Maurice PILLET Six Sigma Comment l appliquer 2 e édition
Un ouvrage pédagogique et bien illustré, permettant aux industriels de mettre en oeuvre un chantier Six Sigma. Toutes les clés du Six Sigma : esprit, démarche, méthode et outils Mise en oeuvre d un chantier Six Sigma via le management des hommes : compétences techniques, formation, rôle, culture, etc. La méthode Six Sigma a marqué une nouvelle étape dans l évolution de la qualité, en proposant une approche globale de l amélioration de la satisfaction aux clients. Elle est fondée autour d une démarche de résolution de problèmes DMAICS, d une organisation industrielle et d un management des compétences. La mise en oeuvre d un chantier Six Sigma s effectue ainsi en six étapes : Définir, Mesurer, Analyser, Innover/Améliorer, Contrôler, Standardiser/ Pérenniser (DMAICS). Pour bien comprendre l interconnexion entre Six Sigma et les différentes démarches de progrès dans l entreprise, il est nécessaire de les situer les unes par rapport aux autres et de les cartographier. Les outils statistiques (statistique descriptive, tests des comparaisons, plans d expérience, MSP ) et méthodologiques (5 Pourquoi, QQOQCP, Kano ) sont ainsi passés en revue, les calculs effectués, des mises en situation données. L ensemble est abondamment illustré afin d apprécier visuellement les avancées de la démarche. Maurice Pillet, certifié «Fellow» apics CFPIM, ancien élève de l ENS Cachan, est professeur des universités. Directeur de recherche au Laboratoire SYMME de l Université de Savoie, il enseigne au département QLIO de l IUT d Annecy. Code éditeur : G55710 ISBN : 978-2-212-55710-7 barbarycourte.com Illustration : Shutterstock Schémas : Maurice Pillet
Six Sigma
Groupe Eyrolles 61, bd Saint-Germain 75240 Paris Cedex 05 www.editions-eyrolles.com En application de la loi du 11 mars 1957, il est interdit de reproduire intégralement ou partiellement le présent ouvrage, sur quelque support que ce soit, sans autorisation de l éditeur ou du Centre français d exploita tion du droit de copie, 20, rue des Grands-Augustins, 75006 Paris., 2013 ISBN : 978-2-212-55710-7
Maurice PILLET Six Sigma Comment l appliquer
Sommaire Chapitre 1 Six Sigma... 13 1. Six Sigma et démarches de progrès... 13 1.1. De la non-qualité aux perturbations... 14 1.2. Différentes démarches de progrès... 17 1.3. Démarches de progrès et principes culturels européens... 21 2. Les objectifs de Six Sigma... 25 2.1. Objectif économique... 25 2.2. Objectif qualité... 26 3. Six Sigma dans son environnement... 29 3.1. L environnement «Lean Management»... 29 3.2. Intégrer Six Sigma dans une démarche de performance... 31 Chapitre 2 Les concepts de Six Sigma... 33 1. Une philosophie de la qualité tournée vers la satisfaction du client... 34 2. Une démarche pour atteindre un niveau de performance en rupture avec l état actuel... 35 3. Réduire la variabilité... 35 4. Mesurer le niveau de qualité... 38 4.1. La notion d opportunité de défaut... 38 4.2. L origine des 3,4 ppm... 39 5. Six Sigma : une méthode de maîtrise de la variabilité DMAICS... 40 5.1. La démarche DMAICS... 40 5.2. Étape 1 «Définir»... 42 5.3. Étape 2 «Mesurer»... 47 5.4. Étape 3 «Analyser»... 53 5.5. Étape 4 «Innover/Améliorer»... 60 5.6. Étape 5 «Contrôler»... 63 5.7. Étape 6 «Standardiser/Pérenniser»... 69 6. Six Sigma : une organisation des compétences... 73 6.1. Les différents niveaux de pilotage... 73 6.2. Les différents rôles... 75 6.3. La formation des intervenants... 78 7. Six Sigma : un management par projet... 79 7.1. Le management par projet... 79 7.2. L organisation en gestion de projets de Six Sigma... 81
