Système standardisé pour la production de maisons usinées

Système standardisé pour la production de maisons usinées :
Phase 1- Revue de littérature
Robert Beauregard
et
Marc Lapointe
Mars 2004
Rapport V2W-UL5-2004-01
Chaire industrielle sur les bois d’ingénierie structuraux et d’apparence (CIBISA),
Consortium de recherche sur les affaires électroniques dans l'
industrie des produits forestiers
(FOR@C),
Université Laval, Québec, Canada
© Cibisa, For@c
Système standardisé pour la production de maisons usinées
Système standardisé pour la production de maisons usinées* :
Phase 1- Revue de littérature
Robert Beauregard 1 et Marc Lapointe 1
* Ce projet de recherche est principalement financé par le programme Valeur au bois du
Service Canadien des forêts du Ministère des Ressources Naturelles du Canada et inclut, en
plus des auteurs, l’équipe de recherche suivante: Sophie D’Amours 1, Alexander Salenikovich 2
et Katherina Beck 2.
(1)
(2)
Université Laval, CIBISA, Consortium de recherche FOR@C, CENTOR et CRB
Université Laval, CIBISA et CRB
V2W-UL5-2004-01
1
Système standardisé pour la production de maisons usinées
TABLE DES MATIÈRES
1.
L’industrialisation de la construction résidentielle..................................................................... 3
2.
La production de masse sur mesure............................................................................................ 4
3.
La participation du client en construction résidentielle.............................................................. 6
4.
La modularité en construction résidentielle ............................................................................... 9
5.
Le développement de produits pour la production de masse sur mesure ................................. 11
6.
L’intégration technologique des entreprises manufacturières ................................................. 12
7.
L’intégration technologique en construction............................................................................ 14
8.
Le développement des systèmes d’information manufacturière .............................................. 17
9.
Développement des systèmes d’information en construction .................................................. 19
10.
Conclusion............................................................................................................................ 21
11.
Bibliographie ........................................................................................................................ 22
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1.
L’industrialisation de la construction résidentielle
Schuler et Adair (2003) observent que le processus d’industrialisation de la construction résidentielle
s’intensifie en Amérique du Nord principalement pour compenser le manque de main d’œuvre sur les
chantiers causé par une population vieillissante. Cette industrialisation signifie qu’une plus grande
part des composantes (poutrelles, fermes de toit, mur panelisés) d’une maison sera préfabriquée en
usine pour être livrées sur le chantier pour l’installation. La préfabrication ouvre la voie à des
méthodes de production manufacturière en construction résidentielle. Ce type de construction
bénéficie des avantages de procédés industriels ce qui résulte en de meilleurs : contrôle de la qualité,
prestation service et coûts.
Les auteurs notent aussi la tendance sur les marchés pour une plus grande personnalisation des
produits. Ceci pousse le secteur de la construction résidentielle vers un produit industrialisé fait sur
mesure. La clé d’une maison sur mesure à prix abordable est, selon ces deux auteurs, dans
l’utilisation de modules interchangeables (systèmes de mur en panneaux, de plancher et de toits) qui
permettent de varier les modèles à la demande du client. Les systèmes de construction dits ouverts
répondraient à de telles exigences d’intégration, en permettant l’assemblage de composants issus de
différents processus manufacturiers, à la condition de concevoir et diffuser largement des méthodes
de standardisation appropriées.
Des avantages concurrentiels apparaissent pouvoir provenir d’une standardisation accrue des
composantes, des processus et de l’information. Celle-ci peut potentiellement apporter des outils de
pilotage plus performants et une meilleure coordination des processus. Pour beaucoup d'
industries,
une telle combinaison de standardisation et de préfabrication a résulté en une capacité d'
exploiter de
nouvelles techniques pour développer et déployer de nouveaux équipements pour améliorer la
productivité et la qualité (Barlow et al., 2003).
En terme de productivité, le Conseil de la science et de la technologie du Québec (CST, 2003) relate
que les systèmes de construction résidentielle industrialisée du Québec, et la situation est la même
ailleurs au Canada, ne sont pas parvenus, contrairement au Japon et à la Suède, à dépasser les
volumes produits par les méthodes traditionnelles. La complexité du processus de construction, liée à
la multitude de besoins que doit satisfaire le produit fini, apparaît comme un obstacle important à
l’effort de standardisation en préfabrication en construction résidentielle et à l’atteinte d’une
production à haut volume. Toutefois, toujours selon le CST (2003), de nouvelles conditions du
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marché semblent maintenant favorables à une plus grande utilisation des systèmes préfabriqués.
Parmi celles-ci on compte le besoin d’améliorer la productivité, des exigences croissantes en matière
de garantie de qualité et de développement durable, la pénurie de main-d’oeuvre qualifiée dans les
pays industrialisés et l’ouverture des marchés à l’exportation. Cette piste de développement rejoint
celle de SECOR (2000) qui suggère de plus, que les constructeurs devront être plus innovateurs dans
leur utilisation des technologies de la construction et des processus de gestion du réseau de valeur.
2.
La production de masse sur mesure
Cette réorganisation de la construction résidentielle vers des systèmes de préfabrication à haut
volume apparaît liée à la nécessité du développement d’approches manufacturières dites de « mass
customization » ou encore production de masse sur mesure (PMM). La justification du
développement des systèmes de PMM vient de trois tendances fondamentales (Da Silveria et al.,
2001). D'
abord, la flexibilité des nouvelles technologies de fabrication et d'
information permet à des
systèmes de production de fournir une variété plus élevée à un coût inférieur. En second lieu, il y a
une demande croissante pour la variété des produits et pour leur personnalisation (Schuler et Adair
2003). Cette demande en variété impose de détecter des niches de marché beaucoup plus spécifiques
que les segmentations traditionnelles des marchés de masse. Finalement, le racourcissement du cycles
de vie des produits et l’expansion de la concurrence dans un contexte de mondialisation ont causé la
perte de plusieurs industries de production de masse, augmentant le besoin de stratégies de
production concentrées sur les clients.
