COMMENT METTRE EN OEUVRE LA TRAÇABILITÉ DES OPÉRATIONS DE PRODUCTION ?

La traçabilité d’une opération correspond à l’établissement d’un bilan des conditions dans lesquelles une fabrication s’est déroulée : les différentes données qui caractérisent l’opération doivent être enregistrées afin de pouvoir les restituer et les analyser. S’il est essentiel de mettre en œuvre la collecte et l’archivage des données, il est crucial de penser la stratégie de mise en relation de ces informations parce que c’est bien cette cohérence des données qui donne corps à la traçabilité elle-même.

Avant d’aborder les différentes stratégies informatiques pour suivre des opérations de fabrication, interrogeons-nous sur les enjeux auxquels répond le besoin de traçabilité. Les enjeux sont multiples ; le plus élémentaire est de s’assurer qu’une fabrication est conforme au cahier des charges. Cela nécessite de pouvoir comparer un attendu et un réalisé des conditions de fabrication. La traçabilité des opérations permet alors de contrôler le process et donc la conformité de la production et enfin la qualité des produits.
Les enjeux réglementaires, notamment pour la sécurité des consommateurs, n’ont cessé ces dernières années d’exiger une traçabilité des opérations et des produits, comme en agro-alimentaire, pharmacie, automobile pour ne citer que les industries les plus emblématiques du souci de traçabilité. Dans ces cas, à la traçabilité des opérations s’ajoute la traçabilité des matières et produits où l’on doit pouvoir suivre à la fois un produit fini tout au long de sa production et les matières ayant servi à sa production.
Dans cet article, nous nous attacherons à traiter principalement des stratégies informatiques pour mettre en œuvre une traçabilité des opérations, même si nous montrerons que l’on peut finalement débuter assez facilement une traçabilité matière sur la base d’une traçabilité des opérations. Concernant la traçabilité totale (matières et opérations), la plus grande difficulté est presque souvent plus d’identifier tous les flux de matières de l’usine que de mettre en œuvre des solutions informatiques.

Une opération de fabrication correspond à une étape de transformation d’une matière ou d’un produit ou encore d’un ensemble de pièces, à l’application d’un traitement spécifique.
Peuvent être, par exemple, considérées comme des opérations de fabrication :

• Une réception de matière depuis une citerne vers un tank,
• Un traitement de pasteurisation ou de thermisation,
• Une opération d’usinage complexe,
• …

Une opération se caractérise par un début et une fin ; une durée d’opération peut s’étendre de quelques secondes ou minutes à éventuellement plusieurs jours. Entre ces tops de début et de fin, différentes données caractérisant l’opération doivent être enregistrées afin de pouvoir fournir au client, le cas échéant, un justificatif des conditions dans lesquelles une production s’est déroulée. Ces données, qui doivent être horodatées par ailleurs, peuvent être classées en plusieurs catégories :

Les paramètres de l’opération qui sont mis en application pour produire :

• les paramètres matière ou pièce comme par exemple le numéro de lot,
• les paramètres de réglage / dosage comme par exemple la recette, la formulation et les dimensions.

Les données de contexte et de suivi de fabrication :

• les mesures physiques (consignes et valeurs mesurées) pour suivre le respect des réglages / dosages, comme des températures, pressions, débits, …
• les alarmes comme les alarmes de dépassement de seuil, les alarmes sur équipement (disjonction, casse mécanique),
• les commentaires de l’opérateur et, si le process est prévu ainsi, la qualification de l’opération par l’opérateur.

La traçabilité est rendue possible par la relation que l’on peut faire entre une opération et l’ensemble des paramètres et données de l’opération : le produit, la gamme opératoire, les écarts entre consigne et valeur mesurée, les incidents, …

Dans la mise en œuvre d’une traçabilité de production, avant de rechercher un outil informatique, il faut évidemment définir sa politique de traçabilité, puis sa stratégie informatique et les moyens physiques de collecte, transport et stockage des informations. Nous choisissons ici de schématiser les stratégies possibles en trois niveaux afin d’imaginer un parcours de mise en œuvre d’une traçabilité basique papier vers une traçabilité automatisée.

Pour faire de la traçabilité, il faut à minimum collecter les informations qui caractérisent l’opération. D’un côté, on enregistre les paramètres de l’opération (paramètres matière / paramètres de pièces et les réglages / dosages) :

• soit sous forme de fiche (très souvent Excel, voir papier, les fameuses gammes opératoires collées sur le poste de travail, et les fiches navettes pour indiquer quoi produire à l’opérateur),
• soit via une GPAO ou un ERP,
• soit via le journal de bord d’une supervision (SCADA).