6 Six Sigma Chapitre 3 Étape 1 Définir... 83 1. Validation du projet... 84 1.1. Hiérarchiser... 84 1.2. Identifier les principaux atouts et risques... 86 1.3. Identifier l équipe de travail... 86 1.4. Rédiger une première version de la charte du projet et valider... 87 2. Identifier les CTQ... 88 2.1. CTC, CTB, CTS... 88 2.2. Écouter la voix du client Le besoin... 89 2.3. Classification de Kano... 90 2.4. Le diagramme CTC (Critical To Customers)... 93 3. Cartographier le processus... 94 3.1. Boîte noire, p-diagram... 96 3.2. Diagramme de flux... 97 3.3. Logigrammes par acteurs... 98 3.4. Diagramme SIPOC... 99 3.5. Cartographie VSM Lean Six Sigma... 100 3.6. Différents niveaux de cartographie... 101 4. Définir les limites du projet... 102 4.1. Diagramme des 5 Pourquoi... 103 4.2. Diagramme «Est/N est pas»... 105 4.3. Diagramme «Dedans/Dehors»... 107 5. Définir les gains et les coûts... 108 5.1. Définir les gains prévisionnels... 108 5.2. Définir les coûts prévisionnels... 109 6. Établir le plan de communication... 110 7. Valider la check-list de l étape «définir»... 111 7.1. La charte du projet... 111 7.2. La check-list de l étape et la revue d étape... 111 Chapitre 4 Étape 2 Mesurer... 115 1. Introduction... 115 2. Trouver un processus de mesure des CTQ... 116 2.1. Quantifier... 116 2.2. Vérifier le R&R... 118 2.3. Définitions... 119 2.4. Gestion des moyens de mesure... 120 2.5. Conduire une étude R&R Cas des grandeurs mesurables... 123 2.6. Conduire une étude R&R Cas des grandeurs non mesurables... 129 3. Mesurer le processus... 132 3.1. Analyse des 5M du processus... 133
Sommaire 7 3.2. Figer les éléments non maîtrisés... 134 3.3. Mettre en œuvre une campagne de relevés... 135 4. Estimer le z du processus... 138 4.1. Cas des défauts mesurables... 138 4.2. Cas des critères mesurables qui ne suivent pas une loi normale... 145 4.3. Cas des critères non mesurables... 148 5. Identifier la chute des capabilités... 153 5.1. Capabilité et performance... 154 5.2. Calcul du sigma court terme et long terme... 157 5.3. La chute des capabilités... 161 Chapitre 5 Étape 3 Analyser... 167 1. Introduction... 167 2. Représentation graphique de données... 169 2.1. La boîte à moustache... 169 2.2. La carte de contrôle... 170 2.3. Le diagramme multi-vari... 171 2.4. Graphe des effets et Graphe des interactions... 174 3. Statistique descriptive... 176 3.1. Paramètres de position... 179 3.2. Paramètres d échelle... 180 3.3. Identification de la forme de la distribution... 183 3.4. Identification de valeurs aberrantes... 185 4. Statistique inférentielle Tests de comparaison... 187 4.1. Choisir la bonne analyse... 189 4.2. Notion de risque alpha (α) et de risque bêta (β)... 192 4.3. Les différents tests... 196 5. L analyse de la variance... 217 5.1. Introduction... 217 5.2. Analyse de la variance sur un facteur... 218 5.3. Généralisation de l Anavar... 223 6. L étude des corrélations... 226 6.1. Notion de corrélation... 226 6.2. Méthode de la médiane... 228 6.3. Méthode de la régression linéaire... 230 6.4. Méthode de la régression linéaire multiple... 234 7. Les tests de Shainin... 243 7.1. Le test d inversion... 243 7.2. Le test de comparaison par paires... 248
8 Six Sigma Chapitre 6 Étape 4 Innover/Améliorer... 251 1. Introduction... 251 2. Générer des solutions... 251 2.1. Le déballage d idées... 252 2.2. Le vote pondéré... 253 3. Les démarches expérimentales... 255 3.1. L importance de la démarche expérimentale... 255 3.2. Étude d un facteur à la fois... 256 3.3. Étude de plusieurs facteurs à la fois... 257 4. Les plans d expériences à 2 niveaux... 259 4.1. Deux facteurs à 2 niveaux Plan complet... 259 4.2. Trois facteurs à 2 niveaux Plan complet... 266 4.3. Trois facteurs à 2 niveaux Plan fractionnaire... 270 4.4. Construction d un plan fractionnaire à 2 niveaux... 273 4.5. Construction de plans fractionnaires à partir de la table L 8... 276 4.6. Construction de plans fractionnaires à partir de la table L 16... 281 4.7. Construction de plans gigognes à partir des graphes de Taguchi... 281 4.8. Lever les ambiguïtés dans un plan de résolution IV... 282 4.9. Les plans de criblage à 2 niveaux... 