En PMM, une entreprise peut rejoindre les clients sur les marchés de masse mais doit les traiter de
façon individuelle. Les produits et services sont conçus sous des conditions de produits de masse
mais adaptés au consommateur individuel par effet d’agilité, de flexibilité et d’intégration des
processus. La flexibilité manufacturière repose sur les avancées de la technologie et de la gestion
pour arriver à produire à faibles coûts non pas par économie d’échelle comme en production de
masse, mais par économie de portée, c’est-à-dire: “…the application of a single process to produce a
greater variety of products or services more cheaply and more quickly”(Pine, 1993).
Les avancées en gestion sont importantes pour acquérir la flexibilité nécessaire à la variété de
produits issus d’une PMM. Le développement de techniques telles que de la livraison juste-en-temps,
les techniques de production au plus juste (lean production), les équipes interfonctionnelles (Kaizen)
et autres, incorporent quatres innovations (Pine, 1993):
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Système standardisé pour la production de maisons usinées
-
la livraison juste-en-temps et l’utilisation de matériaux et composants qui éliminent les erreurs
de processus et réduisent la tenue d’inventaire et les coûts associés ;
-
la réduction des temps de mise en place (setup times) et de réinitialisation (changeovers) qui
diminuent directement la taille des lots et les coûts de la variété de produits.
-
la compression des cycles dans tous les processus de la chaîne de valeur, qui élimine le
gaspillage et accroît la flexibilité et la capacité de réponse tout en diminuant les coûts ;
-
la production sur commande au lieu de sur prévision, qui diminue les coûts d’inventaire,
élimine les ventes sur liquidation et assure l’information nécessaire pour une adaptation aux
individus.
Ces avancées en gestion sont nécessaires à une intégration des technologies pour l’obtention des
économies de portée. Toutefois, le but de la présente étude est d’abord de valider le rôle des
technologies dans la préfabrication des maisons de même que les possibilités d’intégration. Les
applications des modes de gestion ne seront donc pas traitées directement par cette étude. Comme on
le verra plus loin, l’adaptabilité des nouveaux matériaux permet une plus grande variété et des cycles
de développement raccourcis. L’application des nouvelles technologies de fabrication renforce les
capacités du système manufacturier et la PMM en rendant économique la production d’une plus
grande variété.
Chandra et Kamrani (2003) soulignent les difficultés d’application de la PMM où les objectifs
prioritaires du consommateur subjuguent ceux du manufacturier. Premièrement, la personnalisation
du produit demeure sujette aux faisabilités technique, économique et opérationnelle. Ensuite, les
processus manufacturiers doivent être configurés à un lot de produits, allant parfois à la production à
l’unité comme dans l’industrie de la construction, de façon à concilier les coûts et le temps de
production. Finalement, la variété offerte de produits impose des contraintes sur le temps d’arrivée
sur le marché, les coûts et le paramétrage des systèmes de production.
La transition entre une fabrication traditionnelle et la PMM passe par deux chemins. Pour un, les
fabricants de produits de masse impliquant le client vers la fin du processus de fabrication pour
personnaliser le produit, chemin emprunté par le secteur automobile. L'
autre chemin est celui des
fabricants sur mesure qui maintiennent les clients impliqués dès les premières étapes de la conception
et de la production mais qui adoptent des méthodes telles que la modularité pour réduire leurs délais
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de livraison jusqu’au niveau des fabricants de produits de masse (Pine, 1993). Ce dernier chemin est
celui qui s’impose pour l’industrie de la construction préfabriquée.
Pine (1993) suggère cinq méthodes pour réaliser la PMM:
-
personnaliser les services entourant des produits et services standard ;
-
concevoir des produits et services personnalisables;
-
permettre la personnalisation au point de livraison;
-
réduire les temps de réponse du réseau de valeur ;
-
et développer la modularité des composants pour personnaliser les produits et services.
Ces méthodes génériques pour réaliser une PMM sont sujettes à plusieurs adaptations à travers les
secteurs industriels où elles ont été appliquées. Les analyses développées en appui à ces méthodes
considèrent en général deux éléments critiques dans l’adoption de la PMM : la participation du client
et la modularité des produits et services (Montreuil et Poulin, 2002). Le premier but de notre étude est
d’évaluer le potentiel d’application de la PMM à la préfabrication en construction résidentielle en
fonction de la participation du client et de la modularité des composants. Le deuxième but sera
d’évaluer le rôle que pourraient jouer les nouvelles technologies de l'
information et des
communications (NTIC), dans le secteur de la préfabrication de maisons à ossature de bois, dans le
but d’en arriver à des systèmes de production permettant d’intégrer une variété plus élevée à un coût
inférieur.
3.
La participation du client en construction résidentielle
Lampel et Mintzberg (1996) confirment que les possibilités de personnalisation sont fonction de la
participation de client dans la chaîne de valeur. Ils proposent un continuum de cinq stratégies en
fonction des approches de personnalisation et de standardisation aux fonctions de l’entreprise où
chaque niveau implique différentes configurations de processus (de standard à sur mesure) ; de
produits (de commodité à unicité) ; et de transaction client (de générique à personnalisée). La
personnalisation implique les activités plus près du marché et remonte en amont du système de
production jusqu’à la conception du produit. À l’inverse, la standardisation part d’une conception
fondamentale et s’étend progressivement vers la fabrication, l’assemblage et la distribution. Ces deux
approches génèrent un continuum de stratégies présentées en Figure 1.
