Méthodes de prélèvement des bras de prélèvement et des entrepôts : comment choisir le bon

Unperçu des méthodes de prélèvement en entrepôt : laquelle fonctionne réellement le mieux ?

La meilleure méthode de préparation de commandes dépend du volume de vos commandes, du nombre de SKU et de la disposition de l'entrepôt : il n'y a pas de réponse universelle. Pour les petites opérations avec un faible volume de commandes, la préparation des pièces à la main est souvent suffisante. Pour les centres de traitement de gros volumes, la préparation de zones ou la préparation par vagues combinée à un bras de préparation ou à un système d'assistance à la préparation automatisé réduit considérablement le temps de déplacement et les taux d'erreur. Comprendre les compromis entre chaque méthode – et la façon dont des outils comme un bras de prélèvement s'intègrent dans l'équation – est le moyen le plus rapide d'améliorer l'efficacité de l'entrepôt.

Qu'est-ce qu'un bras de prélèvement et où s'intègre-t-il dans le processus de prélèvement

A bras de sélection - parfois appelé bras de prélèvement robotisé ou bras de prélèvement articulé - est une extension mécanique ou robotique utilisée pour récupérer des articles sur des étagères, des bacs ou des systèmes de convoyeurs sans qu'un travailleur ait besoin d'atteindre, de se pencher ou de grimper. Dans les contextes d'entrepôt, les bras de prélèvement vont des simples outils d'assistance ergonomiques (bras à vide contrebalancés qui aident les travailleurs à soulever des bacs lourds) aux bras robotiques entièrement autonomes intégrés aux systèmes de vision et aux logiciels de gestion d'entrepôt.

Les armes de sélection sont le plus souvent déployées dans trois scénarios :

• Environnements de stockage haute densité où la portée humaine est physiquement limitée
• Opérations de prélèvement répétitives avec une géométrie SKU cohérente (boîtes, bouteilles, sachets uniformes)
• Entrepôts frigorifiques ou entrepôts de matières dangereuses où la limitation de l'exposition humaine est importante

Selon un rapport de l'industrie MHI 2023, les bras de prélèvement robotisés peuvent atteindre des taux de prélèvement de 600 à 1 200 prélèvements par heure dans des conditions idéales – environ 3 à 6 fois plus rapide qu’un cueilleur humain qualifié travaillant manuellement. Cependant, leur coût reste prohibitif pour de nombreuses entreprises de taille moyenne. C'est pourquoi la compréhension des méthodes de prélèvement manuel reste essentielle.

Les principales méthodes de préparation de commandes utilisées aujourd'hui dans les entrepôts

La plupart des entrepôts utilisent une ou une combinaison de ces cinq méthodes de prélèvement principales. Chacun a une logique de flux de travail distincte, un cas d'utilisation idéal et un ensemble de limitations.

Prélèvement de pièces (prélèvement discret)

Un préparateur gère une commande à la fois, parcourant tout l'entrepôt pour collecter tous les articles d'une seule liste de prélèvement avant de passer à la commande suivante. C'est la méthode la plus simple à mettre en œuvre et ne nécessite aucune coordination particulière, mais elle est l'approche la moins efficace à grande échelle . Le temps de déplacement peut représenter jusqu'à 60 % des heures de travail d'un préparateur dans une grande installation utilisant cette méthode. Il est particulièrement adapté aux opérations à faible volume traitant moins de 50 commandes par jour ou à l'exécution de commandes importantes et complexes nécessitant une vérification minutieuse.

Cueillette par lots

Un seul préparateur collecte simultanément les articles de plusieurs commandes en un seul passage dans l'entrepôt, puis les trie en commandes individuelles dans une station de consolidation. Cueillette par lots réduit la distance totale de déplacement de 40 à 60 % par rapport au prélèvement discret lors du traitement de 5 à 15 commandes par lot. Il fonctionne mieux lorsque les commandes partagent des SKU communs et s'associe naturellement à un bras de sélection au stade de la consolidation pour accélérer le processus de tri. Le principal défi réside dans la gestion de la taille des lots : un trop grand nombre de commandes par lot entraîne des erreurs de tri.

Sélection de zones

L'entrepôt est divisé en zones physiques et chaque préparateur est affecté à une zone. Une commande traverse chaque zone de manière séquentielle ou simultanée (pick-and-pass vs pick-and-merge). La préparation de zones fonctionne exceptionnellement bien pour les grands entrepôts comptant 10 000 SKU, car elle confine chaque travailleur dans une zone familière, réduisant ainsi les erreurs et le temps de formation . Les centres de distribution d'Amazon utilisent une variante de préparation de zone dans laquelle les travailleurs restent stationnaires et les systèmes de marchandises à personne (y compris les bras de préparation) amènent les articles au préparateur plutôt que l'inverse.