285 5. Les plans pour surface de réponse... 287 5.1. Les plans complets... 287 5.2. Les plans composites centrés... 289 5.3. Les plans de Box Benhken... 294 6. Analyser les risques L Amdec... 297 Chapitre 7 Étape 5 Contrôler... 301 1. Introduction... 301 2. Valider les spécifications... 301 2.1. Détermination des tolérances par corrélation... 302 2.2. Exemple en corrélation multiple... 306 3. Formaliser les modes opératoires... 308 3.1. Espace de défaillance... 308 3.2. Formaliser les modes opératoires... 311 4. Processus «sous contrôle»... 312 4.1. Les causes communes et les causes spéciales... 312 4.2. Le principe d une carte de contrôle... 314 5. Cartes de contrôle pour caractéristiques continues... 316 5.1. Carte valeurs individuelles/étendues glissantes... 316 5.2. Interprétation des cartes de contrôle... 318 5.3. Carte de contrôle des moyennes/étendues... 319
Sommaire 9 5.4. Efficacité des cartes de contrôle en fonction de la taille de l échantillon... 321 5.5. Carte de contrôle des moyennes/écarts-types... 323 5.6. Carte de contrôle des médianes/étendues... 325 5.7. Carte de précontrole... 326 5.8. Carte EWMA (Exponentially Weighted Moving Average)... 329 6. Cartes de contrôle pour caractéristiques non mesurables... 333 6.1. Principes... 333 6.2. Les différentes cartes... 334 6.3. Le calcul des limites... 335 6.4. Exemple de carte de contrôle p... 337 6.5. Suivi des défauts rares... 340 6.6. Suivi des défauts importants... 343 7. Création d un plan de surveillance du processus... 346 7.1. L entonnoir à X... 346 7.2. Les différentes dérives... 347 7.3. Matrice d impact... 347 7.4. Plan de surveillance... 349 Chapitre 8 Étape 6 Standardiser/Pérenniser... 351 1. Introduction... 351 2. Pérenniser la solution... 352 2.1. Les difficultés... 352 2.2. Les causes de ces difficultés... 352 2.3. Les principes de base de la pérennisation d une action... 353 2.4. L épreuve du feu... 357 2.5. Le changement vers la pérennisation... 358 3. L audit de pérennité... 358 3.1. Objectif de l audit... 358 3.2. Grille d audit... 359 4. Les actions de pérennisation... 360 4.1. Simplifier les procédures et les processus... 360 4.2. Rendre robuste le point de fonctionnement... 362 4.3. Identifier et dupliquer les bonnes pratiques... 363 4.4. Finaliser la documentation du poste... 365 4.5. Intégrer les processus et méthodes standards dans le développement de nouveaux produits... 366 5. Mettre en place le cliquet antiretour... 366 6. Communiquer... 368 6.1. Préparer un bilan du projet... 368 6.2. Présenter le bilan... 368
10 Six Sigma Chapitre 9 Le management Six Sigma... 371 1. Introduction... 371 1.1. Le partage des valeurs de Six Sigma... 371 1.2. Le management Six Sigma... 373 1.3. Variabilité et Six Sigma, le paradoxe... 375 2. Les différents acteurs de Six Sigma... 375 2.1. Le comité de pilotage... 375 2.2. Les Champions... 376 2.3. Les Masters Black Belts (MBB)... 376 2.4. Le groupe Six Sigma... 376 2.5. Les compétences du Black Belt (BB)... 382 3. La formation... 383 3.1. Les formations Six Sigma... 383 3.2. L approche pratique... 383 3.3. L importance du coaching... 387 4. Les outils du management d un projet Six Sigma... 388 4.1. La charte du projet... 388 4.2. Le diagramme de Gantt... 388 4.3. Le diagramme PERT... 388 4.4. Le diagramme en flèche... 390 4.5. L analyse budgétaire... 390 5. Les clés du succès d un projet Six Sigma... 392 5.1. Le management d un programme Six Sigma... 392 5.2. La conduite des projets Six Sigma... 394 5.3. Les acteurs d un projet Six Sigma... 396 Chapitre 10 Tables... 399 T1. Tableau des ppm en fonction du z du processus... 400 T2. Table de la loi normale... 401 T3. Table de Student... 403 T4. Table de Snedecor pour p = 0,95... 405 T5. Table de la loi du c²... 407 T6. Test de Hartley Valeurs limites de r... 409 T7. Taille des échantillons Comparaisons de deux échantillons Test z... 411 T8. Taille des échantillons pour le test t... 412 T9. Taille des échantillons pour le test z... 412 T10. Taille des échantillons pour le test F... 413 T11. Tableau des coefficients... 414 T12. Principales tables de Taguchi... 415 T13. Plans composites centrés... 424
