Synthèse MT

Synthèse du mémoire thématique :
Gestion Opérationnelle des plateformes logistiques
Soutenu par : Aboueljinane Lina
I.
I.1
Introduction
Contexte et définitions
La disjonction des lieux de production, de transformation et de consommation, notamment
pour des raisons socioéconomiques (prix et disponibilité des terrains, cout de main d’œuvre...)
ou environnementales (conditions climatiques…), nécessite la mise en place d’infrastructure
logistique afin de mouvementer les flux physiques entre les différents emplacements. Outre
les voies de communication (le transport), ces infrastructures sont les plateformes logistiques.
Le terme « entrepôt » est utilisé si la principale fonction de la plateforme est le stockage. Si
en plus, la distribution est aussi une fonction principale, on parle de « centre de distribution ».
Par contre, si la fonction stockage est négligée, c'est-à-dire que la marchandise passe du
transport amont au transport aval dans un délai très court, ne faisant que transiter par la
plateforme, on parle de transbordement ou cross-docking. Puisque, dans le présent mémoire,
nous nous intéressons à toutes les activités des plateformes logistiques, y compris le stockage,
nous utiliserons le terme « entrepôt » dans ce qui suit.
Selon ELA/AT Kearney(2004) [1], les couts d’entreposage (capital et couts opérationnels)
représentent à peu près 25% des couts logistiques en Europe (les autres couts considérés étant
les couts de stock, de transport, d’administration, de colisage et de services à valeur ajoutée).
Une étude menée aux Etats-Unis par Establish(2005) [2] montre une structure similaire avec
un cout d’entreposage représentant 22% du total des couts logistiques. Une autre étude
anglaise montre aussi que le nombre de plus grands entrepôts a fortement augmenté entre
1995 et 2002(Baker 2004) [3]. Alors quelle utilité de mettre en place ces entrepôts, d’autant
qu’ils représentent d’importants investissements pour les entreprises.
Selon Lambert et Al (1998) [4], les entrepôts permettent de :
• Faire des économies de transport (mutualisation des livraisons, chargement de
conteneur complet…)
• Faire des économies en production (politique make to stock)
• Profiter des réductions d’achats et des remises
• Etre un support au service après vente
• Palier aux fluctuations de la demande des clients et à l’effet de saisonnalité
• Réduire les distances et les délais entre producteur et client
• Garantir une qualité de service satisfaisante pour le client à moindre cout
• Accompagner la politique du juste à temps pour le fournisseur et le client
• Servir de stockage temporaire pour les rebus et les produits recyclables (logistique
inverse)
• Servir de zone de stockage tampon pour le transbordement (cross docking)
-1-
• Approvisionner le client en produits divers au lieu d’un produit unique
Outre la réduction des couts et l’amélioration de la qualité de service, il ressort de cette
énumération le rôle des entrepôts dans :
la massification des flux logistiques en amont comme en aval, par la réduction du
nombre de véhicules d’approvisionnement et de livraison et la rationalisation des
tournées. Ceci tend à réduire le prix de transport ramené à la quantité transportée
(poids) ou à la distance parcourue (au kilomètre)
le découplage des flux à travers la constitution de stock pour pouvoir se conformer
aux délais de livraison acceptés par le client
I.2
Types de décision pour l’utilisation d’entrepôt
Comme tout type de décision en supply chain, l’implantation d’entrepôts est
soumise à trois classes d’horizon : stratégiques, tactique et opérationnel.
Chacune de ces classes traite de problématiques spécifiques :
Niveau stratégique (long terme) : Il s’agit de déterminer le schéma
logistique, c’est à dire le nombre d’entrepôts et leur localisation.
Typiquement, pour un ensemble n d’emplacements et un ensemble m
de clients, le problème revient à choisir un sous ensemble d’entrepôt
qui minimise les couts fixes d’implantation et les couts de transport aux
clients. Dans la littérature ce type de problèmes a été abordé par
plusieurs approches telles que la programmation linéaire en Branch and
Bound ou les heuristiques (algorithme génétique, algorithme tabou…).
