Ordonnancement de la production pour la fabrication d'encres d'imprimerie

Ce guide accompagne les planificateurs de production et les responsables d'ordonnancement chez les fabricants d'encres d'imprimerie dans la configuration de Schantt pour une usine typique de taille moyenne — modélisation des changements de série directionnels de couleur, des broyeurs à billes parallèles avec machines dédiées et flexibles, des délais de contrôle qualité et des transferts partiels dans un pipeline mixte batch et flow.

Ce guide suit une société composite fictive construite à partir de recherches sectorielles sur les encres d'imprimerie ; tous les noms, paramètres et chiffres sont donnés à titre illustratif.

Contexte sectoriel

La fabrication d'encres d'imprimerie est un processus batch and flow qui transforme les pigments, résines, solvants et additifs en encre finie en cinq étapes séquentielles. Le prémélange combine la poudre de pigment avec la résine et le solvant en une base humide à l'aide de disperseurs à haute vitesse. La dispersion et le broyage réduisent le prémélange à la finesse cible — généralement Hegman 6–8 — dans des broyeurs à billes horizontaux qui consomment l'essentiel de la durée du cycle batch. La dilution et l'ajustement des couleurs diluent la base broyée avec de la résine et du solvant supplémentaires, puis ajustent la teinte par itérations de nuançage jusqu'à conformité au standard. La filtration élimine les particules surdimensionnées et les débris via des filtres à sac ou à cartouche. Le remplissage et le conditionnement versent l'encre finie dans des seaux ou des fûts sur des remplisseuses semi-automatiques, avec étiquetage et palettisation en ligne.

Une usine d'encres typique de taille moyenne produit environ 4 500 à 5 000 tonnes par an, réparties entre trois grandes classes de produits : les encres de base Process CMYK à grand volume (environ 55 % du volume), les couleurs d'accompagnement (Spot Colours) sur mesure (environ 30 %) et les bases pré-dispersées — concentrés à haute teneur en pigments vendus aux petites maisons d'encre (environ 15 %). Les temps de changement de série varient considérablement selon la transition de couleur : le nettoyage d'un broyeur à billes ou d'une cuve de dilution après une couleur foncée vers une couleur claire prend 45 à 120 minutes, tandis que la direction inverse, de clair à foncé, ne prend que 15 à 30 minutes. Un changement de noir à jaune, par exemple, dure environ 90 minutes. Chaque lot attend également la libération du contrôle qualité (CQ) entre la dilution et la filtration, un délai passif de 1 à 4 heures qui ajoute un retard sans consommation de machine.

Pinnacle Printing Inks emploie environ 85 personnes sur un site de 4 200 m², fabrique trois classes de produits en cinq étapes de production, ordonnancées par une équipe de planification de trois personnes.

Aperçu du processus

flowchart LR
    PM["Prémélange <br/>(BATCH)"]
    DM["Dispersion & Broyage <br/>(BATCH)"]
    LD["Dilution & Ajustement des couleurs <br/>(BATCH)"]
    FL["Filtration <br/>(FLOW)"]
    FG["Remplissage & Conditionnement <br/>(FLOW)"]

    PM --> DM
    DM --> LD
    LD --> FL
    FL --> FG

Flux du processus à travers les cinq étapes de production chez Pinnacle Printing Inks, du prémélange des matières premières jusqu'aux produits finis.

Les bases pré-dispersées ignorent à la fois le prémélange et la dispersion, et entrent à l'étape de dilution.

Défis d'ordonnancement et comment Schantt les relève

Schantt suppose que la production est pilotée par un programme de demande fixe — une liste de produits avec des quantités à produire sur un horizon donné. Si votre usine fonctionne en mode make-to-order ou en flux tiré kanban, la même configuration fonctionne ; vous saisissez les travaux au fur et à mesure de leur lancement. L'optimiseur minimise la durée totale de production (makespan) pour l'ensemble des travaux et planifie en avant à partir d'une date de début choisie. Pour ce scénario, un horizon d'une semaine avec environ 15 à 20 travaux est typique. Schantt propose deux modes d'optimisation : le mode Auto, où l'algorithme décide à la fois de la séquence des travaux et des affectations aux machines, et le mode Semi-Auto, où le planificateur fixe l'ordre des travaux et l'algorithme optimise les affectations aux machines dans cette séquence fixe.

