Cycle PDCA / PDSA

Objectif

Le cycle PDCA conduit un changement comme une expérience. On écrit ce que l'on va faire, ce que l'on en attend et comment on lira les observations, puis on recommence: le résultat vient du nombre de tours.

Son livrable est un registre de cycles: une ligne par tour porte la théorie mise à l'épreuve, la prédiction chiffrée, l'observation, l'écart entre les deux et la décision. Ce registre rend la décision traçable. Il accumule aussi ce que le service a appris sur son propre processus, y compris par les tours qui ont démenti la prédiction.

La boucle tranche une question: notre théorie du problème tient-elle devant la mesure? Un tour qui répond non a rendu ce qu'on lui demandait.

Usage

Quand l'utiliser

• Théorie du problème formulée mais jamais vérifiée: le tour la met à l'épreuve sur une observation datée.
• Changement dont l'effet reste incertain: l'essai dit ce qu'il produit avant qu'on l'étende.
• Essai possible sur un périmètre réduit: un guichet et deux semaines coûtent moins que la généralisation qu'ils évitent.
• Résultat mesurable en jours ou en semaines: la boucle vaut ce que vaut son délai de retour.
• Processus déjà mesuré: un indicateur existant donne la base de comparaison.
• Équipe qui relève elle-même l'observation: la mesure se prend sur le processus, pas dans un rapport mensuel.
• Climat où un tour qui échoue se rapporte sans conséquence: la prédiction démentie est l'information la plus utile du tour.
• Équipe distribuée disposant d'un registre partagé: la prédiction écrite avant l'action tient la boucle à distance.
• Amélioration tenue à la cadence: le cycle est l'unité de base du Toyota kata et des démarches d'amélioration continue.

Quand ne pas l'utiliser

• Décision unique et irréversible: aucun essai réduit n'est possible, prendre l'analyse décisionnelle, qui pèse les options contre des critères.
• Cause du problème encore inconnue: le temps Plan demande une théorie, la construire d'abord par l'analyse des causes racines.
• Aucune mesure du fonctionnement actuel: le temps Study n'a rien à comparer, établir la base par l'analyse des processus.

Description

La boucle à trois temps de Shewhart

Walter Shewhart publie la forme d'origine en 1939, dans Statistical Method from the Viewpoint of Quality Control. Elle tient en trois temps: spécification, production, inspection. Shewhart en donne lui-même l'équivalence, page 45.

«Ces trois étapes doivent tourner en cercle au lieu de suivre une ligne droite [...]. La spécification, la production et l'inspection correspondent respectivement à la formulation d'une hypothèse, à la conduite d'une expérience et au test de cette hypothèse. Les trois étapes forment un processus scientifique dynamique d'acquisition de connaissance.»

Deming a édité les conférences dont ce livre est issu. L'argument qu'il défendra pendant quarante ans y est déjà: l'inspection ne relève pas la conformité d'une pièce, elle met à l'épreuve l'hypothèse qui a produit la spécification.

La roue de 1950 et l'acronyme de 1951

En 1950, la JUSE invite Deming à donner un séminaire de huit jours aux dirigeants et aux ingénieurs japonais. Il y présente une roue à quatre temps: concevoir le produit, le fabriquer et l'éprouver en production comme en laboratoire, le mettre sur le marché, puis l'éprouver en service par une étude de marché avant de le reconcevoir. Il insiste: les quatre temps tournent sans arrêt. Les Japonais la nomment roue de Deming.

L'acronyme PDCA, lui, n'est pas de Deming. D'après Moen et Norman, des dirigeants japonais refondent la roue en Plan-Do-Check-Act après le séminaire de 1950. Masaaki Imai le rapporte en 1986 dans Kaizen sans nommer personne, et la paternité n'a jamais été revendiquée. Kaoru Ishikawa redéfinit encore les quadrants en 1985, en logeant la fixation d'objectifs et la formation à l'intérieur de Plan et de Do.

Deming reprend sa propre version en 1986 dans Out of the Crisis, sous la forme d'une procédure en six temps, puis la fixe en 1993 dans The New Economics sous le nom de Shewhart Cycle for Learning and Improvement. Le temps qui suit l'exécution y porte le libellé Study: Examine the results. What did we learn? What went wrong?

Les quatre temps

Deming énonce les quatre temps en 1993 dans The New Economics.

1. Plan: planifier un changement ou un essai visant une amélioration.
2. Do: exécuter le changement ou l'essai, de préférence à petite échelle.
3. Study: examiner les résultats. Qu'avons-nous appris? Qu'est-ce qui n'a pas marché?
4. Act: adopter le changement, l'abandonner ou refaire un tour sous d'autres conditions.