Niveau tactique (moyen et court terme) : Une fois les décisions
stratégiques prises, on s’intéresse à la problématique de
dimensionnement des entrepôts où il s’agit de déterminer leur capacité
de stockage. Comme souligné par Francis et al [5], très peu de
littérature a été dédiée au sujet. La littérature dédiée distingue deux
hypothèses différentes : cas oui l’entrepôt est responsable du control de
son stock (droit de refuser des clients) et le cas ou toutes les
commandes doivent être traitées. Dans le premier cas, les auteurs
prennent en compte les couts de construction de l’entrepôt, de détention
de stock et de réapprovisionnement et utilisent plusieurs approches
suivant les hypothèses du modèle (mono/multi produit, demande
déterministe ou stochastique…) tel que la programmation linéaire ou
non linéaire (Gu et al 2005) [6].
-2-
Niveau opérationnel (très court terme et immédiat) : Ce sont les
problématiques relatives aux quatre principales fonctions des
entrepôts :
La réception et la livraison (ex : l’affectation des engins de
manutention au chargement ou déchargement des camions…)
Le stockage (ex : affectation des emplacements de stockage,
zonage…)
La préparation de commande (ex : allotissement, acheminement,
triage…)
Nombreux ont été, dans la littérature, les modèles proposés pour l’optimisation de la gestion
opérationnelle dans les entrepôts. Cependant l’application de ces modèles dans la pratique
reste assez laborieuse. L’objectif dans la suite du mémoire est d’identifier et de classer les
principaux résultats de recherche dans le domaine.
II.
Organisation d’un entrepôt
Fig 1 : Fonctions et flux typiques d’un entrepôt (Tompkins et al., 2003) [7]
La figure 1 montre les zones fonctionnelles et les flux typiques d’un entrepôt dont les
principales activités sont : la réception, le transfert et le rangement, la préparation de
commande /sélection, l’accumulation/tri, le cross-docking et la livraison.
Les activités de réception et de livraison sont l’interface des flux entrants et sortants de
l’entrepôt. La réception consiste au déchargement des articles de point de stock 1(Stock
keeping unit - SKU) de leur camion, à la mise à jour de l’enregistrement des stocks et à la
1
Articles conservés en stock et caractérisés, entre autres, par leur fonction, leur style, leur format,
leur couleur et leur localisation
-3-
vérification physique de la marchandise pour s’assurer qu’il n y a aucune incohérence
quantitative ou qualitative. Ces articles sont alors soit transférés et rangés dans des
emplacements de stockage, moyennant des fois un réemballage au préalable, soit transférés
directement au quai de livraison dans le cas du cross-docking.
Le stockage des articles peut être organisé suivant différents départements. Cette organisation
peut être faite suivant les caractéristiques des produits (stockage en palette ou en boite),
l’appartenance du produit à un client donné (un emplacement est affecté à un client donné),
ou suivant des considérations de manutention (affecter les emplacements avant pour un
enlèvement plus rapide). Au sein d’un même département, les produits peuvent être organisés
en zones. Une zone est un ensemble limité d’emplacements de stockage physiquement
proches qui sont affectés à un préparateur pour prélever les produits commandés. Dans un
département /zone, l’affectation d’un produit à un emplacement de stockage impacte
significativement la capacité de stockage, le suivi des stocks et la préparation de commande.
Une fois l’ordre d’expédition donné par le client, on procède à l’activité de préparation de
commande. C’est l’activité reconnue pour être la plus couteuse en entrepôt car à forte
intensité de capital et de main d’œuvre (Frazelle, 2002) [8]. Elle consiste à regrouper les bons
produits dans les bonnes quantités composant la commande d’un client. Il existe plusieurs
types de préparation de commande, tels que la préparation de commande unitaire, le
prélèvement par lot en sort-while-pick (prélèvement des articles d’une même commande), le
prélèvement en sort-after-pick ou allotissement (l'ensemble des articles d'une même référence
sont prélevés puis répartis entre les différentes commandes à traiter). Finalement, les produits
sont emballés et gerbés (Opération consistant à superposer des contenants) dans la bonne
unité de chargement pour expédition.