Sommaire 11 Chapitre 11 Fiches Résumés... 425 Étape 1 Définir : mémo des actions principales à réaliser... 425 Étape 2 Mesurer : mémo des actions à réaliser... 429 Étape 3 Analyser : mémo des actions à réaliser... 431 Étape 4 Innover : mémo des actions à réaliser... 433 Étape 5 Contrôler : mémo des actions à réaliser... 435 Étape 6 Standardiser : mémo des actions à réaliser... 437 Sites Internet utiles... 439 Bibliographie... 441 Index... 445
Chapitre 1 Six Sigma 1. Six Sigma et démarches de progrès Depuis plusieurs décennies maintenant, Six Sigma a fait son apparition dans les entreprises. Son succès ne s est pas démenti et les nombreuses réussites rencontrées dans une grande variété d entreprises continuent à entretenir cette success story. Une approche bien conduite de Six Sigma amène des résultats spectaculaires sur le niveau de qualité des produits, la profitabilité de l entreprise et son intégration dans l environnement. Six Sigma est un moteur de progrès à condition d en respecter l esprit, la démarche, la méthode et les outils. L objectif de ce livre est justement de donner les clefs de Six Sigma en détaillant tous les aspects de cette approche. Le terme «Six Sigma» englobe plusieurs concepts : c est un objectif qualité, un regard différent sur la variabilité des processus, une démarche de résolution de problèmes. Au-delà, c est d abord une approche globale qui permet de réaliser une percée pour la performance de l entreprise. L amélioration continue peut être conduite avec des approches légères et intuitives, que l on trouve généralement dans toutes les démarches de résolution de problème, mais l amélioration par percée nécessite d aller plus loin. Lorsque l on doit obtenir un niveau de qualité jamais atteint sur un produit, lorsqu un processus doit atteindre des performances au-delà de ce que l on sait faire, il est illusoire de penser que des outils purement méthodologiques tels qu un 5 Pourquoi, un QQOQCP (Qui, Quoi, Où, Quand, Comment, Pourquoi) suffiront à relever un tel challenge. Malgré leur puissance, les outils purement méthodologiques ne permettent pas une connaissance suffisante des produits et des procédés pour réaliser des progrès significatifs. Pour faire une rupture, il ne suffit pas de «faire parler les ingénieurs», il faut «faire parler les produits et les processus». Et cela ne peut se faire sans une représentation du comportement du système que nous appellerons «fonction de transfert». Rechercher cette fonction de transfert permet d identifier parfaitement le Y du problème (les paramètres de sortie du processus) et les X
14 Six Sigma (les paramètres potentiellement influents). Cela permet également de rechercher les relations entre les Y et les X, et ainsi de trouver les clefs de l amélioration. Pour atteindre cette «fonction de transfert», il est nécessaire d avoir recours à une analyse statistique du système étudié. On ne peut pas faire un projet Six Sigma sans faire de statistique. On peut résoudre un problème sans faire de statistique, c est ce que font fort bien des démarches telles que 8D, A3 report mais ce n est pas du Six Sigma. Pour bien comprendre l interconnexion entre les différentes démarches de progrès dans l entreprise, il est nécessaire de les situer les unes par rapport aux autres et de les cartographier. 