Sélection de vagues

Les commandes sont regroupées en « vagues » et envoyées sur le terrain à des intervalles planifiés, généralement alignés sur les heures limites d'expédition sortantes. Le Vague Picking coordonne la préparation, l’emballage et l’expédition en tant que cycle intégré. Il nécessite un système de gestion d'entrepôt (WMS) pour être efficace et est courant dans les opérations avec Fenêtres de retrait des transporteurs strictes et volumes de commandes quotidiens élevés (500 commandes/jour) . Lorsque les bras de prélèvement robotisés sont utilisés dans des environnements de prélèvement par vagues, ils sont généralement déployés comme stations tampons entre les zones de prélèvement et la ligne d'emballage.

Sélection de clusters

Une variante du prélèvement par lots dans laquelle le préparateur transporte un chariot à plusieurs emplacements ou utilise un système de prélèvement au chariot, plaçant les articles de différentes commandes directement dans des bacs séparés au cours d'un seul passage d'entrepôt. Le prélèvement en grappes élimine l'étape de tri séparée requise dans le prélèvement par lots standard. Avec la bonne configuration de chariot, un seul préparateur peut traiter 6 à 12 commandes simultanément sans augmenter significativement les taux d’erreur. Cette méthode bénéficie le plus des outils d'assistance au bras de sélection lorsqu'il s'agit d'articles lourds ou encombrants situés dans des positions d'étagère inférieures ou supérieures.

Comparaison des méthodes de préparation de commandes : rapidité, précision et complexité

Technologie Pick Arm : assistance ergonomique ou entièrement robotique

Le terme « bras de sélection » couvre un large spectre de technologies. Comprendre la différence entre les catégories aide les responsables d'entrepôt à adapter le bon outil à leur étape opérationnelle.

Assistance au bras de sélection ergonomique

Ce sont des bras mécaniques contrebalancés montés sur des postes de travail ou des chariots mobiles. Ils ne remplacent pas un cueilleur humain : ils réduisent l'effort physique lié au levage, à l'extension ou à l'abaissement d'objets lourds pendant le ramassage. Un bras de prélèvement à vide, par exemple, peut permettre à un travailleur de manipuler des bacs pesant jusqu'à 66 lb (30 kg) avec un effort perçu proche de zéro . Ces outils sont particulièrement utiles dans les environnements de préparation de commandes par lots et en grappes, où le levage de charges lourdes répétitives provoque des blessures musculo-squelettiques - l'une des principales causes de journées de travail perdues dans les environnements d'entrepôt, représentant plus de 33 % des blessures en entrepôt selon les données de l'OSHA .

Bras de sélection semi-autonomes

Les systèmes semi-autonomes utilisent des capteurs et une IA limitée pour se positionner, mais s'appuient toujours sur un opérateur humain pour confirmer ou lancer la sélection. Ils sont courants dans les entrepôts pharmaceutiques et électroniques où la fragilité des articles exige un jugement humain, mais où la portée et le positionnement peuvent être mécanisés. Les coûts de mise en œuvre se situent généralement dans Fourchette de 80 000 $ à 250 000 $ par bras , les rendant accessibles aux opérations du marché intermédiaire.

Bras de sélection robotisés entièrement autonomes

Ces systèmes utilisent la vision 3D, l'apprentissage en profondeur et la reconnaissance des SKU en temps réel pour sélectionner les articles entièrement sans intervention humaine. Les principaux fournisseurs incluent Covariant, Dexterity et Berkshire Grey. Ils excellent avec types d'éléments uniformes et prévisibles — la génération actuelle de bras de prélèvement robotisés est toujours aux prises avec des emballages hautement déformables, des sachets en polyéthylène ou des formes irrégulières. L'intégration complète avec un WMS est obligatoire. Le retour sur investissement est généralement réalisé dans les 18 à 36 mois pour les opérations dépassant 1 000 prélèvements par heure .