Afin de procéder à toutes ces activités, différentes ressources, telles l’espace, la main d’œuvre
et les engins de manutention, doivent être affectées aux différentes fonctions de l’entrepôt.
Chaque fonction doit être correctement implémentée, opérée et coordonnée pour atteindre un
rendement et un service de qualité à moindre cout.
III.
La réception et la livraison
Selon Gu et al 2007 [9], les principales décisions relatives aux opérations de
réception/livraison peuvent être décrites comme suit :
Données :
(1). Informations sur les flux entrants, tel que leur temps d’arrivée et leur contenu
(2). Informations relatives à la demande des clients, comme leurs commandes et leur délai
de livraison
(3). Information à propos de l’agencement des quais dans l’entrepôt et les moyens de
manutention disponibles.
-4-
A déterminer :
(1). L’affectation des transporteurs arrivant et en partance de l’entrepôt au quai de
chargement/déchargement, ce qui détermine le flux internes des moyens.
(2). L’ordonnancement du service des transporteurs affectés à chacun des quais.
(3). L’affectation des ressources de manutention (engins et main d œuvre).
Sous des contraintes de :
(1). nombre de ressources disponibles
(2). niveau de service, tel que le temps total d’un cycle et les temps de chargement
déchargement des transporteurs
(3). agencement physique des quais et des emplacements de stockage
(4). politiques de gestion telles (ex :un seul client par quai de livraison)
(5). conditions d’accès à tous les quais
Peu de littérature a été dédiée au sujet, cependant la littérature existante concerne pour la
plupart des problématiques de cross docking. Ainsi, Gue (1999)[10] propose un modèle
pour estimer le cout opérationnel par une affectation optimale des camions entrant aux
portes de réception avec comme hypothèse que chaque porte est connue à l’avance pour
être affectée à la réception ou à la livraison distinctement. En se basant sur le modèle du
cout, il utilise une procédure de recherche locale pour trouver le bon agencement de
portes.
Bartholdi and Gue (2000)[11] considèrent un problème d’agencement des portes dans un
entrepôt de cross docking. La fonction objectif est de minimiser la somme des temps de
transfert et d’attente .Ils modélisent la somme des couts de transfert et d’attente pour un
certain agencement de portes en utilisant des modèles de transport et de file d’attente. Ils
utilisent ensuite l’algorithme de recuit simulé pour trouver l’agencement optimal.
IV.
Le stockage
Après réception des articles (SKU), la question qui se pose est celle de l’affectation de ces
articles à des emplacements de stockage. Pour cela nous nous intéresserons dans cette section
à l’affectation d’articles aux différents départements, zones puis aux emplacements au sein
des départements/zones. Ces décisions prennent principalement en compte deux critères :
l’efficience du stockage (capacité de stockage) et la facilité d’accès aux articles.
IV.1 Affectation des SKU aux départements
Un SKU peut être stocké dans plus qu’un département. Une fois les départements spécifiés, il
s’agit de déterminer quel SKU y affecter, dans quelle quantité et quels sont les mouvements
-5-
interdépartementaux des SKU à opérer. La spécification des départements peut être faite par
client, par caractéristique des produits (stockage en palette…), ou suivant des considérations
de manutention. Cette dernière spécification est celle sur laquelle on s’est le plus focalisé dans
les sujets de recherche. C’est en effet une pratique commune dans les entrepôts d’affecter des
emplacements avant pour des enlèvements plus rapide pour les articles les plus demandés.
Hackman and Rosenblatt (1990)[12] proposent une heuristique de résolution du problème du
sac à dos pour traiter de la question “quels SKU affecter aux emplacements avant?” avec
comme hypothèse que le secteur des emplacements avant a une capacité fixe. L’objectif a été
de minimiser les couts de manutention lors de la préparation de commande et de
l’approvisionnement.
