Robotique, automatisation et réalité augmentée dans les entrepôts

Publié par Sebouh Akhikian, CPI on 12 janvier, 2021
( Dernière mise à jour le 16 avril, 2021)
Sebouh Akhikian, CPI

Les entrepôts ont longtemps été opérés de façon traditionnelle. À toutes les étapes du processus d’entreposage, les employés devaient manuellement ou mécaniquement déplacer les produits. Au fil des décennies, l’automatisation a pris de plus en plus de place dans l’industrie de la manutention. Dans les années 1960, une compagnie d’équipement de manutention japonaise, Daifuku, a réduit ses coûts de production en développant le premier système d’entreposage automatisé au Japon. Il y a également eu l’implantation d’un bras robotisé aux États-Unis durant la même période. Puisque certains craignaient que ces robots prennent leur emploi, les bras robotisés ont d’abord été introduits sur le marché en tant que solution de rechange aux tâches dangereuses, comme le soudage et la manutention de charges lourdes. De nos jours, de nombreuses technologies sont développées pour l’industrie de l’entreposage. La recherche continuelle de nouvelles solutions aux limites engendrées par les manipulations physiques mène à de nombreuses innovations dans le domaine.

Aux États-Unis, environ 70% des entrepôts fonctionnent de façon non-automatisée, alors que les autres sont semi-automatisés ou entièrement automatisés*. À l’instar de l’industrie manufacturière et de l’industrie du transport, qui ont adopté ces nouvelles technologies et ont évolué avec celles-ci, l’industrie de la manutention a le potentiel de suivre une évolution similaire. Cependant, s’adapter aux changements n’est pas toujours facile, et l’automatisation n’a pas que des avantages. Les employés doivent régulièrement recevoir de la formation sur l’utilisation de l’équipement automatisé. Puisque ce dernier nécessite de la programmation, on peut aussi difficilement l’adapter aux besoins changeants. L’équipement automatisé nécessite aussi un entretien régulier, ce qui cause des temps d’arrêt. Toutefois, le principal inconvénient de l’automatisation est son coût initial élevé. Cet obstacle financier empêche certaines compagnies d’incorporer ces technologies à leur entrepôt.

Dans l’industrie de l’entreposage, on utilise ces technologies afin de permettre la réduction des coûts, l’uniformisation et l’accélération des opérations ainsi que l’amélioration de l’expérience des employés, de la qualité et de la sécurité. Les nouvelles technologies arrivent à accomplir tout cela grâce à la réduction des incidents, à la maximisation de l’espace au sol, à la diminution des travaux physiques ardus et à l’amélioration du flux de production, de la gestion des stocks et de la préparation des commandes. Dans cet article, vous découvrirez de quelles façons on teste et utilise l’automatisation, la robotique et la réalité augmentée dans l’industrie de la manutention.

Utilisation de bras robotisés dans les industries manufacturière et de l’entreposage

Figure 1: bras robotisé de Hitachi

Actuellement, il existe différents types de bras robotisés qui sont utilisés dans diverses industries. Ces robots ont de nombreuses applications en milieu de travail. Par exemple, dans les chaînes de production, on se sert considérablement de bras robotisés pour l’assemblage, la peinture et le soudage. Dans l’industrie de l’entreposage, on les utilise plutôt pour optimiser la palettisation, la collecte, le tri et l’emballage de produits. Ces robots permettent de réduire les erreurs, d’augmenter la vitesse de production, de diminuer les mouvements répétitifs et les activités exigeantes pour les employés, etc. À titre d’exemple, certaines compagnies de boissons s’en servent pour l’empilage de leurs produits sur des palettes. Ainsi, la palettisation des boissons se fait de façon rapide et uniforme, et les employés n’ont pas à effectuer ce travail laborieux. De plus, de petits bras robotisés ont été conçus pour potentiellement réaliser les mêmes tâches que les employés qui préparent les commandes. Cependant, plusieurs de ces nouveaux produits sont encore en cours d’essai.

La réalité augmentée, un outil de formation

lunettes intélligentes
Figure 2: lunettes intélligentes
Smart glasses wearers view
Figure 3: exemple de vision avec des lunettes intelligentes

