La formation des cellules (FC) de production se traduit par le groupement des produits en familles et le partage des machines en sous-groupes. Le traitement de ce problème devient plus complexe en présence de gammes alternatives. Dans ce contexte, nous proposons une nouvelle approche qui traite ce problème en deux niveaux. Le premier niveau porte sur l'application de la méthode des plans d'expériences, l'objectif étant de choisir, pour chaque produit, la gamme préférentielle permettant l'optimisation des indicateurs de performance de FC. En plus, ce niveau de traitement permet une analyse de la sensibilité de la solution finale ignorée par les techniques antérieures de la FC. Nous avons proposé et justifié un nouvel indice de la FC défini par le pourcentage de conservation des données de la matrice d'incidence initiale. Le second niveau de traitement consiste à appliquer la méthode de la FC basée sur l'analyse des corrélations statistiques entre les différents produits et machines. Pour expliquer l'approche proposée, nous avons détaillé deux exemples numériques. Les résultats d'une analyse comparative appliquée à des problèmes reconnus en littérature, ont permis de valider l'approche proposée.