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Le positionnement du point de découplage qui sépare la fabrication finale basée sur des commandes
de client de la fabrication initiale basée sur la planification génère un éventail de configurations
d’entreprises. La taxonomie est donc réalisée en distinguant plus spécifiquement deux dimensions, à
savoir si les produits sont faits sur commande et la quantité de traitement faite après avoir obtenu une
commande. Les produits sur mesure, peu importe le degré de personnalisation, ne peuvent qu’être
fabriqués ou du moins finis que sur commande (assemble-to-order, ATO; make-to-order, MTO ;
engineer-to-order, ETO). Ceci est différent des produits finis réalisés suivant des prévisions
permettant d’anticiper la demande et où la commande du client est finalement comblée par le stock
en inventaire (ship-to-stock, STO ; make-to-stock, MTS).
Les stratégies ATO se sont avérées particulièrement efficaces dans l'
industrie de l'
électronique, où les
cycles de vie de produit diminuent constamment, imposant des exigences croissantes selon les
besoins du client alors que la concurrence génère une réduction des prix. La stratégie est dans ce casci de configurer la personnalisation du produit aussi tard que possible dans le système de production.
Le but est de livrer les montages partiels standardisés au point de découplage où entrent en jeu les
spécifications des clients pour configurer un produit final personnalisé au fur et à mesure des
variations de la demande. La strategie « assemble-to-order » est caractéristique de la PMM. Elle
représente un compromis pour contrevenir au risque d'
obsolescence des stocks suivant des délais de
production.
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Configuraitons
Standardisation
Standardisation
Standardisation
Personalisation
Personalisation
pure
segmentée
personnalisée
ajustée
pure
Design
Design
Design
Design
Design
Fabrication
Fabrication
Fabrication
Fabrication
Fabrication
Assemblage
Assemblage
Assemblage
Assemblage
Assemblage
Distribution
Distribution
Distribution
Distribution
Distribution
Assemble-to-order
Make-to-order
Make-to-
Compromis entre les
Choix élevé.
Choix infini
stock
délais de production,
Fabrication
Coûts et délais de
et les choix.
basée sur un lot
production élevés
Retardement selon le
de composants
choix d’options du
standardisées
Ship-tostock
Faible choix
Choix limité
coûts et délais de
Distribution de
livraison faibles
produits
Personnalisation
Standardisation
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Engineer-to-order
consommateur
Figure 1 : Un continuum de stratégies (adapté de Barlow et al. 2003)
Considérant l’application de telles approches aux processus, aux produits et aux transactions, Lampel
et Mintzberg (1996) situent la construction résidentielle au niveau des industries à stratégie de
personnalisation adaptée (tailoring industries). Une compagnie applique une personnalisation adaptée
quand elle présente un prototype à un acheteur potentiel et l’adapte selon les besoins et désirs du
client. En suivant la Figure 1, on voit que la personnalisation adaptée remonte de la distribution, à
l’assemblage et à la fabrication, mais ne se rend pas à la conception. La personnalisation adaptée est
caractérisée par le cas du tailleur qui présente des standards de tissus et de coupes pouvant s’adapter
au goût et au physique du client et où le client revient après achat pour l’ajustement des tailles.
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Dans la construction résidentielle, la stratégie dominante est la personnalisation adaptée tant au
niveau du processus qu’au niveau du produit et de la transaction. Les vendeurs personnalisent les
transactions pour permettre un apport important du client, principalement autour des changements
périphériques à la conception et parfois aux conditions de livraison, de service après-vente. Au
niveau des processus, un assemblage manuel (craft assembly) modifie le devis central standard en
produit dédié. La stratégie peut dériver vers la pure personnalisation quand les vendeurs font affaire
avec des acheteurs en position de force, capables d’imposer leur propre conception.
La personnalisation pure peut également être représentative du contexte de la préfabrication de
maisons résidentielles. Suivant la figure 1, la personnalisation pure remonte la contribution du client
jusqu’à la conception, qui correspond au travail des architectes. Cette personnalisation pure se
rencontre également, à plus grande envergure, dans la catégorie des méga-projets tels que des projets
en aérospatiale ou les Jeux Olympiques. La polarisation entre vendeur et acheteur s’est alors effritée
et elle laisse place à un partenariat où chacun est impliqué dans la prise de décision sur tout le
processus.
Barlow et al. (2003) indiquent que les constructeurs de maison préfabriquée au Japon ont adopté des
techniques Build-to-Order (équivalent de Engineer-to-Order) comprenant la standardisation, la
préfabrication et une gestion appropriée de la chaîne de valeur pour fournir des niveaux élevés de
personnalisation des maisons. Ils démontrent que la PMM peut être soutenue par plusieurs modèles
génériques de chaîne de valeur. Ceux-ci permettent de rencontrer plus efficacement les besoins du
client et les segments spécifiques du marché sans les coûts liés à la pure personnalisation.
On reconnaît donc que dans la construction résidentielle on trouve un niveau élevé de participation du
client. Cette relation est importante et la personnalisation est souvent un pré-requis de tout modèle
d’affaires en construction résidentielle. Dans la poursuite de la PMM, il reste à voir les conditions du
développement de la modularité.
4.
La modularité en construction résidentielle
La modularité peut être vue comme étant l'
aspect critique pour l’atteinte d’une production de masse
sur mesure. Duray et al. (2000) indiquent que la modularité permet à une partie du produit d'
être
fabriquée en modules standard avec des techniques de production de masse alors que la distinction du
produit est réalisée par la combinaison ou la modification des modules. Le fait que des pièces ou les
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modules sont standardisés permet de réaliser le bas coût et la qualité constante liés à une fabrication
répétitive.