Puisque 70% des entrepôts opèrent toujours de façon traditionnelle, l’une des tâches les plus exigeantes et coûteuses demeure pour eux l’exécution des commandes. Comme le taux de roulement du personnel est habituellement de 25% dans un entrepôt*, on peut compenser le problème continuel que la formation des nouveaux employés engendre en accélérant celle-ci à l’aide de lunettes intelligentes (en utilisant la réalité augmentée). Ces dernières offrent une expérience d’apprentissage intuitive et donc une intégration plus rapide des employés. Les lunettes intelligentes extraient les renseignements à partir du système de gestion d’entrepôt et les affichent grâce à l’affichage tête haute (figure 3). Elles peuvent afficher une carte qui montre le chemin optimal à travers l’entrepôt vers la destination de leur utilisateur lorsque l’on indique l’allée et la travée où se trouve le produit désiré. Lors de la collecte de marchandises, ces lunettes projettent une image afin de valider que l’on a pris le bon produit. Si ce n’est pas le cas, elles vont indiquer un message d’erreur grâce à l’affichage tête haute. Les lunettes intelligentes remplacent également les scanneurs à main et les copies papier lorsque l’on doit localiser, scanner, classer ou déplacer des marchandises. Dans certains cas, ces lunettes ont permis une augmentation de 15% de l’efficacité du processus de collecte de produits*.

Rack Damage Assessment Guide

Automatisation de la gestion des stocks à l’aide de drones

Drone qui scanne les codes-barres
Figure 4: drone qui scanne les codes-barres dans un entrepôt

Depuis les dix dernières années, les drones ont gagné en popularité. Ils ont maintenant de nombreuses applications commerciales, dont la livraison de marchandises. Toutefois, l’utilisation des drones pour la livraison commerciale comporte des obstacles importants, comme les conditions météorologiques instables, la réglementation aérienne sévère (qui varie en fonction du territoire) et les capacités de chargement limitées. Toutefois, on évite ces obstacles lorsque l’on utilise les drones à l’intérieur d’un bâtiment, car il s’agit d’un environnement où les conditions sont contrôlées et où la réglementation est moins restrictive. De plus, les drones d’intérieur ont de nombreuses applications intéressantes qui peuvent contribuer à faire économiser du temps et à réduire le nombre de tâches dangereuses effectuées par les employés.

Tout d’abord, les drones peuvent être utiles lors de certaines tâches de surveillance. De plus en plus utilisés, les drones d’intérieur peuvent s’élever à des hauteurs importantes et atteindre des endroits difficiles d’accès. Ils peuvent ainsi offrir un meilleur point de vue pour observer des éléments de l’entrepôt que l’on ne peut pas apercevoir à partir du sol, comme le positionnement des palettes, les dégagements ainsi que d’autres renseignements sur les marchandises dans les systèmes d’entreposage. Cependant, puisque les drones d’intérieur ont une faible autonomie de batterie et qu’ils n’arrivent pas à accéder à l’intérieur des systèmes de palettiers, leurs applications sont encore quelque peu limitées ou incommodes. Néanmoins, les drones sont une solution robotisée intéressante pour le dénombrement des stocks (prise d’inventaire). Ces appareils fournissent une rétroaction en direct, et on peut les intégrer au système de gestion d’entrepôt. La prise d’inventaire physique est une tâche laborieuse et chronophage qui peut être réalisée par des drones. Ces derniers parcourent les allées de l’entrepôt pour scanner les codes-barres, les codes QR et les textes afin de recueillir les informations nécessaires.

Dans certains cas, on a même constaté que les drones étaient 20 fois plus rapides que les méthodes traditionnelles*. Cependant, il faut mentionner que les drones fonctionnent seulement avec les palettiers à simple profondeur puisqu’ils n’arrivent pas à scanner derrière la première rangée de produits. Par conséquent, en plus d’être visibles et intacts (n’avoir aucun dommage), les renseignements des produits à scanner doivent faire face à l’extérieur du système d’entreposage afin que les drones puissent les reconnaître. Les drones ne tiennent pas compte des palettes dont l’étiquette se trouve face au fond du palettier.

Manutention de palettes à l’aide de véhicules à guidage automatique (VGA)

VGA à leur borne de recharge
Figure 5: VGA à leur borne de recharge
VGA et leurs itinéraires prédéterminés
Figure 6: VGA et leurs itinéraires prédéterminés

Les VGA sont des porte-charges qui ne requièrent pas d’opérateur ni de conducteur pour se déplacer le long du plancher où ils suivent une trajectoire prédéterminée. Ces véhicules s’orientent à l’aide de nombreuses technologies de guidage, dont les bandes ou les barres magnétiques au sol, les lasers et les capteurs optiques. Lorsqu’ils possèdent les capteurs adéquats, les VGA peuvent détecter les objets en mouvement (un chariot élévateur ou une personne, par exemple) et s’arrêter afin d’éviter une collision. On peut également les programmer pour qu’ils ne s’arrêtent pas aux passages importants, comme les sorties d’urgence et les portes d’entrée. Les VGA conviennent parfaitement au transport répété de matériel sur de longues distances. Bien que ces véhicules servent particulièrement au transport de matières brutes, de produits, de palettes et de contenants, l’utilisation des VGA pour le chargement des camions devient de plus en plus populaire*.