Ce que Schantt gère bien

• Matrice de changement de série directionnelle — Temps de changement de série par machine et par paire, où les durées foncé→clair et clair→foncé diffèrent, permettant à l'algorithme de favoriser les séquences qui regroupent des couleurs similaires.
• Étapes multi-machines avec machines dédiées et à capacité restreinte — Broyeurs à billes, cuves de dilution et remplisseuses parallèles où l'éligibilité de chaque machine pour une classe de produits est exprimée par les entrées de cadence qu'elle possède ; un broyeur dédié aux couleurs claires n'a simplement aucune entrée pour les couleurs foncées.
• Gamme par classe avec saut d'étape — Chaque classe de produits suit son propre chemin à travers les étapes ; les bases pré-dispersées ignorent entièrement la dispersion et entrent à la dilution, avec un temps de transfert de contournement sur la portion sautée.
• Pipelines mixtes batch et flow — Étapes batch (prémélange, dispersion, dilution) et étapes flow (filtration, remplissage) dans un même itinéraire, chacune typée correctement pour que l'algorithme applique la physique de durée appropriée à chaque étape.
• Transferts partiels entre étapes — Une étape aval peut commencer sur la première portion utilisable pendant que l'étape amont est encore en cours, configuré par classe à chaque point de transfert.
• Disponibilité avec prise en compte des postes et calendriers multiples — Les dérogations de calendrier au niveau machine permettent aux broyeurs à billes de fonctionner sans surveillance la nuit tandis que les remplisseuses suivent des postes de jour standard ; les exceptions de calendrier et les indisponibilités ajustent les fenêtres de travail.

Comment Schantt relève chaque défi

1. Changements de série directionnels de couleur.
- Une semaine typique de 20 travaux sur trois broyeurs à billes consacre 12 à 15 heures aux changements de série — soit environ 15 à 20 % de la capacité disponible des broyeurs. Les nettoyages foncé→clair sont deux à quatre fois plus longs que les transitions clair→foncé, donc la séquence des travaux détermine directement la perte de temps de broyage due au nettoyage.
- Schantt modélise chaque changement de série comme une entrée directionnelle par machine : vous saisissez le temps de nettoyage mesuré entre chaque classe de produits et chaque autre classe sur chaque broyeur à billes et cuve de dilution. L'algorithme intègre ces durées dans le temps de production total qu'il minimise, ce qui l'amène naturellement à séquencer les travaux pour regrouper les couleurs similaires — placer un lot jaune clair après une autre couleur claire plutôt qu'après du noir — car cette séquence entraîne une pénalité de changement plus courte. Sur le Gantt, les changements de série apparaissent comme des segments étiquetés avant chaque barre de traitement, rendant l'impact visible.

2. Affectation des broyeurs à billes parallèles entre familles de couleurs.
- Les broyeurs à billes consomment 60 à 70 % de la durée totale du cycle batch, mais l'ordonnancement actuel sur tableau blanc n'atteint qu'un taux d'utilisation de 70 à 75 %, avec 8 à 12 heures par semaine de temps mort de broyeur causé par l'affectation de travaux à des broyeurs incompatibles avec la couleur. Un broyeur dédié aux couleurs foncées contraint à traiter une couleur claire déclenche un long changement de série qui aurait pu être évité sur le broyeur flexible.
- La capacité de chaque broyeur à billes s'exprime simplement par les entrées de cadence qu'il porte. Le broyeur à billes 1 (dédié aux couleurs claires) a des entrées uniquement pour le Process CMYK et les couleurs d'accompagnement (Spot Colours) claires ; le broyeur à billes 2 (dédié aux couleurs foncées) a des entrées uniquement pour les Spot Colours foncées ; le broyeur à billes 3 (flexible) a des entrées pour les trois classes. En mode Auto, l'algorithme associe chaque travail à un broyeur éligible et séquence les travaux pour minimiser les pénalités de changement sur les trois broyeurs simultanément. En mode Semi-Auto, il préserve l'ordre des travaux défini par le planificateur mais choisit toujours le meilleur broyeur pour chaque travail, récupérant de l'utilisation sans obliger le planificateur à réaffecter les machines manuellement chaque semaine.