Les entreprises de la préfabrication en construction résidentielle peuvent tirer des économies de la
portée des systèmes de production en développant les processus qui facilitent la production d'
une
variété de modèles en utilisant les mêmes intrants d’équipements et de matériel. Ainsi, une gamme de
produits est réalisée sur la même ligne alors qu’autrefois, des lignes différentes de production
auraient été exigées. Barlow et al. (2003) relèvent que dans certaines industries manufacturières, la
standardisation a été un préalable pour réaliser de tels développements, et faciliter :
-
l’interchangeabilité cohérente et complète des pièces;
-
la simplicité de connexion d’une pièce à une autre;
-
les mêmes systèmes utilisés par le processus de fabrication, conduit par l'
épargne de coûts
d'
assemblage;
-
la prévisibilité des produits et des processus.
Il y a une nécessité pour la création d’un produit unique et personnalisé dans la construction
résidentielle et l'
utilisation de pièces standard ne doit pas limiter la portée des innovations de
conception. Les avantages principaux liés au développement de la standardisation pour la conception
sont (DTI, 2003):
-
une prévisibilité améliorée résultant d’une demande plus ferme en produits finis et
composants et d’un plus court délai d'
exécution ;
-
l’amélioration de la fiabilité des produits ;
-
l’amélioration de la qualité ;
-
amélioration des systèmes et processus ;
-
réduction du gaspillage des matériaux ;
-
facilitation de la maintenance et du recyclage des matériaux.
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Système standardisé pour la production de maisons usinées
5.
Le développement de produits pour la production de masse sur
mesure
Les entreprises qui souhaitent être compétitives sur les marchés dans lesquels le choix du client est
prioritaire doivent penser systématiquement à l'
organisation de tout le processus de standardisation
afin d’obtenir la modularité.
L'
approche par plateforme au développement de produits, telle que suggérée par Robertson et Ulrich
(1998), constitue une manière de réaliser la production de masse sur mesure (PMM) puisqu’elle
permet d’atteindre des niches de marché avec des produits fortement différenciés, livrés à moindre
coût et en un plus court temps sans consommer excessivement de ressources. Une plateforme est
définie par un ensemble de ressources qui sont partagés par un ensemble de produits. Ces ressources
peuvent être divisés en quatre catégories :
-
les composants - les pièces d'
un produit, les configurations et outils nécessaires pour le
produit ;
-
les processus - l'
équipement pour faire des composants ou assembler des composants en
produits et les procédés de production et le réseau de valeur associés au produit ;
-
la connaissance -- le savoir-faire, les applications de technologie, les techniques de
production, les modèles mathématiques et les méthodes d'
essai ;
-
les gens et les relations—les équipes, les relations entre membres d'
équipe, les rapports entre
l'
équipe et l'
organisation, et les rapports avec les réseaux des fournisseurs.
Pour planifier la plateforme de produits les auteurs suggèrent trois phases : la planification du produit
et de ses procédés ; la planification des attributs de différentiation perçus par les clients ; la
planifications des éléments communs perçus dans le système de production. Les trois plans doivent
permettre explicitement un degré élevé de cohérence entre la stratégie de produit, le positionnement
concurrentiel et la conception de produits. Le but de la planification de plateforme est de réaliser la
concordance entre les trois plans.
Ces auteurs stipulent qu’en planifiant le partage des composants et des procédés de production sur
une même plateforme de produits, les compagnies peuvent développer des produits différenciés
efficacement, augmenter la flexibilité et l’agilité de leurs processus de fabrication, et prendre des
parts de marché plus aggressivement que leurs concurrents qui développent seulement un produit à la
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fois. Le partage des composants entre produits diminue les inventaires de production et en pièce de
rechange, et se traduit par un meilleur niveau de service et des coûts inférieurs de service. Un autre
avantage est le risque réduit résultant d’un investissement inférieur pour chaque nouveau produit
d'
une plateforme
En matière de construction une telle approche a été proposée par Friedman et Coté (2003). Ils relatent
que leur approche de standardisation intégrant les techniques de construction, les nouveaux matériaux
et composants préfabriqués et l’avancement technologique de l’outillage ont fortement simplifié les
travaux sur les chantiers. Selon eux, la préfabrication de certains composants structuraux a contribué
à la flexibilité des espaces intérieurs. Les fermes de toit préfabriqués en usine et les nouveaux
systèmes de solives et de poutrelles, beaucoup plus légers et de portée plus grande, ont réduit la
nécessité de murs porteurs et permis une plus grande souplesse dans l’organisation du logement et
dans l’intégration des conduits de plomberie et d’électricité. De plus leurs systèmes d’ancrages et de
jonctions métalliques ont augmenté l’efficacité et la rapidité d’assemblage. En agissant de façon
structurale, l’enveloppe d’une maison permet la mobilité des cloisons intérieures à un point tel qu’ils
envisagent dans un futur rapproché la possibilité que le client puisse se procurer des partitions
intérieurs aussi aisément que de l’ameublement. La qualité élevée des divers systèmes et composants
sur le marché québécois, combinée à l’efficacité de la production industrielle et à la simplicité des
méthodes et systèmes de construction, créent un contexte favorable à l’exportation.
Dans leur étude, Friedman et Côté (2003) ont tenté de mettre au point un processus industriel de
préfabrication misant sur les avantages de leur concept de maison évolutive à coût abordable. Leurs
critères d’optimisation visaient un design architectural adapté aux préférences des acheteurs, la
normalisation modulaire pour la préfabrication et des facteurs techniques. Leur adaptation devait
apporter une flexibilité suffisante pour les constructeurs et des économies de production pour les
manufacturiers. Ils ont atteints ces deux objectifs par la création d’une vaste série d’options de
configurations du logement à partir d’un petit nombre de composants standard simples. Cette
stratégie, selon leurs essais, permet la préfabrication de masse des éléments tout en offrant une
diversité de configurations intérieures, réalisables directement sur le chantier.