La version de 1986 charge le temps Plan d'un second travail: décider comment les observations seront utilisées. Le plan nomme la mesure, la personne qui la relève, la population et la période, puis il écrit la règle de décision du temps Act: à quel résultat le changement est adopté, à quel résultat il est abandonné, à quel résultat le tour recommence sous d'autres conditions. La règle écrite au temps Plan se lit au temps Act. Écrite au temps Act, elle se négocie.

Sur cette même version de 1986, Deming ajoute une note qui vaut pour chaque temps: chacun peut demander l'appui de la méthode statistique, pour l'économie et pour la vitesse. Cet appui protège aussi des conclusions fausses que produit un essai où l'on n'a ni testé ni mesuré les effets des interactions entre facteurs.

Abandonner est une issue de plein droit, au même titre qu'adopter. Un cycle dont la seule sortie prévue est le déploiement n'est plus une expérience.

Check ou Study

Le PDCA japonais de 1951 tient en quatre lignes, que Moen et Norman reproduisent.

1. Plan: définir un problème, formuler des hypothèses sur ses causes et sur ses solutions.
2. Do: mettre en œuvre une solution.
3. Check: évaluer les résultats.
4. Act: standardiser la solution si les résultats satisfont, revenir au temps Plan sinon.

Ce Check évalue les résultats sans second terme auquel les comparer, et cet Act ne connaît que deux issues. L'abandon, que la version de 1993 pose comme une sortie de plein droit, n'y figure pas.

L'ASQ, l'organisme professionnel américain de la qualité, enseigne toujours la forme populaire sous le nom PDCA: repérer une occasion et planifier un changement, l'essayer à petite échelle, examiner l'essai et en analyser les résultats, puis agir sur ce qui a été appris, soit étendre le changement s'il a fonctionné, soit refaire un tour avec un autre plan. L'organisme met déjà dans son propre Check les mots «identify what you've learned»: identifier ce que vous avez appris. C'est le vocabulaire de Deming. La pratique courante mêle les deux formes.

Deming refusait cette fusion. Il prévenait ses auditoires que la forme PDCA est inexacte parce que le mot anglais check veut dire retenir. Moen et Norman le rapportent. Le W. Edwards Deming Institute en énonce la conséquence pratique: Check porte sur la réussite ou l'échec d'une mise en œuvre, là où Deming voulait qu'on prédise le résultat, qu'on étudie le résultat obtenu et qu'on compare les deux pour réviser la théorie.

L'équipe lit la distance entre les deux termes. C'est ce que Deming appelle apprendre.

Le 19 août 1980, lors d'une table ronde du GAO, le General Accounting Office des États-Unis, on interroge Deming sur le rapport entre le plan-do-check-act des cercles de qualité et sa roue concevoir-fabriquer-vendre-éprouver. Il répond: «Elles n'ont aucun rapport l'une avec l'autre.» Il décrit ensuite sa propre roue comme un plan pour la direction, et le cercle de qualité comme un groupe de personnes qui traitent les défauts rencontrés au niveau local. La séparation qu'il pose est une affaire d'altitude dans l'organisation, non de troisième temps. Dans une lettre de 1990 à Ronald Moen: «appelez-le PDSA, pas la corruption PDCA». Dans une lettre de 1991: «Ce que vous proposez n'est pas le cycle de Deming. J'ignore d'où vient le cycle que vous proposez. Comment le PDCA a pu naître, je l'ignore.» Ronald Moen et Clifford Norman rapportent ces trois prises de position dans «Circling Back», paru dans Quality Progress en 2010.

La prédiction écrite avant l'action

Le temps Study repose sur une condition: le plan doit énoncer une prédiction. Moen, Nolan et Provost posent cette règle en 1991. Sans elle, l'étude n'a qu'un terme, et elle retombe dans le check quel que soit le nom de l'étape.

Une prédiction est un chiffre, avec une direction, une grandeur, une mesure qui existe déjà et une période. «Le taux de relance passera de 38% à moins de 15% sur les demandes du mois» est une prédiction: une observation peut la démentir. «Le nouveau formulaire améliorera la qualité des demandes» est un souhait, et rien ne peut le contredire.

L'écart entre le chiffre prédit et le chiffre relevé mesure la distance entre ce que l'équipe croit du processus et son fonctionnement réel. C'est le produit du tour. Moen, Nolan et Provost disent pourquoi: constater qu'un changement a produit un gain pendant l'essai ne suffit pas. L'équipe devra dire s'il tiendra dans les conditions qu'elle rencontrera ensuite, et cette extrapolation demande une théorie que seule une prédiction met à l'épreuve.