3. Délais passifs de contrôle qualité.
- Chaque lot reste inactif pendant 1 à 4 heures entre la dilution et la filtration pendant que le CQ vérifie la teinte et la viscosité. Sur une semaine typique de 15 lots, cela crée 15 à 30 heures de délai passif que les étapes amont ne peuvent pas voir et que les étapes aval doivent attendre. La retenue est un intervalle planifié, pas un travail de machine, et elle décale l'ensemble du programme aval.
- Schantt modélise la retenue CQ comme un temps de transfert — un délai fixe entre les étapes de dilution et de filtration, fixé à 90 minutes pour ce scénario. Le délai s'applique à chaque travail franchissant ce point de transfert et apparaît sur le Gantt comme un intervalle entre les deux barres d'étape sans machine affectée. Les étapes amont planifient en connaissance de ce délai, et les étapes aval ne commencent qu'après écoulement de la retenue. La valeur est une référence définie par le planificateur par classe de produits ; si vos données d'usine montrent des différences systématiques — par exemple, les Spot Colours nécessitant une retenue plus longue — vous pouvez ajuster la durée sur la page de détail de l'étape.

4. Variété des changements de série sur les remplisseuses.
- Les deux remplisseuses — l'une dédiée aux seaux (1–20 L) et l'autre aux fûts et bacs (200 L et 1 000 kg) — font face à trois types de changement de série : format seul (par exemple, seaux de 1 L à 5 L, 15–45 minutes), changement de type d'encre sur le même format (15–30 minutes), et un changement complet format-plus-encre (30–90 minutes). Ces transitions causent 2 à 4 événements de remplisseuse inactive par semaine, totalisant 2 à 5 heures de perte de débit invisibles dans une simple moyenne de changement de série.
- Chaque remplisseuse possède une matrice de changement de série directionnelle avec des entrées pour chaque paire de classes de produits, de sorte que l'algorithme utilise la durée correcte, que la transition se fasse entre deux travaux Process CMYK (nettoyage minimal) ou d'un Spot Colour foncé vers une base pré-dispersée claire (plus long). Les changements de la remplisseuse de seaux pour les transitions CMYK→Spot (22 minutes), Base→Spot (22 minutes) et autres sont tous saisis comme des valeurs distinctes. Comme l'algorithme voit les durées réelles, il peut séquencer les travaux des remplisseuses pour minimiser le temps de transition — par exemple, en regroupant les séries de seaux par type pour éviter un changement complet format-plus-encre en milieu de poste.

5. Déséquilibre de débit entre la dilution et les remplisseuses.
- Les lots Process CMYK terminent la dilution à 1 000 kg, mais les cadences des remplisseuses (340 kg/h pour les seaux) font qu'un lot complet ne peut pas être rempli en un seul poste s'il arrive tard dans la journée. Actuellement, chaque lot Process CMYK génère environ 90 à 120 minutes de temps d'inactivité évitable de la remplisseuse pendant qu'elle attend l'arrivée du lot suivant depuis la dilution, soit 6 à 10 heures par semaine. La remplisseuse est privée d'alimentation alors que les cuves de dilution contiennent des produits finis mais non libérés.
- Pour le Process CMYK, la gamme permet un transfert partiel au point de transition dilution→filtration : 500 kg sont transférés de la cuve de dilution vers la filtration dès que cette portion est prête, tandis que les 500 kg restants continuent d'être traités. Cela permet aux étapes aval — filtration et remplissage — de commencer sur la première portion pendant que la seconde moitié se termine. La quantité de transfert partiel est définie par classe (500 kg pour le Process CMYK ; les Spot Colours et les bases pré-dispersées utilisent des transferts de lots complets), et l'algorithme planifie automatiquement le chevauchement, récupérant le débit de la remplisseuse qui resterait autrement inactif en attendant un lot complet.

