La manutention manuelle des matériaux est fatigante et lente : comment les usines de fabrication peuvent-elles s’équiper à moindre coût ?

Dans les ateliers de fabrication, de nombreux problèmes d’efficacité ne proviennent pas des équipements de traitement eux-mêmes. Ils apparaissent souvent dans une zone facilement négligée : le flux de matériaux.

Les pièces circulent depuis l’entrepôt jusqu’aux postes de travail, depuis l’assemblage jusqu’à l’inspection, puis depuis l’inspection jusqu’à l’expédition. Cela peut sembler une simple question de déplacement d’objets d’un endroit à un autre, mais lorsque la fréquence est élevée, la distance longue et la charge lourde, la manutention devient un obstacle caché au rythme de production.

La manutention manuelle ne prend pas seulement du temps aux employés, mais interrompt également le travail qu’ils effectuent déjà. Cela est particulièrement vrai pour les palettes lourdes, les caisses de matériaux et les pièces semi-finies. Lorsque ces tâches reposent sur des chariots manuels, le transport manuel et des périodes d’attente prolongées, trois problèmes sont susceptibles de survenir :

Premièrement, le rythme de production devient instable.

L’arrivée des matériaux dépend souvent de la planification du personnel et de la rapidité avec laquelle le site réagit.

Deuxièmement, la charge de travail des employés augmente.
La manutention répétée, la marche sur de longues distances, les flexions, les levées et le positionnement des matériaux augmentent tous la fatigue et peuvent également nuire à la sécurité sur site.

Troisièmement, la gestion sur site devient moins transparente.
L’emplacement des matériaux, la fin éventuelle de leur traitement et leur capacité à passer à l’étape suivante sont autant de questions qui nécessitent des enregistrements clairs. En l’absence d’un suivi systématique, des retards, des accumulations et des confirmations répétées peuvent facilement se produire.

Optimiser le flux de matériaux ne consiste donc pas simplement à remplacer les personnes par des équipements. Il s'agit de transformer le processus de production, en passant d'une situation où « les personnes recherchent les matériaux et les matériaux attendent les personnes » à une situation où « les matériaux se déplacent selon un rythme défini et les équipements relient proactivement les différentes étapes du processus ».

1. L’automatisation à faible coût ne signifie pas une automatisation de niveau inférieur

Lorsque de nombreuses entreprises entendent le mot « automatisation », leur première réaction est souvent un investissement élevé, des délais de mise en œuvre longs et des difficultés liées à la modernisation.

Dans la production réelle, toutefois, tous les processus ne nécessitent pas une transformation complète complexe et coûteuse. Le transfert de matériaux, le raccordement des postes de travail, la mise en tampon des bacs à matériaux et la circulation des produits semi-finis sont particulièrement adaptés à une approche d’automatisation à faible coût.

Le cœur de l'automatisation à faible coût ne consiste pas à rendre le système aussi complexe que possible. Au contraire, les problèmes pouvant être résolus par des structures mécaniques doivent l'être par des structures mécaniques, tandis que les questions nécessitant une coordination par un système de commande doivent être traitées à l'aide de capteurs, de logiciels et de systèmes d'ordonnancement.

Par exemple, dans le transport et la mise en tampon des boîtes de matériaux, des convoyeurs à rouleaux, des structures inclinées, des mécanismes de positionnement et des postes de travail modulaires peuvent être utilisés pour permettre aux matériaux de se déplacer partiellement sous l'effet de la gravité. Cela réduit le besoin d'actionneurs complexes tels que des moteurs ou des vérins, tout en diminuant également la difficulté d'entretien ultérieure.

Toutefois, l'automatisation à faible coût ne signifie pas l'absence totale de systèmes électriques. Lorsque le système doit déterminer si un poste de travail est entièrement chargé, si les matériaux ont terminé leur période de stockage requise ou si un AGV/AMR peut entrer sur le point d'amarrage, des capteurs et des systèmes numériques sont nécessaires.
Une solution véritablement efficace repose souvent sur une combinaison de structures mécaniques, de convoyage par gravité, de robots mobiles et de systèmes d’information.

2. Du manutentionnement manuel au flux automatisé : la clé réside dans la connexion des postes de travail

Dans les usines traditionnelles, les matériaux circulent généralement par étapes distinctes.