L’une des utilisations les plus courantes des véhicules à guidage automatique est la manutention de palettes. Par exemple, les systèmes d’entreposage d’Amazon ont recours aux VGA. Leurs véhicules collectent les unités de stockage mobiles qui contiennent les produits nécessaires et les apportent à l’employé responsable de la préparation de la commande. Ainsi, puisque ce dernier n’a pas à se déplacer pour récupérer les éléments d’une commande, il gagne du temps et évite des mouvements inutiles.

Robots mobiles autonomes (AMR)

chariot sans conducteur de Toyota
Figure 7: chariot sans conducteur de Toyota (AMR)

Comment les robots mobiles autonomes diffèrent-ils des véhicules à guidage automatique? Premièrement, bien que les VGA soient très semblables aux AMR, ces derniers ne nécessitent pas de trajectoire prédéterminée. Les AMR ont aussi davantage de capteurs que les VGA pour bien analyser leur environnement et réagir lors d’un changement subit. Contrairement aux VGA, les robots mobiles autonomes s’orientent à l’aide d’une carte pour trouver le trajet le plus rapide et efficace possible pour atteindre leur destination*. Les chariots élévateurs sans conducteur sont considérés comme des AMR, car ils peuvent charger des palettes sans nécessiter de supervision et déterminer le chemin le plus court ou optimal vers leur destination, où ils déchargeront leurs charges palettisées.

Systèmes d’entreposage automatisés

navettes
Figure 8: navettes

Comme leur nom l’indique, les systèmes d’entreposage automatisés traitent de façon automatisée le stockage et l’extraction des produits selon la demande. Autrement dit, ils fonctionnent comme des distributrices automatiques, mais à une plus grande échelle. Ces systèmes réalisent les tâches de recherche et de déplacement à la place des employés, ce qui leur permet d’économiser du temps. De plus, les systèmes d’entreposage automatisés réduisent les risques de dommages à la marchandise et d’erreurs humaines (à cause de stocks mal placés, par exemple). Selon certaines compagnies qui vendent ces systèmes, l’un de leurs avantages est qu’ils sont compacts, ce qui permet d’économiser jusqu’à 85% de la surface de plancher. Cette économie d’espace permet d’améliorer la précision de la préparation des commandes de 99,9%*. Cela permet donc l’amélioration de la gestion des stocks et de la capacité de production tout en réduisant les coûts de main-d’œuvre. Les systèmes d’entreposage automatisés possèdent de nombreuses applications, dont l’entreposage des éléments essentiels à un processus de fabrication, la préparation de commandes et la gestion sécuritaire d’outils, de teintures ou de moules coûteux*. Il est possible d’adapter ce type de systèmes aux besoins précis de son utilisateur. Il existe plusieurs types et configurations de systèmes d’entreposage automatisés. Certains systèmes sont conçus pour apporter à l’opérateur des plateaux entiers de produits ou des bacs individuels, tandis que d’autres lui acheminent uniquement le produit souhaité*.

Présent et futur de votre entrepôt en matière d’automatisation

Même si l’automatisation de votre entrepôt n’est peut-être pas un projet réalisable pour le moment, cela ne veut pas dire que vous ne pouvez pas améliorer l’efficacité de votre production ainsi que la sécurité dans votre entrepôt à l’aide de moyens plus traditionnels. Comme mentionné précédemment, l’une des raisons pour lesquelles l’automatisation s’est implantée dans l’industrie de l’entreposage était l’amélioration de la sécurité. Collaborer avec un spécialiste en solutions de sécurité peut non seulement améliorer la sécurité de votre entrepôt, mais aussi optimiser vos opérations. Puisque la sécurité de vos employés et de votre entrepôt ne peut attendre jusqu’à la prochaine innovation technologique, vous avez la responsabilité d’assurer leur sécurité, et ce, même si vous envisagez déjà l’achat de la prochaine nouveauté révolutionnaire en automatisation, réalité augmentée ou robotique dans l’industrie de l’entreposage. Il est judicieux de se concentrer sur le présent en améliorant ce que l’on peut et de garder l’œil ouvert sur les nouveautés à venir. En général, avant d’investir dans de nouvelles technologies, une compagnie doit peser le pour et le contre, et déterminer s’il s’agit d’un changement réaliste et souhaitable à long terme. En d’autres mots, il ne faut pas prendre à la légère la décision d’automatiser ses opérations.

*Note: Ces liens sont disponibles en anglais seulement.

Thèmes: Sécurité, Blogue, Robotique, Réalité augmentée, automatisation

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