Langley, Nolan et Nolan attachent en 1994 trois questions en amont de la boucle, sous le nom de Model for Improvement: que cherchons-nous à accomplir, comment saurons-nous qu'un changement est une amélioration et quel changement pouvons-nous faire qui produira une amélioration? La deuxième oblige à nommer la mesure avant de toucher au processus. Une prédiction s'écrit sur cette mesure. Moen et Norman rapportent ces deux apports.

La descendance du cycle

Toyota adopte le PDCA à partir de 1961, avec le contrôle de la qualité à l'échelle de l'entreprise. Selon Art Smalley, la boucle y devient la discipline de raisonnement attendue de tout responsable et de tout chef d'équipe, plutôt qu'un outil réservé à la fonction qualité.

Le Toyota kata fait du cycle son unité de progression: chaque pas vers la condition cible est un tour, et la carte du coach demande l'attente écrite avant l'action. Le DMAIC et le QC Story reprennent la même boucle en y ajoutant des étapes nommées et des livrables. Le cycle reste la forme la plus petite qui soit complète, et un tour se conduit en un après-midi quand le sujet s'y prête.

Les fautes qui vident le cycle

La prédiction écrite après coup est la faute la plus fréquente et la plus difficile à repérer une fois le registre rempli. Le tour se déroule, le chiffre tombe, quelqu'un renseigne la colonne «attendu» avec une valeur voisine. La boucle rend alors un taux de réussite parfait qui n'a rien testé. La parade tient à une date: la prédiction porte celle du jour où le tour a commencé.

Le check conservé sous le nom Study ne change rien tant que la question posée en séance reste «est-ce que cela a marché?». La parade tient à l'ordre de lecture: en séance, on lit la prédiction à voix haute avant l'observation, et la comparaison à deux termes s'impose par l'ordre plutôt que par le nom de l'étape.

Un tour unique est un essai, pas la technique. Le premier sert surtout à savoir quelle théorie tester ensuite. La valeur arrive au deuxième tour ou au troisième, quand les écarts successifs dessinent où le processus résiste. Deming l'écrit dans sa propre procédure. Sa version de 1986 compte six temps et ne porte aucun temps Act: elle ne prévoit pas de sortie, seulement la reprise. Ses deux derniers temps demandent de répéter le premier avec les connaissances accumulées, puis le deuxième et ainsi de suite.

L'exécution en vraie grandeur coûte deux fois. Un changement qui se révèle mauvais a été payé partout, et les conditions d'un déploiement complet font bouger trop de variables à la fois pour que l'écart s'attribue encore au changement. C'est pourquoi Deming écrit «de préférence à petite échelle».

Le cycle rempli pour le comité de pilotage perd la boucle: quatre quadrants sur une diapositive, renseignés une fois le travail terminé, décrivent un projet achevé dans un vocabulaire d'amélioration continue.

Le registre absent ruine la série. Le deuxième tour recommence le premier et personne ne peut relire dix tours d'affilée. Ce que l'équipe a appris repart alors avec la personne qui s'en souvenait.

Considérations IA

Un assistant tient le registre. Après une séance, on lui dicte le tour, et il en range chaque élément dans sa colonne. Il signale ensuite les lignes où la prédiction porte la même date que l'observation. C'est la trace mécanique de la prédiction écrite après coup.

Il sert aussi de contradicteur sur l'écart. Devant un résultat qui dément la prédiction, un modèle énumère des explications rivales que l'équipe ne voit plus, et il dit si la taille de l'essai soutient la conclusion qu'on veut en tirer. Sur 74 demandes, un écart de deux points reste dans le bruit.

La prédiction, elle, doit rester celle de l'équipe. Un modèle interrogé sur l'effet attendu d'un changement rend une fourchette argumentée, que l'équipe est tentée de recopier. Le tour ne met alors plus à l'épreuve ce que l'équipe croyait, donc il ne corrige plus sa théorie. L'usage utile est inverse: l'équipe écrit sa prédiction d'abord, puis demande au modèle la sienne, et l'écart entre les deux se discute avant l'exécution.

L'observation lui échappe. Interrogé sur un processus qu'il n'a pas vu, un modèle rend des valeurs plausibles. Une observation inventée fausse l'écart, donc la théorie révisée, donc tous les tours suivants. La décision du temps Act lui échappe de même, parce qu'adopter ou abandonner engage des personnes et un budget.