L’entrepôt est géré par un groupe de personnes, l’assemblage par un autre, l’inspection par un troisième et l’expédition par une zone encore différente. Chaque processus peut fonctionner normalement en soi, mais la liaison entre les processus dépend souvent encore du manutentionnement manuel.

Le résultat est que chaque poste de travail peut sembler raisonnablement efficace, mais l’ensemble du processus ne fonctionne pas pour autant de manière fluide.

La valeur du flux automatisé de matériaux réside dans la connexion de ces points isolés.

Une solution complète de flux de matériaux comprend généralement plusieurs éléments :

Un entrepôt destiné au stockage et à la mise en tampon des matériaux.
Des postes de travail automatisés assurant la livraison, le stockage temporaire et le retour des matériaux.
Rails roulants ou structures de convoyage permettant le déplacement à faible résistance des caisses et des palettes.
Robots mobiles autonomes (AMR) ou véhicules à guidage automatique (AGV) pour le transport automatisé entre différentes zones.
Capteurs et systèmes de gestion permettant d’identifier l’état des postes de travail, d’attribuer les tâches de transport et d’enregistrer les informations relatives aux matériaux.

De cette manière, les matériaux ne dépendent plus d’une personne qui les déplace manuellement de façon ponctuelle. Ils entrent automatiquement dans la prochaine étape du processus selon le flux de travail conçu.

Par exemple, des robots mobiles peuvent prélever des matériaux en entrepôt et les livrer au poste de montage. Une fois le montage terminé, le support est transféré vers l’étape suivante. Après inspection ou durcissement, il retourne à l’entrepôt ou pénètre dans la zone d’expédition.
Au cours de ce processus, les employés ne consacrent plus une grande partie de leur temps à la manutention des matériaux. Ils peuvent ainsi se concentrer sur des activités à forte valeur ajoutée telles que le montage, l’inspection, le dépannage, etc.

3. Les profilés en aluminium modulaires constituent une base essentielle pour l’automatisation à faible coût

Dans ce type de solution de flux de matériaux, les structures en profilés d’aluminium jouent souvent un rôle très important.

La raison en est simple : l’automatisation à faible coût n’est pas un projet fixe ponctuel. Elle doit être ajustée en continu en fonction du site de production réel.

Aujourd’hui, la hauteur du poste de travail peut être de 750 mm. Demain, si un autre type de bac à matériaux est utilisé, la structure de guidage devra peut-être être adaptée.
Actuellement, l’alimentation peut être effectuée manuellement. Par la suite, si un système d’accostage par robot mobile autonome (AMR) est ajouté, il faudra prévoir des espaces de positionnement et d’insertion.
Si le rythme de production actuel n’est pas élevé, un simple dispositif tampon peut suffire. Lorsque la capacité augmentera ultérieurement, davantage de convoyeurs à rouleaux, de mécanismes d’arrêt et de structures de protection seront nécessaires.

Si l’ensemble est réalisé à l’aide de charpentes soudées en acier, les modifications ultérieures seront coûteuses.
Les profilés en aluminium industriels offrent toutefois des avantages évidents : structure légère, résistance élevée, installation rapide et réglage aisé. Ils peuvent également être utilisés avec des supports d’angle, des connecteurs, des roulettes, des panneaux de porte, des protections, des rails de rouleaux et d’autres accessoires afin de monter rapidement des postes de travail, des rayonnages à matériaux, des chariots, des rayonnages tampons et des cadres d’équipements automatisés.

Dans un système de flux de matériaux, les profilés en aluminium ne servent pas uniquement à la construction d’un châssis : ils font partie intégrante de l’interface d’automatisation dans son ensemble.

Ils doivent supporter le poids des marchandises tout en garantissant une précision d’arrimage.
Ils doivent s’adapter à l’aménagement du site tout en restant faciles à entretenir par la suite.
Ils doivent s’intégrer aux structures mécaniques tout en réservant des emplacements pour les capteurs, les dispositifs de butée, les butées, les panneaux de porte, les protections et d’autres fonctions.

Ainsi, même un simple rayonnage à matériaux ou un poste de travail, en apparence, mettent réellement à l’épreuve la compréhension globale de la conception structurelle, du rythme du site et des scénarios d’application.