Comment choisir une méthode de prélèvement pour votre entrepôt

Choisir la bonne méthode de préparation de commandes n’est pas une décision ponctuelle : elle doit évoluer en fonction du volume de vos commandes et de la complexité des SKU. Utilisez ce cadre pour évaluer votre situation actuelle :

1. Vérifiez votre temps de trajet actuel. Si les préparateurs passent plus de 50 % de leur temps à marcher plutôt qu'à prélever, vous avez besoin d'un prélèvement par zones ou par vagues, ou d'un système de marchandise à personne utilisant des bras de prélèvement.
2. Analysez votre profil SKU. Si plus de 20 % des commandes partagent des SKU communs, la préparation par lots ou en cluster améliorera immédiatement le débit sans investissement en capital.
3. Évaluez les taux de blessures et les risques ergonomiques. Les taux élevés de blessures musculo-squelettiques du haut du corps suggèrent que les aides ergonomiques aux bras de sélection devraient être intégrées avant toute autre automatisation.
4. Vérifiez votre capacité WMS. La préparation par vagues et par zones nécessite une visibilité des stocks en temps réel et une logique de regroupement des commandes. Si votre WMS ne prend pas en charge cela, mettez-le à niveau avant de modifier les méthodes de prélèvement.
5. Modélisez honnêtement le retour sur investissement des bras de prélèvement robotisés. Tenez compte des coûts d'intégration, des contrats de maintenance et du pourcentage de votre catalogue SKU qui est réellement sélectionnable par robot avant de vous engager dans une automatisation complète.

Combiner les méthodes de prélèvement : l'approche hybride utilisée par les entrepôts les plus efficaces

La plupart des entrepôts les plus performants ne s'appuient pas sur une seule méthode de préparation de commandes : ils utilisent des hybrides. Une configuration courante et efficace est prélèvement par lots de zones : l'entrepôt est divisé en zones (pour limiter les déplacements), et au sein de chaque zone, les préparateurs travaillent par lots (pour maximiser les prélèvements par déplacement). Cette combinaison peut permettre de réduire les temps de trajet de 70 à 80 % par rapport au prélèvement discret de référence .

Lorsque des bras de sélection sont ajoutés à ce modèle hybride, ils sont généralement déployés dans les zones à plus grande vitesse, c'est-à-dire les zones où le renouvellement des SKU est le plus rapide et où la contrainte physique est la plus importante. Une étude de cas réalisée en 2022 par un fournisseur de logistique tiers basé au Royaume-Uni a révélé que le déploiement de bras de prélèvement ergonomiques sous vide dans seulement deux de leurs huit zones de prélèvement réduisait les rapports d'incidents musculo-squelettiques de 47% la première année et amélioration des prélèvements par heure dans ces zones en 22% — sans nécessiter de changements dans la stratégie de sélection plus large.

Les plats à emporter : vous n'avez pas besoin de tout automatiser pour obtenir des gains significatifs . Le déploiement stratégique de bras de prélèvement dans des zones de goulot d'étranglement ciblées, combiné à la méthode de prélèvement adaptée à votre niveau de volume, surpasse systématiquement les opérations entièrement manuelles et les déploiements entièrement automatisés précipités.

Erreurs courantes dans les opérations de prélèvement en entrepôt

Même les entrepôts disposant de ressources suffisantes commettent des erreurs évitables dans leur stratégie de préparation de commandes. Voici les plus fréquemment observés :

• Ignorer l'optimisation des emplacements. Placer les SKU à grande vitesse loin de la zone d’emballage oblige les préparateurs à se déplacer inutilement. Le relocalisation des 20 % des SKU les plus performants en fonction de la vitesse vers des emplacements de zone dorée (hauteur de la taille aux épaules, proche de l'expédition) améliore généralement les taux de sélection de 10 à 15 % sans investissement technologique.
• Sur-traitement. L'augmentation de la taille des lots au-delà de 12 à 15 commandes par passage améliore rarement l'efficacité et augmente considérablement les erreurs de tri, en particulier sans WMS pour valider les prélèvements en temps réel.
• Déploiement de bras de sélection sur des SKU incompatibles. Les bras de prélèvement robotisés ont des taux de défaillance documentés de 15 à 30 % sur des objets irréguliers, compressibles ou transparents. Le pilotage avec un échantillon de SKU représentatif avant le déploiement complet évite des échecs d’intégration coûteux.
• Négliger l'optimisation du chemin de sélection. Même dans une opération de prélèvement manuel discret, le séquençage de la liste de prélèvement par emplacement d'entrepôt plutôt que par ordre d'entrée des articles peut réduire la distance de déplacement jusqu'à 30 %.
• Traiter la sélection de la méthode de sélection comme permanente. Les entrepôts qui examinent et ajustent leur méthode de prélèvement et la configuration de leurs outils tous les trimestres (plutôt qu'une fois par an) surpassent systématiquement ceux qui considèrent la configuration initiale comme fixe.