On peut aussi remarquer que plus le secteur des emplacements avant est petit, plus la
moyenne des temps de transfert lors de la préparation de commande est minimum. C’est ce
qui introduit la notion de stockage dynamique, et dont le principe est d’avoir un secteur
d’emplacements avant assez petit, et de ramener les articles à ce secteur dynamiquement, juste
à temps pour l’enlèvement. Frazelle et al. (1994) [13] traitent du problème de taille du secteur
des emplacements avant comme une variable de décision. Les couts considérés incluent le
cout d’équipement du secteur des emplacements avant (fonction linéaire de sa taille), et le
cout de manutention dans la préparation de commande et l’approvisionnement.
IV.2 Affectation des SKU aux zones (Zonage)
Une fois les départements fixés, chaque département est organisé en zones auxquelles des
SKU seront affectés. L’intérêt de cette organisation est d’affecter une ou plusieurs zones
spécifiques à chaque préparateur de commande. L’intérêt en est que le préparateur n’a besoin
de traverser qu’un secteur limité ce qui réduit le temps de tournée et la congestion du trafic à
l’intérieur de l’entrepôt tout en familiarisant le préparateur avec les emplacements des
produits à l’intérieur de la zone.
Peu de littérature est disponible en zonage. Petersen (2002)[14] montre, en utilisant la
simulation, que la forme de la zone (nombre d’allées dans la zone et longueur des allées)
impacte significativement la distance de transfert moyenne dans la zone et donc les couts
opérationnels. Jewkes et al. (2004) [15] utilisent la programmation dynamique pour identifier
les zones, l’affectation des SKU aux zones et la localisation des bases (endroit à l’intérieur de
la zone affectée à un préparateur où il doit revenir après chaque prélèvement) afin de
minimiser les couts de préparation de commande qui en découlent. En utilisant un programme
linéaire, Le-Duc and De Koster (2005)[16] déterminent le nombre optimal de zones de sorte
que le temps total de préparation de commande et de regroupement des produits soit
minimisé.
IV.3 Affectation des emplacements de stockage
Le problème d’affectation des emplacements de stockage consiste à assigner un emplacement
vide dans un département/zone aux articles reçus à stocker. L’objectif est de minimiser les
-6-
couts de manutention tout en améliorant le taux d’utilisation de l’espace de stockage, sous des
contraintes de:
Capacité et efficience de stockage
Capacité et efficience (temps de cycle de préparation) des préparateurs
Compatibilité entre les produits et les emplacements de stockage, et les produits entre
eux
Politique de retrait des articles (FIFO, LIFO…)
Il existe différentes politiques d’affectation des articles aux emplacements de stockage
dans les départements/zones. Le Duc et De Koster [17] en citent les plus fréquemment
utilisées :
•
•
•
•
Le stockage aléatoire : Il s’agit de stocker les palettes dans un emplacement choisi
aléatoirement parmi tous les emplacements vides de l’entrepôt avec une
probabilité égale. Choe et Sharp (1991)[18] montre que cette politique induit un
taux d’utilisation de l’espace de stockage et des distances de transfert élevés.
Cependant cette politique ne peut marcher que dans des entrepôts automatisés pour
garantir l’aspect aléatoire.
Le stockage dans l’emplacement vide le plus proche : Dans le cas ou le
préparateur de commande choisit lui-même les emplacements de stockage, il a
tendance à choisir les emplacements vides les plus proches. Selon Hausman et al
1976 [19], cette politique et celle du stockage aléatoire ont des performances
similaires si les produits sont transportés en palette complète.
Le stockage dans un emplacement dédié : Dans ce cas, à chaque produit est
affecté un emplacement fixe, même s’il n’est pas en stock. Un nombre suffisant
d’emplacements doit être réservé à chaque produit pour pouvoir contenir le niveau
de stock maximum de ce produit, ce qui induit un faible taux d’utilisation de
l’espace. Cette politique peut être utilisée dans le cas de produits ayant des poids
différents (les produits lourds doivent être placés dans les emplacements bas, et les
produits léger dans les emplacements haut).