Que modéliser dans Schantt

Le tableau ci-dessous répertorie chaque entité de première classe que vous créez en tant qu'objet de premier niveau dans Schantt, avec les effectifs de ce scénario.

Configuration pas à pas

1. Créez les étapes dans l'ordre. Créez cinq étapes avec le type de production défini sur BATCH pour les trois premières (Prémélange, Dispersion & Broyage, Dilution & Ajustement des couleurs) et sur FLOW pour les deux dernières (Filtration, Remplissage & Conditionnement). Définissez les positions des étapes de 1 à 5. Ensuite, sur chaque page de détail de l'étape, ajoutez les temps de transfert entre les étapes consécutives :

• Prémélange → Dispersion : 10 minutes
• Dispersion → Dilution : 20 minutes
• Dilution → Filtration : 90 minutes (la retenue CQ)
• Filtration → Remplissage : 10 minutes
• Prémélange → Dilution : 45 minutes (le transfert de contournement pour les bases pré-dispersées qui ignorent la dispersion)

2. Ajoutez les machines à chaque étape. Assignez treize machines à leurs étapes respectives :

Étape de prémélange : Disperseur de prémélange 1, Disperseur de prémélange 2
Étape de dispersion : Broyeur à billes 1 (dédié couleurs claires), Broyeur à billes 2 (dédié couleurs foncées), Broyeur à billes 3 (flexible)
Étape de dilution : Cuve de dilution 1 (dédiée couleurs claires), Cuves de dilution 2–4 (usage général)
Étape de filtration : Filtre à sac 1, Filtre à cartouche 1
Étape de remplissage : Remplisseuse de seaux 1, Remplisseuse de fûts 1

3. Définissez les classes de produits et leurs gammes. Créez trois classes de produits. Pour chaque classe, définissez la gamme — la liste ordonnée des étapes qu'elle traverse :

• Process CMYK : les cinq étapes, avec transfert partiel activé au point de transition dilution → filtration (500 kg).
• Spot Colours : les cinq étapes, transferts de lots complets uniquement.
• Pre-dispersed Bases : dilution → filtration → remplissage uniquement. Le prémélange et la dispersion sont absents de la gamme ; le temps de transfert de contournement (45 minutes de prémélange à dilution) tient déjà compte de la portion sautée.

4. Ajoutez un produit représentatif par classe. Créez Process Cyan (Process CMYK), Pantone 185 Red (Spot Colours) et Carbon Black Base (Pre-dispersed Bases). Assignez à chacun une couleur d'affichage pour la visibilité sur le Gantt.

5. Définissez les paramètres de capacité et les changements de série des machines. Sur la page de détail de chaque machine, saisissez les entrées de cadence et les temps de changement de série.

Entrées de cadence des étapes batch (taille du lot et durée du cycle) :

• Disperseurs de prémélange 1 et 2 : 750 kg, 38 min (Process CMYK) ; 350 kg, 26 min (Spot Colours)
• Broyeur à billes 1 (dédié couleurs claires) : 750 kg, 175 min (Process CMYK) ; entrées pour Spot Colours claires uniquement
• Broyeur à billes 2 (dédié couleurs foncées) : 750 kg, 165 min (Process CMYK) ; 350 kg, 175 min (Spot Colours foncées uniquement)
• Broyeur à billes 3 (flexible) : 750 kg, 185 min (Process CMYK) ; 350 kg, 235 min (Spot Colours)
• Cuves de dilution 1–4 : entrées pour toutes les classes de produits que leur gamme atteint — 1 000 kg, 55 min (Process CMYK) ; 500 kg, 95–100 min (Spot Colours) ; 800 kg, 65 min (Pre-dispersed Bases)

Entrées de débit des étapes flow (kg/h) :

• Filtre à sac 1 : 680 (CMYK), 460 (Spot), 520 (Base)
• Filtre à cartouche 1 : 570 (CMYK), 390 (Spot), 440 (Base)
• Remplisseuse de seaux 1 : 340 (CMYK), 285 (Spot), 4 (Base)
• Remplisseuse de fûts 1 : 8 (CMYK), 16 (Spot), 12 (Base)