1.1. De la non-qualité aux perturbations 1.1.1. Les sources de progrès Faire une rupture dans la performance, c est résoudre un problème. Mais avant de parler de démarche de résolution de problèmes, il est nécessaire de définir ce qu est un «problème». Il est courant de définir un problème comme un écart qui s établit entre une situation existante et une situation souhaitée. Cet écart révèle une source de progrès qu il faut d abord identifier à partir d une situation de perte financière, d insatisfaction client ou encore d inconfort des collaborateurs. Plusieurs termes sont couramment utilisés pour dénommer ces sources de progrès. On parle souvent de réduction de non-qualités, d aléas, de gaspillages (les «Mudas», «Muris», «Muras» sous leurs dénominations japonaises), mais aussi de réduction de perturbations. Les sources des progrès peuvent également provenir de réussites aléatoires ou éphémères que l on souhaite voir se pérenniser. La Figure 1.1 permet de distinguer (de façon non exhaustive) cinq catégories de sources de progrès : trois internes et deux externes. Celles se rapportant aux perturbations de l entreprise, mais qui sont très rarement captées et qui sont difficilement visibles au-delà des «10 m²» dans lesquels elles se produisent. Celles qui ne sont pas visibles directement depuis le système d information, mais qui nécessitent une investigation pour les découvrir (par exemple à l aide d une VSM, d un audit). Cette catégorie de sources de progrès correspond bien à la réduction des gaspillages. Celles captées par le système d information, et parmi lesquelles on distingue les aléas sur le flux de production et la non-qualité sur les produits.
Six Sigma 15 100% 80% 60% 40% 20% Perturbations Gaspillages Performance Performance Écoute marché Réussites Muda, Muri, Mura Aléas Bonnes pratiques Retours clients Non-qualité Participation collaborateurs Analyse terrain Système d info Benchmark Écoute client Interne Externe Figure 1.1. Classification des sources de progrès Celles qui proviennent de la confrontation avec les autres entreprises. Il est nécessaire d être ouvert pour voir les choses sous d autres angles de vision. Le benchmarking est une source de progrès considérable. Celles qui proviennent de l écoute client en s appuyant sur l écoute du marché comme les notes de qualité sur Internet, les retours clients Les cinq catégories proposées ici n ont pas vocation à couvrir de manière exhaustive l ensemble des sources de progrès possibles. Il existe encore d autres sources de progrès que l on ne peut pas classer dans l une de ces catégories, comme bien sûr l adaptation à la législation par exemple. Toutefois, dans un souci de clarté, nous nous limiterons dans ce chapitre aux cinq catégories listées. 1.1.2. Le paradoxe du Pareto Un graphique de Pareto est fait à partir de données issues du système d information de l entreprise. Une bonne pratique consiste à choisir les chantiers prioritaires d amélioration en regardant le Pareto des coûts. Pourtant, lorsqu une entreprise décide de réduire ses coûts en s attaquant aux têtes de Pareto, tout au plus parvient-elle à
16 Six Sigma les maintenir, rarement à les réduire. C est le paradoxe du Pareto. En effet, dans un monde parfait, si la première cause des coûts de non-qualité disparaît, la seconde devient la première, et ainsi de suite. Mais dans la réalité industrielle, lorsqu une tête de Pareto disparaît, c est souvent une nouvelle tête de Pareto qui apparaît alors qu elle n était peut-être même pas présente parmi les queues de Pareto trois mois plus tôt! Les actions sur les têtes de Pareto s attaquent à ce qui est visible, la partie émergée de l iceberg. Une action efficace sur la performance doit prendre en considération l ensemble des cinq sources de progrès évoquées ci-dessus selon le principe de proportionnalité sur lequel nous reviendrons. 