6.
L’intégration technologique des entreprises manufacturières
Les technologies sont une partie essentielle de l’entreprise manufacturière. Aujourd'
hui, les réseaux à
grande vitesse permettent à des fabricants de produire efficacement et d’appliquer une vaste quantité
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d'
informations nécessaires pour concevoir, produire, et livrer leurs produits. De telles technologies de
l'
information, selon le IMTI (2000), aident des entreprises manufacturières à:
-
traduire les besoins des clients en conception de produits et en exigences de fabrication;
-
implanter des nouveaux concepts et technologies dans les lignes de production;
-
communiquer avec des clients, des associés, et des fournisseurs;
-
contrôler des activités d’ingénierie et de production distancées et fortement distribuées;
-
planifier, programmer et gérer des ressources (la main-d'
oeuvre, les matériaux, et
équipements) pour soutenir des opérations de production;
-
fournir des systèmes de support à la décision sur la gamme complète des opérations de
fabrication;
-
distribuer et fournir un service continu pour les produits livrés.
Selon Raymond et Menveill (2000) : "la PME manufacturière et technologique est appelée à
atteindre la qualité totale de ses produits et services, à effectuer la réingénierie de ses processus
d’affaires et à gérer sa chaîne de valeur et sa chaîne logistique dans une optique d’intégration; or,
cela n’est rendu possible que par l’implantation de systèmes inter fonctionnels et inter
organisationnels intégrés à base de TIC et de technologie Web (ex. de logistique intégrée) dont
l’adoption doit être envisagée et planifiée stratégiquement."
Ces auteurs situent des tendances stratégiques dans : des progiciels de gestion de type ERP
("enterprise resource planning") couvrant toutes les fonctions de l'
entreprise et intégrant le commerce
électronique (CÉ) inter-entreprises; une infrastructure technologique pour des réseaux d'
entreprise
(TIC-technologie de l’information et des communications, inforoute et WEB) où l'
échange de
données informatisées (EDI) à base de transactions normalisées et l'
échange interentreprises de forme
plus ouverte (XML-extended markup language) s'
intègre à des systèmes internes de l'
entreprise. Leur
étude présente plusieurs modèles d'
affaires électroniques qui se distinguent en fonction des degrés
d'
intégration fonctionnelle et du degré d'
innovation.
Broadbent et Weill (1997) se sont penchés sur le contexte stratégique des entreprises et sur les
moyens nécessaires pour déterminer les infrastructures technologiques qui permettent l'
atteinte des
buts de l'
entreprise et assurer son positionnement concurrentiel. Ils proposent d'
utiliser des principes
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directeurs pour le déploiement des technologies de l'
information (TI) dans l'
entreprise. Ces principes
permettent d'
identifier l'
orientation de l'
entreprise par rapport aux éléments suivants:
-
Les tendances du secteur industriel dans le déploiement des TI. (dominant, co-dominant, ou
suivant des standards);
-
l'
utilisation des transactions électroniques;
-
l'
interconnexion et partage des données au sein de l'
entreprise;
-
l'
interconnexion et partage des données avec les partenaires de l'
entreprise étendue
Gélinas et Bigras (2000) ont analysés les caractéristiques et les spécificités de la PME à l'
égard de
l'
intégration logistique des PME. L'
intégration logistique consiste à reconnaître les interdépendances
entre les composantes de la chaîne logistique et à mettre en place les mécanismes permettant
d'
accroître la vélocité des flux physiques et informationnels et de synchroniser la demande avec
l'
offre tout en assurant la gestion des transactions. Ils constatent que les pressions en faveur d'
un
système intégré dans les PME proviennent principalement des grandes entreprises. Plusieurs facteurs
de succès des mécanismes d'
intégration lié au système d'
information des PME ont été recensés :
l'
échange de données informatisé; l'
automatisation, l'
informatisation et la précision de l'
information
concernant la production; la planification des besoins matières (MRP); la gestion des stocks;
l’estimation de la demande. Les auteurs relatent que le lien entre l'
utilisation des technologies de
l'
information et la taille des entreprises met en évidence le manque de ressources de certaines PME
pour la gestion de l'
information en vue de l'
intégration logistique.
7.
L’intégration technologique en construction
En considérant l’avancement de l’utilisation des technologies pour la PMM dans le secteur
automobile et de la construction en acier où l’on utilise la robotisation et les équipements à contrôle
numérique, Gibb (1999) constate que les technologies de fabrication demeurent peu adoptées par le
secteur de la construction en général:
“Some see this use of the same technology and similar work methods as an advantage, in that
traditionally trained operatives are familiar with the techniques, which have been tried and
tested. However, this misses the point, which is that in order to really benefit from off-site
fabrication, project teams and the industry at large must change their processes and start to
treat off-site fabrication as a proper manufacturing process. This need not lead to boring
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monotonous projects, as the other sectors of industry have moved away from identical repetition
some time ago, preferring mass customization to mass production.”
Les récents développements de l’informatique industrielle bouleversent profondément la conception,
le procédé, la fabrications et le suivi de production dans diverses industries.
En construction résidentielle, les logiciels d’estimation, de dessin et d’ingénierie permettent une
économie du temps et une plus grande précision. En plus des marteaux à air comprimé et des scies à
angles multiples, des machines à commande numérique permettent la fabrication de composants
selon une qualité constante et avec une rapidité d’exécution supérieure au travail de l’artisan
(Friedman et Côté, 2003). Ceci n’est qu’une partie des fonctions potentielles de la technologie. Le
dessin et la fabrication assistées par ordinateur (CAO / FAO) impliquent l'
intégration et la
coordination d'
information dans plusieurs secteurs fonctionnels d'
une organisation.
