus sur le marché. En pratque, la demande est souvent consdérée comme un processus exogène, ce qu veut dre que l état du système étudé n nfluence pas les demandes. L nformaton sur les demandes futures peut être obtenue drectement sous la forme de commandes fermes. Les commandes fermes représentent une nformaton fable sur la demande, tant sur les quanttés que sur les dates. Les commandes fermes sont défntves et ne comportent pas d ncerttude, c est-à-dre qu elles représentent un engagement de la part des clents. En l absence des commandes fermes, l ncerttude sur la demande peut porter sur les quanttés de demande et/ou sur les dates de demande. L nformaton sur les demandes futures peut auss être obtenue sous formes de prévsons. Les prévsons représentent une nformaton ncertane sur la demande. Elles peuvent provenr des commandes prévsonnelles et/ou des prévsons de la demande. Les commandes prévsonnelles émanent des clents fnaux mas, contrarement aux commandes fermes, elles contennent une ncerttude sur la quantté et/ou sur la date de la demande. Les prévsons de la demande sont des données provenant d études prospectves de marketng ou obtenues à l ade d autres méthodes qualtatves ou quanttatves de prévson basées sur des hstorques de ventes. L nformaton sur les demandes futures sous forme de commandes fermes ou de prévsons est mons fable quand on s élogne dans le temps. l n y a pas d nformaton dsponble sur les demandes futures,

23 Plotage de flux dans les chaînes logstques 3 la demande est souvent modélsée en utlsant des los statstques construtes sot à partr d nformatons sur le passé sot à partr de probabltés à pror. Le mode de producton du produt nfluence la nature de l nformaton sur la demande. Nous pouvons classer les modes de producton en deux types : producton à la commande make-to-order et producton pour stock make-to-stock. Dans le cas de producton à la commande, on ne consttue pas de stock de sorte à l avance. Tout ou parte de la fabrcaton et/ou de l assemblage est déclenché afn de satsfare une commande ferme ou une commande actuelle. Les systèmes de producton à la commande sont souvent dvsés en deux sous-types : assemblage à la commande assemble-to-order et fabrcaton à la commande engneer-to-order. On parle d assemblage à la commande lorsque les composants exstants fabrqués pour stock sont assemblés pour exécuter un produt en réponse à une commande ferme. On parle de fabrcaton à la commande quand, en réponse à une commande ferme, l faut exécuter un traval de concepton pouvant ou non nécesster la créaton de nouveaux composants. Dans le cas de la producton pour stock, on consttue un stock à partr duquel les clents vont être servs. Dans ce cas, on n a pas d nformaton fable sur les demandes futures. La producton pour stock est déclenchée sot pour renouveler la consommaton du stock sot pour satsfare les demandes antcpées. La producton pour stock est un mode de producton souvent utlsé pour les produts standardsés. En foncton de l nformaton dsponble, la demande est consdérée comme détermnste ou aléatore. Les demandes au fl de temps peuvent être statonnares ou non-statonnares. Dans le cas de la demande statonnare, les caractérstques de la demande sont les mêmes dans le temps. de plus la demande est détermnste, son nveau est constant. la demande est aléatore, la lo suve est la même et conserve les mêmes valeurs pour ses paramètres caractérstques. Dans le cas d une demande non-statonnare, les caractérstques de la demande évoluent au cours du temps pour une rason quelconque sasonnalté de la demande, etc Le stock Dans un système élémentare de flux, les stocks correspondent aux produts mmoblsés, en attente de transfert ou de tratement. Les rasons pour consttuer des stocks sont nombreuses : absorber le déla d approvsonnement, lsser les charges d un système d approvsonnement à capacté lmtée face aux sasonnaltés de la demande stocks sasonners, fare face aux ncerttudes lées au processus d approvsonnement et/ou au processus de demande stocks de sécurté, utlser les économes d échelle lées au système d approvsonnement stock de cycle, etc. Le but des poltques de plotage de flux est de maîtrser le stock dans l espace et dans le temps, de façon à obtenr le melleur comproms entre les coûts lés à sa présence et ceux résultants de son nsuffsance. La présence de stocks engendre des coûts de stockage lés à l mmoblsaton d un captal, à l occupaton

24 4 CHAPITRE I d un espace de stockage, aux équpements et aux fras permettant d assurer le stockage dans de bonnes condtons. L nsuffsance du stock provoque une rupture de stock qu qualfe le fat qu un stock n est pas en mesure de satsfare mmédatement la totalté de la demande qu s adresse à lu. Les conséquences de cette rupture sont dfférentes selon que la demande est nterne ou externe. En cas de demande externe, la demande non satsfate peut être perdue on parle de ventes manquées ou reportée on parle de demandes retardées. Dans le cas de ventes manquées, le coût assocé est le manque à gagner de non fournture d une unté, généralement la marge bénéfcare. Dans le cas de demandes retardées, le coût de rupture n nclut pas la marge car la vente sera réalsée plus tard. Ce coût de rupture est le coût admnstratf d ouverture d un dosser et le coût commercal correspondant à une rstourne accordée pour lvrasons tardves. Dans le cas de demande nterne, la rupture entraîne un chômage technque des postes en aval et le coût de rupture correspond au coût fnancer de ce chômage technque. Notons qu l est souvent dffcle d estmer le coût de rupture de manère fable. Dans ces cas, l est courant de modélser l obectf en termes de qualté de servce sous forme d une contrante sur le nveau de servce. Dans un système de stockage, la quantté en stock peut être contrôlée à tout nstant par la technque de l nventare permanent contnous revew ou de façon pérodque par la technque de l nventare pérodque perodc revew. Le système d nformaton à nventare permanent est, en général, plus coûteux que celu à nventare pérodque mas permet de réagr nstantanément à des stuatons nattendues. L nventare pérodque permet de détecter des détéroratons, des erreurs, ou des vols en partculer dans le cas de produts à rotaton très lente. Le système d nformaton appropré est nstallé selon les caractérstques du système de stockage et de la poltque de plotage de flux applquée. La mesure de l état du stock utlsée vare auss selon les caractérstques du système de stockage et de la poltque de plotage de flux applquée. Dans le cas de demandes retardées, l état du stock est caractérsé par le nveau de stock qu représente la quantté nette en stock à un moment donné : Nveau de stock à l nstant t nveau de stock possédé à l nstant t nveau de rupture de stock à l nstant t Le nveau de stock possédé correspond à la quantté en stock, c est-à-dre le nombre d untés physquement présentes en stock. Le nveau de rupture de stock correspond aux demandes retardées, c est-à-dre les untés demandées mas qu ne sont pas encore lvrées. Le nveau de stock représente donc le stock utlsable pour satsfare les demandes ultéreures à l nstant t. Dans certanes stuatons, les décsons d approvsonnement ne peuvent pas être basées unquement sur le nveau de stock. Il peut être nécessare de prendre en compte les approvsonnements attendus correspondant aux commandes d approvsonnement ou aux ordres de fabrcaton déà passés dont la