Entrées de changement de série : Ajoutez des temps de changement de série directionnels sur chaque machine qui traite plusieurs classes de produits. Les entrées clés se trouvent sur les broyeurs à billes (asymétriques foncé→clair vs clair→foncé, allant de 35 à 68 minutes selon les broyeurs) et les cuves de dilution (25–52 minutes). Les disperseurs de prémélange portent un changement de série symétrique de 10 minutes pour les transitions de classe entre lots. Les unités de filtration utilisent un changement de série symétrique de 15 minutes. Les deux remplisseuses portent la matrice complète des paires de classes de produits avec des durées allant de 22 à 45 minutes.

6. Configurez les calendriers, exceptions et indisponibilités. Créez deux calendriers :

• Calendrier standard (par défaut, toutes machines) : lundi–vendredi 07:00–16:00, samedi 07:00–12:00. Les jours non travaillés n'ont pas d'entrée.
• Dérogation nuit broyeurs (broyeurs à billes uniquement) : lundi–jeudi 22:00–06:00. Assignez ce calendrier aux broyeurs à billes 1, 2 et 3 afin qu'ils puissent fonctionner sans surveillance la nuit pendant que le reste de l'usine suit le poste de jour standard.

Ajoutez trois exceptions de calendrier comme jours non travaillés : le jour de l'An (1 janvier), la fête du Travail (1 mai) et la fermeture de fin d'année (24 décembre au 2 janvier, saisie comme une seule exception pour le 24 décembre).

Ajoutez trois indisponibilités machine : une inspection mensuelle des billes sur le broyeur à billes 1 (quatre heures), une fenêtre de maintenance trimestrielle sur les trois broyeurs (huit heures) et un rinçage hebdomadaire de la ligne de remplissage sur la remplisseuse de seaux 1 (deux heures). Ces fenêtres sont soustraites de la capacité de travail avant l'ordonnancement, de sorte que l'algorithme contourne automatiquement le travail autour d'elles.

Pour des instructions pas à pas sur la configuration de chacun de ces éléments dans Schantt, consultez la documentation Schantt.

Erreurs fréquentes

1. Saisir des durées de changement de série symétriques sur les broyeurs à billes. Une seule durée de nettoyage moyenne pour toutes les transitions de couleur perd l'information directionnelle dont l'algorithme a besoin. L'algorithme ne pénalisera pas correctement une séquence foncé→clair, de sorte que l'optimiseur peut produire une séquence qui semble bonne sur le papier mais nécessite un nettoyage de 90 minutes entre deux travaux qui auraient pu être regroupés différemment. Solution : Saisissez le temps de nettoyage mesuré pour chaque direction — foncé→clair séparément de clair→foncé — comme des entrées de changement distinctes sur chaque broyeur à billes et cuve de dilution.

2. Une seule classe de produits pour toutes les familles de couleurs. Définir une seule classe de produits « Encre » force tous les produits à suivre la même gamme et applique des valeurs de changement uniformes, de sorte que le comportement de saut d'étape des bases pré-dispersées est perdu et que les temps de changement entre familles de couleurs incompatibles sont moyennés. Solution : Séparez les classes de produits par gamme et par comportement de famille de couleurs — Process CMYK, Spot Colours et Pre-dispersed Bases chacune comme leur propre classe — afin que chacune hérite du bon chemin d'étape et de la bonne matrice de changement.

3. Entrées de cadence par classe manquantes sur les machines dédiées. Le broyeur à billes 1 (dédié couleurs claires) ne devrait avoir des entrées que pour le Process CMYK et les Spot Colours claires. Si vous ajoutez par erreur des entrées pour les Spot Colours foncées, l'algorithme pourrait assigner des travaux foncés au broyeur dédié aux couleurs claires, déclenchant un long changement de série qui compromet la stratégie de dédicace. Solution : Vérifiez les entrées de cadence de chaque machine pour vous assurer qu'elles reflètent la capacité réelle de l'atelier. Si une machine ne peut pas traiter une classe de produits, laissez cette entrée de cadence vide — l'algorithme ne lui assignera pas de travaux.