D’abord très liée à l’automatisation, la fabrication assisté par ordinateur (FAO) se rapproche
aujourd’hui de l’exécution et permet de l’optimiser. Pour plusieurs manufacturiers, la FAO se
concentre initialement sur la fabrication. Les autres fonctions sont par la suite liées à la fabrication.
D'
autres y rattachent l'
intégration de toutes les opérations d’ingénierie et de fabrication, les fonctions
d'
affaires et les autres activités principales d’une organisation. Dans ce dernier contexte, la FAO peut
être considérée comme une organisation logique de différentes technologies, production et fonctions
de marketing/support dans un système intégré par ordinateur. On parlera alors de manufacturation
intégrée par ordinateur (Computer Integrated manufacturing CIM).
Le passage vers le CIM n'
est pas une question purement technologique mais plutôt une manière
d'
employer la technologie. C'
est une combinaison de systèmes et de technologies conçus pour
intégrer les données et l'
information des fonctions d’affaires, de technologie, de fabrication et de
gestion (Hannam, 1997). Cette intégration facilite la prise de décision, la réduction des temps de
production et la communication améliorée à l’intérieur d'
une organisation. Pour la fabrication, elle
offre une opération améliorée des systèmes de fabrication et un contrôle amélioré des machines, des
processus, de la manutention et de tout équipement automatisé menant à l'
amélioration de
productivité, de la qualité et de la fiabilité pour la future réduction des coûts. En permettant la
réduction des temps de mise en route et l’exécution rapide de plans de production conçus par
ordinateur également, la CIM donne l’agilité nécessaire à la fabrication de la grande variété de
produits requise par la PMM.
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Système standardisé pour la production de maisons usinées
Secor (2000) présente une étude de l'
industrie de la construction au Québec où il est question de la
mutation des processus de construction. Cette étude mentionne que les nouvelles technologies ont
généralement renforcé l'
importance de la fonction design au détriment de la fabrication. Les
nouveaux outils devraient offrir plus de choix aux clients tout en standardisant davantage
l'
assemblage. Considérant l'
importance de coordonner et intégrer des lots de travaux répartis entre
plusieurs entreprises, le développement et l'
utilisation de systèmes d'
information deviennent
prédominants pour l'
amélioration des processus de construction. L'
échange d'
information en temps
réel sera au coeur des meilleures pratiques, résultant en bénéfices en matière de coûts, délais et
qualité.
Beaudry et al. (2001) indiquent que l'
industrie canadienne de l'
architecture, de l'
ingénierie et de la
construction (AIC) comporte quatre caractéristiques qui lui permettent de profiter de solutions de
technologie de l'
information, soit :
-
le volume élevé d'
échange d'
information à tous les stades;
-
la complexité de l'
information, y compris les produits, services, calendriers, etc., tous assortis
de normes minimales;
-
les flux d'
information unique attribuables au fait que chaque projet est fait sur mesure du
début à la fin;
-
la fragmentation des participants, allant de grandes sociétés internationales à de petits
fournisseurs régionaux, ayant tous des capacités et des intérêts très différents, à l'
échelle de
l'
industrie et pour presque chaque projet.
En 1999 et au début de 2000, ils ont observé une explosion de l'
application d'
Internet à l'
industrie de
l'
AIC. La plupart des modèles d'
affaires et technologiques sont axés sur la création de portails
centraux comme point de départ pour la fourniture d'
une variété de produits et de services. En
particulier, l'
essentiel des efforts a été consacré à des activités à l'
échelle de l'
industrie et presque
aucune d'
entre elles ne bénéficie du soutien des associations commerciales et des organismes
connexes, soutien qui, à leur avis, est nécessaire pour obtenir la crédibilité et l'
acceptation voulues. Il
faut constater toutefois que les constats de Beaudry et al. (2001) s’appliquent plus aux grands travaux
de construction et qu’ils nécessiteraient des adaptions pour l’industrie de la préfabrication des
maisons.
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16
Système standardisé pour la production de maisons usinées
8.
Le développement des systèmes d’information manufacturière
La technologie de l'
information demeure une épée à deux tranchants. Elle fournit les moyens aux
entreprises manufacturières d’apprécier les avantages d’outils et de techniques avancés, telles que la
simulation, la modélisation, et la robotique. Elle pousse également à toujours intégrer plus
rapidement de nouveaux concepts de technologies de fabrication.
Le IMTI (1999) constate que l’éventail grandissant de systèmes technologiques d’une industrie à
l’autre cause de la disparité et de l'
incompatibilité limitant sévèrement la capacité des fabricants pour
l’intégration (standard d’interface), l’application (standard de design) et l'
interopérabilité (standard de
processus). Pour contrer ces effets, le IMTI envisage des standards et des systèmes qui assureront une
opération de type Plug and Play depuis la pièce jusqu’à la gestion d'
entreprise. Il en découlera :
-
une réponse aux clients améliorée; un partage sans obstacle des données techniques avec les
partenaires;
-
une plus grande fidélité des estimations et des planifications quant aux coûts de
développement et de fabrication ;
-
un délai d'
accès au marché plus court ;
-
une plus grande efficacité de l’utilisation du capital.
En éliminant les coûts énormes d'
une intégration traditionnellement manuelle, les fabricants réduiront
leurs coûts d'
infrastructure technologique; ils seront en mesure d’intégrer rapidement des opérations
avec de nouveaux partenaires et fournisseurs, pour poursuivre des opportunités diversifiées.
