temps de préparation

Définition

Le temps de préparation – appelé « setup time » ou « changeover time » en anglais – désigne, dans le domaine de la production et des technologies de procédés, le laps de temps entre le dernier produit conforme d'un lot terminé et le premier produit conforme du lot suivant.

Il englobe tous les processus de préparation, de changement de production et de post-traitement nécessaires pour préparer une machine, une installation ou un système de travail à passer d’un ordre de fabrication terminé au suivant et, le cas échéant, pour le ramener à un état initial défini.

Dans le contexte des mélangeurs, le temps de préparation englobe l’ensemble des opérations nécessaires pour remettre le mélangeur en état de fonctionnement et conforme aux spécifications après un changement de produit ou de recette : vidange, nettoyage, séchage, changement d’outillage éventuel, paramétrage du système de commande ainsi que l’assurance qualité avant le démarrage du nouveau lot.

Caractéristiques du temps de préparation

Temps sans valeur ajoutée

Pendant le temps de préparation, aucune valeur ajoutée n’est générée : le mélangeur ne produit pas de produits commercialisables, mais continue d’engendrer des coûts fixes liés au personnel, aux immobilisations, à l’espace et, le cas échéant, à l’énergie. Dans la gestion du travail et du temps, le temps de préparation est considéré comme faisant partie du temps de commande nécessaire à la mise en place et au réajustement du système de travail, sans pour autant faire partie du temps d’exécution proprement dit.

Temps de préparation interne et externe

À des fins d'analyse et d'optimisation, on distingue :

• Temps de préparation interne : activités qui ne peuvent être effectuées que lorsque la machine est à l'arrêt, telles que l'ouverture du mélangeur, le nettoyage de l'intérieur, le changement d'outillage ou l'inspection manuelle.
• Temps de préparation externe : activités pouvant être préparées parallèlement à la production en cours, telles que la mise à disposition du prochain lot de matières premières, le pré-pesage des composants, la préparation des produits de nettoyage ou le paramétrage en dehors de la ligne de production en cours.

Le transfert systématique des opérations de changement de série internes vers des opérations externes est au cœur de la méthodologie SMED (Single Minute Exchange of Die), une approche bien établie visant à réduire considérablement les temps de changement de série.

Composition du temps de changement de série pour les mélangeurs

Vidange des résidus de la cuve de mélange

Déchargement complet du lot précédent. Grâce à leur fond conique et à leur conception présentant peu d’espaces morts, les mélangeurs adaptés offrent un haut degré de vidange et réduisent ainsi l’effort de nettoyage.

Nettoyage

Élimination des résidus de produit pour éviter les contaminations croisées, en particulier dans les applications alimentaires, pharmaceutiques et chimiques :

• Nettoyage à sec : aspiration, soufflage ou balayage des résidus
• Nettoyage humide (WIP/CIP) : systèmes automatisés de nettoyage ou de lavage en place (CIP) avec buses de pulvérisation, rinçage et séchage ultérieur

Séchage après nettoyage humide

Garantir un état sec et adapté au produit avant le chargement de nouvelles lots de poudre.

Changement d’outils et de composants

Remplacement ou adaptation des organes de mélange, des joints d’étanchéité ou des robinetteries de sortie afin d’optimiser le processus pour d’autres caractéristiques du produit.

Paramétrage du système de commande

Chargement de la nouvelle recette dans le système de commande, réglage des vitesses de rotation, des temps de mélange, du contrôle de la température et, le cas échéant, d’autres étapes du processus telles que la dispersion ou la granulation.

Essai de fonctionnement et validation de la qualité

Essai de fonctionnement pour vérifier le bon fonctionnement et l’étanchéité, contrôles en cours de processus si nécessaire (tels que l’homogénéité et l’humidité), ainsi que validation de l’installation pour la production du nouveau lot conforme aux spécifications.

En fonction des caractéristiques du produit – par exemple collant, hygroscopique, toxique ou allergène –, les processus de nettoyage et de contrôle peuvent représenter une part nettement plus importante du temps total de préparation.