Exemples

Le contrôle des habitants d'une commune vaudoise délivre des attestations de domicile. Une partie des demandes arrive incomplète et déclenche une relance auprès du demandeur. Le registre porte les deux premiers tours.

Le tour qui a le plus rendu est le premier, celui dont la prédiction est fausse. Il a coûté un guichet et deux semaines, et il a écarté une explication que le service tenait pour acquise depuis des années. Un check l'aurait enregistré comme un essai manqué. La ligne «écart» porte au contraire la théorie suivante, déjà écrite: la cause n'est pas le champ vide mais la pièce absente.

Visualisations

Le cycle est une boucle, et le litige porte sur un seul de ses quatre temps. Un schéma le montre d'un regard: les quatre arcs, le sens de rotation et le troisième arc à double étiquette. Une grille de lignes et de colonnes ne dirait pas que la figure tourne. La filiation appelle elle aussi un schéma, parce que son information est une bifurcation: la branche de l'acronyme part en 1951 et la ligne de Deming continue ailleurs jusqu'en 1993. La comparaison de Check et de Study se lit critère par critère et reste un tableau. Le registre de cycles est un tableau lui aussi, et il se montre rempli plutôt que décrit.

Coût

Outils

Une colonne sur un tableau d'amélioration affiché près du processus suffit à tenir le registre, et la prédiction y devient publique avant l'exécution.

Un tableur tient bien la série, avec la date de chaque tour. Il devient nécessaire dès que l'on veut relire dix tours pour voir où le processus a cédé et où il résiste encore.

Le tableau de l'apprenant du Toyota kata porte un registre de cycles PDCA déjà découpé. La feuille de résolution de problème A3 consigne l'aboutissement d'une série sur une page unique, quand il faut la porter devant une direction.

Une carte de contrôle sépare un déplacement réel de la variation ordinaire du processus. La note de Deming appelle cet appui. La carte devient indispensable dès que l'écart prédit est du même ordre de grandeur que le bruit de la mesure.

Un outil de suivi de tâches accueille mal les tours. Le ticket n'a pas de champ pour la prédiction, et le tour y redevient une tâche à exécuter. Qui tient malgré tout ses cycles dans Jira ou Azure DevOps ajoute ce champ avant d'ouvrir le premier ticket.

Sources

• Shewhart, Walter A. (1939), Statistical Method from the Viewpoint of Quality Control: la boucle à trois temps et l'équivalence entre spécification, production, inspection et hypothèse, expérience, test de l'hypothèse, page 45.
• Deming, W. Edwards (1986), Out of the Crisis, MIT Press: la procédure en six temps, sans temps Act, ainsi que la note sur l'appui de la méthode statistique, page 88, tels que Moen et Norman les reproduisent.
• Deming, W. Edwards (1993), The New Economics for Industry, Government, Education, MIT Press: le Shewhart Cycle for Learning and Improvement et le libellé des quatre temps, tels que Moen et Norman les reproduisent. Moen (2009) donne la page 135.
• Moen, Ronald et Norman, Clifford (2010), «Circling Back», Quality Progress, ASQ: la filiation complète de 1939 à 1993, le PDCA japonais de 1951 d'après Imai, la redéfinition d'Ishikawa de 1985, l'avertissement de Deming sur le mot check et les trois prises de position contre l'acronyme, avec leurs dates.
• Moen, Ronald (2009), «Foundation and History of the PDSA Cycle», Asian Network for Quality, Tokyo: la version longue de la même filiation, avec la suite des figures de chaque version du cycle.
• The W. Edwards Deming Institute, «PDSA Cycle»: la conséquence pratique de la différence entre Check et Study, ainsi que les quatre temps en langue courante.
• American Society for Quality, «PDCA Cycle»: la forme enseignée par l'organisme professionnel, avec le détail de ses quatre étapes.
• Moen, Ronald, Nolan, Thomas et Provost, Lloyd (1991), Improving Quality Through Planned Experimentation, McGraw-Hill, p. 11: l'obligation d'énoncer une prédiction au temps Plan et la raison de cette obligation, telles que Moen et Norman les rapportent.
• Langley, Gerald, Nolan, Kevin et Nolan, Thomas (1994), «The Foundation of Improvement», Quality Progress, juin 1994, p. 81: le Model for Improvement et ses trois questions, tels que Moen et Norman les rapportent.
• Smalley, Art, «PDCA», Art of Lean: l'adoption par Toyota à partir de 1961 et le PDCA comme discipline de raisonnement attendue de tout responsable.