Les développements du IMTI (2000) en systèmes d'
information sont orientés sur l'
accomplissement
des entreprises manufacturières totalement intégrées et reliées ensemble, où:
-
Chaque fonction de l'
entreprise a accès en temps réel à toute l'
information nécessaire pour
exécuter ses fonctions et réaliser ses buts
-
Toutes les données et l’information sont instantanément utilisables, indépendamment de
l'
application
-
Tous les processus sont continuellement optimisés pour le meilleur équilibre de la vitesse, de
la performance, et de la qualité
-
Les problèmes sont anticipés et résolus avant qu'
ils influencent les performances
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Système standardisé pour la production de maisons usinées
-
Les opportunités sont exploitées à pleine capacité.
Pour le processus de conception le IMTI (2000) envisage des systèmes qui automatisent totalement le
processus pour la production basés sur les commandes directes de client, aussi bien que des systèmes
distribués qui mettent en application entièrement les concepts du développement intégré de produit et
de processus (DIPP). Ces concepts du DIPP créent le produit et la conception des composants, ils
produisent également la planification de fabrication, d’assemblage, et de tests, les programmes pour
les machines à commande numérique par ordinateur (CNC), les programmes de configuration pour
les machine, etc. exigés pour traduire la conception en produits livrés.
Ces systèmes de conception se bâtissent, à un plus ou moins grand degré, sur:
-
Des bases de données et des structures de données communes qui fournissent toutes les
informations nécessaires pour soutenir le produit dans tout son cycle de vie, y compris la
conception, la performance, les systèmes manufacturiers, les données de mise en production,
d’opérations et de finances, ainsi que l'
information de maintenance.
-
Des architectures, modèles, cadres, et terminologie standards qui définissent les processus de
conception et les systèmes d'
information relatifs d'
une façon cohérente et extensive
-
Des outils de conception en module et des composants de systèmes de type Plug-and-Play qui
permettent à des utilisateurs de facilement mettre en application ou modifier des fonctions
appropriées
-
Des définitions ou modèles standard qui facilitent le partage et l'
échange d'
information sans
anicroches parmi des outils de conception
-
Une utilisation des approches feature-based et object-based à la définition des produits et des
processus
-
Une utilisation des technologies de modélisation et de simulation pour soutenir le prototypage
virtuel et physique rapide, et des interfaces en forme de tableau de bord permettant aux
ingénieurs d’optimiser des conceptions
-
Une utilisation répandue de l'
internet pour partager l'
information, les outils de conceptions, et
permettre la gestion de réseaux sécurisés qui facilitent l'
opération efficace des équipes de
conception géographiquement dispersées
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Système standardisé pour la production de maisons usinées
-
Des bases de données, systèmes de conception, et modules logiciels qui ont été développés,
examinés, et validés pour réduire au minimum des coûts et des risques d'
exécution.
9.
Développement des systèmes d’information en construction
Les différents fournisseurs de logiciel se sont traditionnellement concentrés sur différentes tâches
menant à des îlots d'
automatisation pas ou peu intégrés. Pour réaliser la vision d'
un processus
entièrement intégré et en grande partie automatisé en construction, une suite simple de logiciel
enjambant le cycle entier de la conception, fabrication et installation apparaît nécessaire. Étant donné
l’étendue des activités qui devraient être soutenues (par exemple planification, estimation, dessin,
ingénierie, lancement de production, suivi des coûts, opération des équipements à commande
numérique), une approche plus réaliste est de faciliter le partage efficace d'
information entre les
applications isolées.
Le NAHB (2002) met en évidence que l’industrie de la construction reconnaît le besoin d’un langage
commun pour les applications technologiques. Comme la majeure partie concerne la construction
commerciale, l’association américaine de la construction résidentielle reconnaît qu’un certain
transfert technologique serait bénéfique à son secteur. Parmi les avancées retenues par cette
institution citons :
-
Deux projets de International Alliance for Interoperability (IAI) dont celui des Industry
Foundation Classes (IFCs) qui détaille la méthode pour représenter électroniquement les
composantes et les processus ; et celui de aec-XML (architecture, engineering and
construction-Extensible Markup Language), qui établit un protocole d’échange pour des
logiciels disparates ;
-
Le projet ConstructionZone.com qui offre de l’information sur les produits en ligne suivant
un schéma en XML partagé entre clients et manufacturiers ;
-
ProDealer Exchange (PDX), fondée par des distributeurs de bois structuraux, utilisant aussi
un schéma XML ;
-
Le National Institute of Building Sciences, en collaboration avec l’American Institute of
Architects (AIA),
Construction Specifications Institute (CSI), et le U.S. CAD/GIS
Technology Center, pour développer un standard d’utilisation de CAO ;
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Système standardisé pour la production de maisons usinées
-
Le OpenDWG™ Alliance pour promouvoir les fichiers de format DWG, de Autodesk comme
un format ouvert et standard pour l’échange de l’information en CAO.
Agbasi et al, (2002) citent un certain nombre d’initiatives visant le développement des solutions
d'
intégration dans toute la chaîne de valeur de la construction. Le déploiement de leur projet est basé
sur la standardisation des composants, des processus et plus particulièrement, l'
information sur les
produits. Une fois combinés avec le logiciel approprié, les modèles de produits sont vus comme de
puissants catalyseurs pour jeter un pont sur la fragmentation de cette industrie. Une réussite
inattendue de ces recherches a été selon eux la vision d’une construction intégrée par ordinateur
émanant de l’application de processus manufacturiers à l’image d’autres industries manufacturières.