1.1.3. Alimenter la démarche de progrès L analyse des sources de progrès doit être structurée autour des cinq activités : perturbations et réussites, analyse de terrain, système d information, benchmarking, écoute client. Chacune d entre elles doit faire l objet d une animation spécifique. Le système de management du progrès continu dans une entreprise doit formaliser ces animations. Récolte des perturbations et des réussites Mise en place d une animation de la performance à intervalle court (jour/ semaine/mois). Analyse de terrain Audits. Cartographie des processus, VSM Sollicitation des collaborateurs pour identifier les écarts aux standards Système d information Analyse des coûts de non-qualité. Analyse des taux de service et aléas de production. Analyse des indicateurs de sécurité. Analyse des indicateurs de performance TRS Benchmarking Comparaison avec d autres entreprises. Participation à des communautés de pratiques. Formation permanente
Six Sigma 17 Écoute client Analyse des retours qualité. Écoute du marché. Analyse de la concurrence De nombreuses entreprises ne déploient pas encore l ensemble de ces cinq axes et se privent ainsi de sources de progrès considérables. Il n est pas rare de voir des entreprises ayant bien couvert les axes deux et trois, mais qui ne sollicite pas ou peu les colla borateurs. Ou encore d autres entreprises qui se contentent d audits et ne réalisent pas de cartographie. Chaque fois qu une source de progrès est identifiée, il est nécessaire de rentrer dans un cycle de résolution de problème que nous détaillons dans la partie suivante. 1.2. Différentes démarches de progrès 1.2.1. Les principales démarches Il est peu réaliste d espérer pouvoir faire l inventaire de toutes les démarches de résolution de problèmes actuellement existantes. Nous limiterons notre étude à celles les plus utilisées (Figure 1.2). Les démarches de résolution de problèmes sont constituées, pour la plupart, de plusieurs briques élémentaires communes que l on peut énumérer de la façon suivante : l animation d équipe, allant de la création de l équipe à l évaluation de la démarche ; la définition du problème, systématiquement présente dans toutes les démarches ; le confinement, présent de façon explicite uniquement dans la démarche 8D et qui s applique bien aux problèmes de perte de performance par rapport à une situation standard ; la récolte d information, indispensable pour pouvoir avoir des données à analyser ; l analyse des causes racines, présente dans toutes les démarches de façon explicite, sauf dans la démarche PDCA (c est pourtant l étape essentielle dans la résolution d un problème) ; l identification des actions correctives, souvent associée à l analyse préventive des risques ; la réalisation des améliorations, évidemment présente dans toutes les démarches ;
18 Six Sigma PDCA (Deming) DMAIC (Six Sigma) 7 Steps (Shoji Shiba) 8D (Ford) Shainin 9 Steps Plan Définir le problème Définir le problème Former une équipe Définir le problème Définir le problème Do Mesurer Récolter des données Récolter des données Définir le problème Définir le processus de mesure adapté Récolter des faits Check Analyser les causes racines Analyser les causes racines Prendre les actions de confinement Générer des indices Identifier le vrai problème Act Innover Actions correctives Identifier les actions correctives et les implémenter Identifier les causes racines Établir la liste des variables suspectes Générer des solutions possibles Contrôler Évaluer les effets Identifier les actions correctives Expérimenter Évaluer les solutions Standardiser Implanter les actions et valider Déterminer les spécifications Sélectionner la meilleure alternative Évaluer le processus de RP Prévenir la récurrence Maîtrise statistique des processus Identifier et évaluer les risques Féliciter l équipe Validation des résultats Prendre la décision Mettre en œuvre la solution Évaluer le résultat Figure 1.2. Principales méthodes de résolution de problèmes la validation des résultats obtenus présente également dans toutes les démarches ; la pérennisation pour éviter la récurrence, présente dans toutes les démarches, sauf dans la démarche 9 Steps.