L’amélioration de l’efficacité de l’emballage nécessite une attention particulière à l’ergonomie, à la facilité d’assemblage et à la rentabilité.

L'automatisation transforme le fonctionnement des centres de distribution traditionnels, les entreprises cherchant de nouvelles façons d'optimiser leur efficacité, d'améliorer la précision des commandes et de répondre à la demande des clients. Lorsqu'on parle de technologie automatisée, on pense généralement aux robots, aux véhicules de guidage automatisés et aux systèmes de prélèvement et de placement. Mais les structures plus petites et plus simples, conçues pour s'interfacer avec les systèmes de haute technologie, sont tout aussi importantes. Leur conception présente également ses propres défis.

Preuve en est, l'intégrateur de systèmes FUYU, Inc. a récemment conçu une solution simple, mais à grande échelle, pour améliorer l'efficacité d'un module de préparation de commandes d'emballage existant dans un entrepôt. Malgré des contraintes de conception complexes, l'entreprise a créé une structure porteuse qui se monte sous le module existant et intègre un agencement de contreplaqué, d'extrusions d'aluminium et de roulements linéaires. Cette réalisation a nécessité une attention particulière à l'ergonomie, à la facilité d'assemblage et à la rentabilité.

Défis d'ingénierie

Dans cette application récente, un centre de distribution automatisé de colis cherchait à améliorer ses modules d'emballage. Chaque module est composé de quatre goulottes qui acheminent les colis du haut du système jusqu'à l'opérateur du poste. Ce dernier est informé d'une commande et peut ensuite la prélever, l'emballer et la placer sur un tapis roulant sous les goulottes. Le client souhaitait intégrer des plateformes de support à cette structure existante, permettant aux opérateurs d'emballer les commandes terminées.

Quelques solutions ont été initialement proposées, notamment une nacelle élévatrice à ciseaux, une étagère escamotable et un chariot motorisé à roues. Cependant, tous ces systèmes fonctionneraient indépendamment du module existant, sans interface mécanique avec celui-ci. Ces idées ont finalement été abandonnées, car trop coûteuses ou génératrices de problèmes ergonomiques, obligeant les opérateurs, par exemple, à se contorsionner, risquant ainsi de se blesser.

FUYU a finalement résolu ces problèmes grâce à une conception simple qui se connecte au module et utilise même ses trous de boulons existants. Pour la surface de travail, les ingénieurs ont créé des tables en contreplaqué robuste, recouvertes de plastique ABS. Ces plateaux en ABS, découpés au jet d'eau, ont servi de gabarit pour le fraisage des tables dans le contreplaqué. Les tables ont ensuite été montées sur un coulisseau linéaire, lui-même simplement fixé dans un profilé d'aluminium standard.

De là, les ouvriers peuvent déplacer une table le long des goulottes jusqu'à l'endroit souhaité, comme un poste de pose de ruban adhésif. Bien qu'il y ait une table pour quatre modules, les tables peuvent se déplacer librement sur un maximum de 12 modules, maximisant ainsi la flexibilité de conception et minimisant le nombre de tables à installer.

Ingénierie structurelle requise

Le succès de la solution FUYU est dû en partie à la flexibilité dont ont fait preuve les ingénieurs tout au long du processus de conception. Par exemple, il est devenu évident qu'une barre latérale de 2,5 cm x 2,5 cm ne permettrait pas de supporter les charges de moment créées par le poids des colis sur les plateaux. Un colis de 45 kg placé au bout d'une table créerait une charge de 272 kg sur la structure porteuse, expulsant le roulement du rail arrière. Pour garantir la résistance du système à ces charges, les ingénieurs ont d'abord effectué un essai par éléments finis (AEF) afin d'analyser et de comparer les contraintes du système sous charge à l'aide d'une barre latérale de 2,5 cm x 2,5 cm et de 2,5 cm x 5 cm. Alors que la barre de 2,5 cm x 2,5 cm fléchissait, les ingénieurs ont constaté que la barre de 2,5 cm x 5 cm pouvait supporter les charges élevées des colis lourds. Ils ont donc intégré ce nouveau composant à leur conception.

Conçu pour l'assemblage

La solution de FUYU a permis de surmonter plusieurs contraintes de conception, toutes imposées par la structure d'emballage existante. Les ingénieurs ont notamment dû trouver un moyen de fixer les tables à la structure sans perçage supplémentaire ni écrous en T. Outre leur coût plus élevé que les glissières en aluminium, l'intégration d'écrous en T aurait représenté un véritable casse-tête logistique. Les ingénieurs ont donc conçu des barres pré-percées et taraudées qui, une fois insérées dans les profilés, s'alignaient facilement avec les 4 000 trous de boulons existants du rail.

Il était également important que la conception maintienne une certaine hauteur afin de ne pas gêner le convoyeur sous le module de préparation une fois celui-ci fixé. La solution de FUYU n'a augmenté que de quatre pouces l'espace vertical entre le module et le convoyeur situé en dessous.

Économies de coûts

De plus, contrairement au chariot motorisé à roues initialement proposé, la conception finale de FUYU ne comportait aucune pièce mobile complexe. Elle intégrait une structure simple et peu encombrante, fixée au module de préparation existant à l'aide des éléments de structure, des trous de boulon et des supports de la structure existante pour une intégration transparente, réduisant ainsi les coûts de mise en œuvre globaux de 40 %.