L'
essence de la construction intégrée est la capacité pour différents professionnels de partager
l'
information de projet en accédant à une plate-forme de données centrales ou en échangeant des
données électroniquement. En raison d’implications plus larges pour l'
industrie, le contexte
international concernant la standardisation de l'
information leur apparaît central
Dans une perspective internationale, le International Alliance for Interoperability (IAI, 2004), a été
lancée en 1995 dans le but de réaliser l'
interopérabilité des logiciels à travers dans l'
industrie de
d'
AIC et de la gestion de bâtiments. La mission était de définir, rédiger et implanter les spécifications
de produits pour partager des données dans tout le cycle de vie d’un projet, globalement, à travers des
disciplines et leurs applications techniques. Avec une portée potentielle qui enjambe tous les produits
et services de la construction, y compris structures, portes et fenêtres, ventilation, etc, ainsi que des
concepts abstraits tels que l'
organisation et les processus, le développement d’une base de modèles de
produits (Industry Foudation Classes (IFC)) a été vite reconnu comme une tâche à long terme. Le
volet nord-américain de l'
IAI a joint d'
autres organismes en support pour le Enterprise Integration
Act (loi 107-277) adoptée par le Congrès américain en 2002. Cette loi autorise le National Institute of
Standards and Technology à travailler principalement avec les industries de la construction
commerciale et résidentielle ainsi que l’industrie de l’ameublement pour accélérer le développement
et la promotion d'
échange de standards et de données électroniques dans leurs chaînes de valeurs.
Le projet FutureHome (Wing et Atkin, 2002) a développé des systèmes pour l'
analyse de produits et
de processus adaptées aux méthodes de la préfabriquation en construction multifamiliale, et ont mené
à la conception et à la construction de prototypes. La recherche a mené à de nouveaux processus de
conception et de construction, suivant la production au plus juste (Lean manufacturing). Le projet
s'
est également penché sur diverses conditions technologiques telles que les connecteurs rapides, et
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Système standardisé pour la production de maisons usinées
des solutions d'
automatisation pour la manutention et un éventail de matériaux. Le programme de
recherche a analysé comment le produit peut être adapté aux régions à risque séismique élevé, et a
développé des logiciels pour la conception et la gestion d'
une relation client en réalité virtuelle avec
des cyber-agents pour la logistique.
Similairement, MHRA (2003) propose une vision de la préfabrication des maisons qui s'
appuie sur
l'
adoption de technologies de production nécessaire à la production au plus juste, l'
automatisation et
les technologies de l'
information pour augmenter son efficience. Les innovations technologiques
promues pour le design et l'
ingénierie des processus sont la simulation des performances des
modèles, l'
utilisation de logiciels d'
analyse structurale pour valider les assemblages et leurs
composantes. Les technologies qui permettent de transmettre les changements de dessin
d’architecture et d'
ingénierie à la production manufacturière pour améliorer la capacité en production
de masse sur mesure.
10.
Conclusion
La présente revue de littérature permet de constater que les fondements théoriques existent pour
supporter le développement de la production de masse sur mesure dans l’industrie de la maison
préfabriquée. De la littérature générale sur la gestion des systèmes manufacturiers ressort la nécessité
d’orienter le développement futur des entreprises autour du client. De l’orientation client origine le
besoin pour la fabrication sur mesure et le besoin d’agilité dans les systèmes manufacturiers. Pour
l’industrie de la maison préfabriquée, ces tendances posent des défis de taille et spécifiques. Cette
industrie est opérée la plupart du temps à flux tiré, c'
est-à-dire que chaque lancement de production
correspond à une commande. De plus chaque maison, c’est de plus en plus la tendance, est conçue en
tenant compte des désirs et des besoins de chaque acheteur. Cette tendance amène de plus en plus
l’industrie de la maison préfabriquée à se situer dans le cas de la conception sur commande
(Engineering-to-order-ETO). Le cas de l’ETO est celui qui pose les plus grands défis à l’entreprise
désirant s’inscrire dans le courant de la production de masse sur mesure.
Les défis qui se posent à l’industrie de la maison préfabriquée sont de deux ordres principaux : tout
d’abord il faut concevoir des systèmes modulaires permettant l’efficacité en terme de coûts de
production, tout en gardant une grande liberté de conception; ensuite il faut, pour les mêmes fins,
intégrer les nouvelles technologies de l’information et des communications (NTIC). Le
développement de systèmes modulaires pose des défis d’intégration importants, tant en termes : de
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Système standardisé pour la production de maisons usinées
produits, incluant les matériaux, les composants et les attaches que l’intégrité de l’ensemble; de
procédés, incluant l’utilisation d’outils à commande numérique; que de pratiques de gestion. Il
semble que le catalogue électronique de produits pourrait constituer un outil puissant autour duquel
de tels systèmes pourraient être élaborés. En ce qui concerne les NTIC, les enjeux sont nombreux.
D’abord, il importe de maîtriser la complexité intrinsèque de ce secteur industriel où on doit pour
chaque produit, concevoir les plans d’architecture et d’ingénierie, tout en maîtrisant les coûts, délais
de livraison et la qualité, comme dans n’importe quelle autre entreprise. La question des standards
d’échange d’information entre outils disparates apparaît centrale dans ce contexte. La capacité
d’échanger des informations entre de nombreux partenaires de réseau, souvent fort éloignés les uns
des autres apparaît également d’importance cruciale.
Il importera pour la suite du projet, de tracer le portrait des pratiques actuelles de l’industrie
canadienne de la maison préfabriquée en ce qui concerne ces enjeux. Comment l’industrie arrive-telle à ce jour à fabriquer sur mesure un produit de qualité à coût compétitif? A-t-elle entrepris les
efforts de conception de systèmes modulaires permettant de fabriquer agilement une grande variété
de produits à coût compétitif? Comment utilise-t-elle les technologies de l’information et surtout
comment les intègre-t-elle dans ses processus d’affaire à l’interne comme dans son réseau d’affaire?
Les réponses à ces questions permettront de tracer la voie des tâches auxquelles devront s’atteler tant
l’industrie elle-même que les acteurs impliqués en support dans le développement de solutions
novatrices, en route vers une meilleure compétitivité et une solide position concurrentielle pour
conquérir les marchés mondiaux de la construction résidentielle.
11.
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