4. Une amélioration réelle de l’efficacité provient d’une attente réduite, d’un manutentionnement réduit et d’interruptions moins fréquentes

Lorsque de nombreuses entreprises mettent en œuvre l’automatisation, elles se concentrent souvent uniquement sur les équipements eux-mêmes : la vitesse suffisante du chariot, le coût élevé du bras robotisé ou encore la longueur suffisante de la ligne de convoyeurs.

Dans la production réelle, toutefois, ce qui compte davantage est la continuité du processus.

Une bonne solution d’acheminement des matières doit permettre ce qui suit :

Les matières ne s’accumulent pas.
Les postes de travail ne restent pas inoccupés.
Les employés ne quittent pas à plusieurs reprises leur poste pour déplacer des matières.
Le système connaît l’état actuel de chaque transporteur.
Les équipements peuvent s’arrimer de façon stable avec d’autres équipements, sans devoir recourir à un réglage manuel à chaque fois.

Dès que ces problèmes sont résolus, les changements sur le site de production deviennent très nets :

Les employés dépensent moins d’énergie physique et travaillent de manière plus régulière.
Le flux de matériaux devient plus clair et la gestion sur site plus facile.
Le rythme de production devient plus maîtrisable et les temps d’attente sont réduits.
L’extension future devient plus facile, sans qu’il soit nécessaire de tout reconstruire à chaque fois.

C’est également la partie la plus précieuse de l’automatisation à faible coût. Elle ne vise pas à créer en une seule étape un atelier entièrement automatisé haut de gamme, mais débute par les processus les plus pénibles, les plus fréquents et les plus sources de gaspillages.

Commencez par un chariot à matériaux, un poste de travail, un tronçon de convoyeur à rouleaux ou un itinéraire de manutention.
Dès que le flux de matériaux devient fluide, l’efficacité du site de production s’améliore progressivement.

5. Les améliorations de fabrication n’ont pas besoin de commencer par de grands projets

Pour de nombreuses entreprises manufacturières de petite et moyenne taille, la voie la plus pratique vers l’automatisation ne consiste pas à tout réaliser d’un seul coup, mais à procéder par étapes.

Étape 1 : Identifier les itinéraires de manutention les plus fréquents sur site.
Quels matériaux doivent être transférés chaque jour ? Quels postes de travail attendent fréquemment des matériaux ? Quels processus consomment le plus de main-d'œuvre ?

Étape 2 : Déterminer quelles actions peuvent être remplacées par des structures mécaniques.
Par exemple, les fonctions de tamponnage, de glissement, de guidage, de positionnement et de stockage temporaire peuvent souvent être réalisées à l’aide de convoyeurs à rouleaux, de postes de travail en profilés d’aluminium et de mécanismes simples.

Étape 3 : Ensuite, évaluer la nécessité de recourir à des robots mobiles ou à des systèmes de convoyage.
Si les manutentions interzones sont fréquentes, la distance importante et le rythme relativement stable, des AMR, des AGV ou des lignes de convoyage peuvent être mis en œuvre pour assurer la liaison.

Étape 4 : Prévoir une marge pour les extensions futures.
La hauteur des postes de travail, les dimensions des bacs à matériaux, les emplacements de montage des capteurs, la conception des portes de protection et les passages d’entretien doivent tous être anticipés dès la conception afin d’éviter des modifications répétées ultérieurement.

L'automatisation ne vise pas à remplacer une personne spécifique. Elle vise plutôt à rendre les opérations sur site plus stables, à libérer les employés des tâches répétitives de manutention et à clarifier le rythme de production.

Conclusion

Dans les usines, l'amélioration de l'efficacité provient souvent non pas d'un équipement coûteux unique, mais de la réorganisation des détails du processus.

La manière dont les matériaux arrivent, comment ils se déplacent, où ils s'arrêtent, quand ils entrent dans l'étape suivante, qui détermine leur statut et comment les équipements s'interconnectent entre eux — ces questions apparemment banales déterminent si le site de production est véritablement efficace.

La valeur de l'automatisation à faible coût réside dans la fluidification du flux de matériaux d'une manière plus souple, adaptable et centrée sur le site.

Pour les cadres d’équipements d’automatisation, les lignes de convoyage, les supports à matériaux des postes de travail, les structures de convoyeurs à rouleaux et les applications de profils en aluminium industriel, l’accent futur ne sera pas uniquement mis sur la construction de la structure, mais aussi sur la participation effective de cette structure au rythme de production, afin qu’elle devienne une composante intégrante du site de fabrication intelligente.