4. Modéliser la retenue CQ comme une étape plutôt qu'un temps de transfert. Si vous créez une étape CQ avec une durée de cycle longue, l'algorithme lui assigne une machine, créant un goulot d'étranglement artificiel et consommant une capacité qui n'existe pas. La retenue est une attente passive, pas une étape machine. Solution : Utilisez un temps de transfert de 90 minutes entre la dilution et la filtration sur la page de détail de l'étape. Aucune machine n'est consommée, et la retenue apparaît comme un intervalle planifié sur le Gantt.

5. Utiliser un seul calendrier uniforme pour toutes les machines. Assigner le même calendrier de poste de jour lundi–vendredi à chaque machine fait perdre la capacité de fonctionnement de nuit des broyeurs à billes. Un seul broyeur à billes fonctionnant de nuit ajoute environ 32 heures par semaine de capacité de broyage que l'algorithme peut utiliser. Solution : Créez un calendrier de nuit séparé (lundi–jeudi 22:00–06:00) et assignez-le aux trois broyeurs à billes via la dérogation de calendrier au niveau machine sur la page de détail de chaque broyeur.

À quoi ressemble un bon ordonnancement

Parcourez le Gantt pour une semaine typique de 20 travaux construite en mode Auto. L'ordonnancement montre un flux de production cohérent où le séquençage par groupe de couleurs et les affectations aux machines travaillent ensemble plutôt que l'un contre l'autre.

Avant (ordonnancement de référence sur tableau blanc) :
- L'utilisation des broyeurs à billes se maintient à 70–75 %, avec 8 à 12 heures par semaine de temps mort évitable des broyeurs dû à l'inadéquation des groupes de couleurs — un Spot Colour foncé sur le broyeur flexible pendant que le broyeur dédié aux couleurs claires termine un travail CMYK, puis le broyeur flexible nécessitant un long changement de série pour la prochaine série de couleur claire.
- Le temps de changement de série consomme 12 à 15 heures par semaine sur les seuls broyeurs à billes.
- La remplisseuse reste inactive 6 à 10 heures par semaine pendant que les lots de dilution amont se terminent et que les retenues CQ expirent, sans mécanisme pour libérer le produit en quantités partielles.
- La retenue CQ de 15 à 30 heures de délai passif par semaine est invisible — elle n'apparaît que comme des écarts inexpliqués entre les heures de fin de dilution et les heures de début de filtration sur le tableau blanc.

Après (mode Auto de Schantt) :
- Le séquençage par groupe de couleurs des broyeurs à billes améliore l'utilisation au-dessus de 80 % : les couleurs claires sont acheminées vers le broyeur à billes 1, les couleurs foncées vers le broyeur à billes 2, et le broyeur flexible gère le débordement et les travaux inter-classes, les durées de changement de série étant intégrées à l'optimisation de sorte que l'algorithme regroupe naturellement les couleurs similaires.
- Le temps de changement de série sur les trois broyeurs à billes diminue sensiblement — l'optimiseur évite les longues transitions foncé→clair lorsque c'est possible en séquençant les travaux de couleur claire consécutivement sur le broyeur dédié aux couleurs claires.
- La remplisseuse commence à travailler plus tôt dans chaque cycle car le transfert partiel de 500 kg au point de transition dilution→filtration libère le produit en deux moitiés : les 500 premiers kg circulent en aval pendant que la seconde moitié se termine, récupérant les 6 à 10 heures par semaine d'attente évitable de la remplisseuse.
- La retenue CQ est visible comme un intervalle planifié sur chaque ligne de travail du Gantt, de sorte que le planificateur sait exactement quand chaque lot atteindra la filtration et peut communiquer les délais de libération au laboratoire CQ.

Essayez dans Schantt

Inscrivez-vous à Schantt et chargez le jeu de données d'exemple intégré pour construire vous-même ce scénario — chaque étape, machine, classe de produits, produit et calendrier de ce guide, avec ses gammes, changements de série, temps de transfert et indisponibilités déjà configurés, prêts à être ordonnancés. Votre configuration et vos ordonnancements restent limités à votre compte d'équipe. Pour approfondir une étape, consultez la documentation Schantt.