L'amélioration de l'efficacité des emballages nécessitait 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 constamment à optimiser leur efficacité, à améliorer la précision des commandes et à satisfaire la demande client. Lorsqu'on évoque les technologies automatisées, on pense souvent aux robots, aux véhicules à guidage automatique et aux systèmes de prélèvement et de placement. Pourtant, les structures plus petites et plus simples, nécessaires à l'interface avec ces systèmes de haute technologie, sont tout aussi importantes. Leur conception présente d'ailleurs ses propres défis.

Pour illustrer ce point, 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'entrepôt existant. Malgré des contraintes de conception importantes, l'entreprise a créé une structure de support qui se fixe sous le module existant et intègre un assemblage de contreplaqué, de profilés en aluminium et de paliers linéaires ; une réalisation qui 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 souhaitait optimiser ses modules d'emballage. Chaque module est composé de quatre goulottes acheminant les colis du haut du système jusqu'au poste de l'opérateur. Ce dernier est informé de chaque commande et peut alors la prélever, l'emballer et la déposer sur un convoyeur situé sous les goulottes. Le client souhaitait intégrer à la structure existante des plateformes de support permettant aux opérateurs d'emballer les commandes finalisées.

Plusieurs solutions ont été initialement proposées, notamment une plateforme élévatrice à ciseaux, une étagère rabattable et un chariot motorisé à roulettes. Cependant, tous ces systèmes auraient fonctionné indépendamment du module existant, sans interface mécanique avec celui-ci. Ces idées ont finalement été abandonnées en raison de leur coût trop élevé ou de problèmes d'ergonomie, obligeant par exemple les opérateurs à effectuer des mouvements de torsion susceptibles de provoquer des blessures.

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

De là, les opérateurs peuvent déplacer une table le long des goulottes jusqu'à l'endroit nécessaire, par exemple un poste de collage. Bien qu'il y ait une table pour quatre modules, les tables peuvent se déplacer librement sur un maximum de 12 modules, ce qui optimise la flexibilité de conception et réduit 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 apparu clairement que l'utilisation d'une barre latérale de 25 x 25 mm (1 x 1 pouce) ne permettrait pas de supporter les moments de flexion générés par le poids des colis sur les plateaux. Un colis de 45 kg (100 lb) placé à l'extrémité d'une table exercerait une charge de 270 kg (600 lb) sur la structure porteuse, risquant d'arracher le roulement de son rail arrière. Afin de garantir la résistance du système à ces charges, les ingénieurs ont d'abord réalisé une analyse par éléments finis (AEF) pour analyser et comparer les contraintes du système sous charge, en utilisant une barre latérale de 25 x 25 mm (1 x 1 pouce) et une autre de 25 x 50 mm (1 x 2 pouces). Alors que la barre de 25 x 25 mm (1 x 1 pouce) fléchissait, les ingénieurs ont constaté que la barre de 25 x 50 mm (1 x 2 pouces) pouvait supporter les charges importantes 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 dictées par la structure d'emballage existante. Il fallait notamment trouver un moyen de fixer les tables à la structure sans perçage supplémentaire ni utilisation d'écrous en T. Outre le coût plus élevé que celui des glissières en aluminium elles-mêmes, 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 parfaitement avec les 4 000 trous de boulons existants du rail.

Il était également important que la conception préserve une certaine hauteur afin de ne pas gêner le convoyeur situé sous le module de stockage une fois celui-ci installé. La solution de FUYU n'a ajouté que 10 cm à l'espace vertical entre le module et le convoyeur.

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 compacte qui pouvait être fixée au module d'estrade existant grâce aux éléments structurels, aux trous de boulons et aux supports de cette structure, permettant ainsi une intégration parfaite et une réduction des coûts de mise en œuvre de 40 %.