Influence de la conception sur le temps de préparation

Par rapport à de nombreux systèmes de mélange horizontaux, les mélangeurs verticaux offrent des avantages de conception qui ont un impact positif sur le temps de préparation :

• degré de vidange élevé grâce à la géométrie conique ou en entonnoir de la cuve
• bonne accessibilité par le haut grâce à de grandes portes d’inspection et de nettoyage pour les contrôles manuels et les opérations de nettoyage
• surfaces d’adhérence réduites grâce à des outils de mélange centraux et à des surfaces principalement verticales, ce qui diminue les dépôts de poudre et les besoins en nettoyage
• compatibilité CIP et WIP avec un équipement adapté, ce qui permet des processus de nettoyage automatisés et reproductibles nécessitant peu de personnel

Une conception hygiénique rigoureuse – surfaces polies, absence d’espaces morts, aucune surface d’appui horizontale, concepts de joints et de brides adaptés – réduit encore davantage les temps de nettoyage et d’inspection tout en améliorant la facilité de nettoyage et la sécurité du produit.

Importance économique et optimisation

Importance pour la productivité et le Taux de Rendement Global (TRG)

Le temps de changement de format est un levier essentiel pour le Taux de Rendement Global. Chaque minute d’arrêt du mélangeur due aux opérations de changement de format réduit le temps de production net disponible, tandis que les coûts fixes continuent de courir.

Exemple : quatre changements de produit par jour, avec un temps de changement de format de 60 minutes chacun, représentent 240 minutes, soit quatre heures d’arrêt par jour. Une réduction à 40 minutes par changement libère 80 minutes de temps de production supplémentaire par jour – sans investissement dans une capacité de production supplémentaire.

Avantages des temps de changement d'équipement courts

• une plus grande flexibilité : production rentable de petits lots et changements fréquents de produits, par exemple pour des recettes personnalisées ou des produits saisonniers
• réduction des coûts de fabrication : la réduction des temps d’arrêt diminue les coûts unitaires, car les coûts fixes liés aux installations et au personnel sont répartis sur un volume de production plus important
• réactivité accrue : la production peut s’adapter rapidement aux exigences du marché, aux pénuries d’approvisionnement ou aux modifications de recettes
• amélioration de l’hygiène et de la sécurité des produits : des processus de changement de format et de nettoyage standardisés et efficaces minimisent la contamination croisée
• Sécurité au travail et ergonomie : des mélangeurs facilement accessibles et conçus dans le respect des normes d’hygiène, dotés de systèmes de changement rapide et de solutions de nettoyage automatisées, réduisent les tâches physiquement pénibles

Mesures d’optimisation typiques

• Méthodologie SMED : analyse systématique et séparation des opérations de préparation internes et externes, standardisation des processus, réduction des gestes manuels et des temps de déplacement
• Systèmes de nettoyage automatisés : buses de pulvérisation intégrées, cycles de lavage programmés et phases de séchage définies pour des résultats de nettoyage reproductibles
• Gestion des recettes et des paramètres via le système de commande et les systèmes de production de niveau supérieur : gestion centralisée et chargement rapide des recettes de production, réglage automatique des paramètres de processus et documentation des changements de lots
• Systèmes de changement rapide : systèmes de montage sans outil ou nécessitant peu d’outils pour les organes de mélange, les joints et les raccords de sortie

• Planification intelligente de la production : séquençage des ordres de fabrication selon les familles de produits, les couleurs ou les exigences d’hygiène, afin de ne procéder à des nettoyages fastidieux qu’en cas de réelle nécessité

   

Termes associés

durée de l’ordre, changement de lot, CIP et WIP, OEE, SMED, contamination croisée, temps d’arrêt.

Lors de la conception et de l’évaluation des mélangeurs, il convient de toujours exiger, outre la qualité du mélange proprement dite, une présentation transparente des temps prévus de préparation, de vidange et de nettoyage. Ces temps influencent souvent davantage les coûts d’exploitation à long terme, la flexibilité et le taux d’utilisation économique global de l’installation que le prix d’achat.