Le stockage suivant le taux de rotation : Dans ce type de stockage, les produits
les plus vendus sont placés dans les emplacements les plus accessibles. Pour
appliquer cette politique, on définit le COI (cube-per-order index) par produit
comme étant le ratio du nombre maximum d’emplacements occupées par ce
produit sur le nombre d’opérations d’enlèvements par unité de temps pour
satisfaire la demande de ce produit. L’algorithme consiste à placer les produits
avec le COI le moins élevé(les produits les plus demandés et occupant le moins
d’emplacements de stockage) dans les emplacements les plus accessibles. Le
désavantage de cette méthode est que la demande des produits change
continuellement, ce qui implique une réorganisation fréquente dans le stockage de
l’entrepôt. De plus, l’information sur les statistiques de la demande des produits
n’est pas toujours disponible
-7-
V.
La préparation de commande
L’objectif de la préparation de commande est de maximiser le niveau de service sous la
contrainte des ressources disponibles (capital, main d’œuvre et machines) (Goetschalckx and
Ashayeri, 1989) [20]. Plusieurs types de préparation de commande existent, mais tous passent
par toutes ou une partie des étapes basiques suivantes : Le groupage par lot, le
séquencement/acheminement et le triage
V.1 Groupage par lot
Si les commandes de volume important sont prélevées individuellement (préparation de
commande unitaire), les commandes plus petites peuvent être regroupées en lots dans la
même tournée, afin de diminuer les temps de transfert. Etant donné un ensemble de
commandes reçues, le problème de groupage (order batching) consiste à former des lots de cet
ensemble, et d’affecter ces lots à des tournées et des préparateurs.
Gademann et al [21] traitent le problème de groupage pour une préparation de commande
manuelle. La fonction objectif est de minimiser les délais de préparation des lots. Ils
proposent de résoudre ce problème, NP difficile, par un algorithme de Branch and Bound.
Chen and Wu, 2005 [22] introduisent la notion “d’association” entre les commandes pour
former les lots. Plus les articles formant deux commandes sont similaires, plus grande est leur
mesure d’association. Ils formulent ensuite un programme linéaire en 0-1 qui maximise la
mesure d’association des lots.
V.2 Séquencement et acheminement
Le séquencement et l’acheminement est un problème de voyageur de commerce spécifique à
l’entrepôt, où il s’agit de déterminer la meilleure séquence et chemin pour le prélèvement(ou
stockage) d’un ensemble de produits dont les emplacements sont connus à l’avance.
L’objectif est typiquement de minimiser les couts de manutention.
Selon Le Duc et De Koster 2006[17], ce problème est principalement résolu dans la littérature
par des heuristiques telles que l’heuristique de forme S (toutes les allées contenant au moins
un produit à prélever est visitée de bout en bout, sauf la dernière où le préparateur retourne au
dépôt), la méthode retour (le préparateur entre et quitte les allées ou il y a un produit à
prélever par le même coté ) ou la méthode du milieu ( Les allées de l’entrepôt sont divisés en
deux. Si le produit à prélever se trouve dans la première moitié, le préparateur passe par
l’avant de l’allée, sinon il passe par l’arrière). Selon Hall (1993) [23], cette dernière méthode
est plus performante que l’heuristique de forme S quand le nombre de prélèvements par allée
est réduit (un seul prélèvement en moyenne.)
VI.
Conclusion
La gestion opérationnelle des entrepôts induit de nombreuses problématiques liées à ses
principales fonctions : réception, stockage, préparation de commande et livraison. Pour les
fonctions de réception/livraison, on retrouve des problématiques d’affectation des camions
-8-
aux portes des quais de chargement/déchargement, d’affectation des engins de manutention et
d’ordonnancement du service à quai. Pour la fonction de stockage, les principales
problématiques sont relatives à l’affectation des articles reçus aux différents départements,
zones puis aux emplacements au sein des départements/zones de l’espace de stockage.
Finalement la fonction préparation de commande induit des problématiques telles que le
groupage par lot des commandes dans une seule tournée, et le séquencement/acheminement
des produits prélevés pour livraison.
Il est à souligner que les problématiques parcourues dans la synthèse ont été inéquitablement
abordées par les chercheurs. En effet, si par exemple les problèmes d’affectation aux
emplacements de stockage et les problèmes d’acheminement ont été largement traités par un
bon nombre de travaux de recherche, très peu de littérature concerne le zonage et la
réception/livraison.
Bibliographie
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