D’un second côté, on va enregistrer les données contextuelles de fabrication qui permettent de suivre le bon respect des réglages et de caractériser la qualité/conformité de la fabrication (les mesures physiques, les alarmes et les commentaires opérateur). Généralement, ces données proviennent de différents systèmes d’enregistrement (supervision, pupitre pied de machine), voire sont relevées manuellement (mesures de température, commentaires).
On dispose alors de données enregistrées pêle-mêle sous différents formats et dans différents lieux de stockage pour une éventuelle exploitation à postériori. Pour ce faire, il faudra donc aller chercher ces informations manuellement ici dans une base de données, là dans un journal de log, ou encore dans une feuille Excel, etc. et les relier entre elles grâce à l’horodate. L’exploitation (restitution et analyse) ne peut être que manuelle. On recherche « à la main » les données ayant l’horodatage correspondant à la période de la fabrication.
C’est un premier niveau pour faire de la traçabilité, mais les traitements sont longs, fastidieux et sources d’erreur. C’est particulièrement problématique en cas de crise où le temps de réaction est primordial.

Le point négatif de l’approche du niveau 1 est que l’association entre l’opération et les données de fabrication (paramètres, données contextuelles et de suivi) est réalisée manuellement. Si l’on veut être efficace et s’assurer de la fiabilité, il faut mettre en place une automatisation de cette mise en relation des informations.
La stratégie de niveau 2 s’attache donc à la création d’une base de données unique, structurée et interrogeable. C’est bien l’agrégation de données multi-sources qui permet la relation entre les informations. Deux voies sont alors possibles :

PREMIERE POSSIBILITE :
Chaque système collecte et enregistre ses informations, par exemple le numéro de lot et la formulation par la GPAO, les alarmes et mesures physiques par la supervision. Ensuite les données issues des différents systèmes sont agrégées dans une base unique selon des règles établies au préalable. La restitution et l’analyse des données se feront dans un logiciel d’analytics, pas nécessairement dédié à la traçabilité, en utilisant les dates de début et de fin comme critère de regroupement des informations.
Trois limites apparaissent :

•  Les systèmes d’information doivent disposer de technologies d’ouverture pour échanger leurs données (voir notre article sur les moyens de connecter des logiciels),
• Ce type d’architecture (interconnexion de systèmes) doit être maintenu ; la mise à jour d’un des systèmes pouvant par exemple remettre en cause la transmission de données,
• Les évolutions des demandes d’analyse (données devant être croisées) peuvent nécessiter des interventions sur les règles d’agrégation voire même sur les connexions entre les systèmes et la base de données.

SECONDE POSSIBILITE :
Les données sont collectées dans chaque système et directement stockées dans une base unique d’un logiciel de traçabilité. L’agrégation est donc faite à la source, la maintenance et la réalisation d’évolutions en sont simplifiées. La limite est que le logiciel est dédié uniquement à la traçabilité et doit être soigneusement choisi pour que son fonctionnel corresponde aux besoins d’analyse.

Au niveau 2, on ajoute le suivi de l’ensemble des flux de matières (matières premières, matières produites intermédiaires, matières finales), le lien entre les différentes opérations (phases d’une fabrication) et le suivi des ordres de fabrication. Les possibilités d’analyse sont largement augmentées puisque la traçabilité peut se faire transversalement à l’ensemble des opérations. Il n’y a pas de grande différence dans la stratégie informatique entre les niveaux 2 et 3. L’enjeu va être surtout d’établir le schéma des flux de production et d’adapter les outils de pilotage afin qu’ils les enregistrent.
Si l’on considère le choix d’un logiciel de traçabilité avec une agrégation à la source, il est possible de débuter une traçabilité de niveau 3 en utilisant le numéro de lot de produit comme un paramètre de chaque opération. Ainsi, il devient possible de rechercher un lot sur l’ensemble des opérations (cas d’un lot ayant subi par exemple une opération de pasteurisation, de thermisation et de moulage). Le résultat correspond à tout le cheminement du produit et à chaque étape sont identifiés et listés les autres matières constituantes du lot ainsi que les équipements utilisés.
On voit ici que même avec une stratégie de niveau 2 il est possible de débuter une traçabilité de niveau 3.

Lors d’un projet de mise en œuvre d’une traçabilité, il est fréquent de voir que la priorité est donnée à l’automatisation de la collecte de l’information, en pensant que le plus important est de relever automatiquement les données pour fiabiliser et simplifier la traçabilité. Même s’il est certain que la collecte automatique de données fiabilise et améliore la traçabilité, le vrai enjeu réside dans l’automatisation des associations entre les données de fabrication et les opérations. A une opération, sont associées toutes les données nécessaires pour qualifier la fabrication et ces informations sont convenablement archivées et exploitables sans oubli, ni erreur.

Si le choix d’une stratégie informatique pour mettre en œuvre la traçabilité se fait vis-à-vis des obligations qualité et réglementaires, de la stratégie commerciale de l’entreprise et de ses moyens, c’est bien l’automatisation de la mise en relation des informations qui est l’enjeu. Ensuite, le choix entre une agrégation pour une exploitation dans un outil d’analytics généraliste ou une agrégation à la source dans un logiciel dédié à la traçabilité dépend des outils déjà en place et des compétences requises pour maintenir les solutions. Le logiciel dédié offre l’avantage de la simplicité de la maintenance et des évolutions, et une interface d’analyse pensée pour la traçabilité.

ATYS CONCEPT fait le choix de vous proposer une agrégation à la source avec une solution de traçabilité pour les opérations et les matières.