Systèmes de prélèvement en entrepôt : explication manuelle ou automatisée

L’essentiel sur les systèmes de préparation de commandes en entrepôt

Entrepôt le prélèvement est l'opération la plus exigeante en main d'œuvre dans un centre de distribution, représentant 55 à 65 % du total des coûts d'exploitation d'un entrepôt. Le choix du bon système de préparation de commandes, qu'il soit manuel, semi-automatisé ou entièrement automatisé, détermine votre vitesse de production, la précision des commandes, la dépendance en matière de main-d'œuvre et l'évolutivité à long terme. Pour la plupart des opérations de taille moyenne à grande traitant plus de 500 commandes par jour, un certain niveau d'automatisation offre un retour sur investissement mesurable dans un délai de 2 à 4 ans. Les petites opérations obtiennent souvent de meilleurs rendements grâce aux systèmes manuels optimisés pris en charge par la technologie de sélection à la lumière ou de direction vocale.

Comment les systèmes de prélèvement en entrepôt sont classés

Les systèmes de préparation de commandes se répartissent en trois grands niveaux en fonction du degré d'implication humaine et d'intégration technologique :

Systèmes de prélèvement manuel

Les travailleurs parcourent l'entrepôt à l'aide de listes de prélèvement papier ou de scanners portables, localisant et récupérant les articles à la main. Cela inclut la préparation discrète (une commande à la fois), la préparation par lots (plusieurs commandes simultanément), la préparation de zones (travailleurs affectés à des zones fixes) et la préparation par vagues (libération programmée des groupes de commandes). Les systèmes manuels sont peu coûteux en termes de coût initial, mais dépendent fortement des effectifs : un préparateur typique se déplace 8 à 12 miles par quart de travail dans un grand établissement.

Systèmes de prélèvement semi-automatisés

Ces systèmes utilisent la technologie pour guider ou assister les cueilleurs humains sans les retirer du processus. Les exemples incluent les systèmes de prélèvement à la lumière, le prélèvement à commande vocale et les convoyeurs de marchandises à personne (GTP) où les stocks sont transportés vers un travailleur stationnaire. La semi-automatisation réduit généralement les erreurs de préparation de 25 à 40 % et améliore le débit de 20 à 35 % par rapport aux méthodes basées sur papier.

Systèmes de prélèvement entièrement automatisés

Ces systèmes remplacent presque entièrement les cueilleurs humains pour les tâches de récupération. Ils comprennent des robots mobiles autonomes (AMR), des systèmes automatisés de stockage et de récupération (AS/RS), des bras robotisés de prélèvement de pièces et des systèmes basés sur des navettes. Le système robot Kiva d'Amazon , désormais sous la marque Amazon Robotics, a réduit son coût moyen par article traité d'environ 20 % et a réduit ses besoins en espace au sol jusqu'à 50 % dans les installations déployées.

Types de systèmes automatisés de prélèvement en entrepôt expliqués

Analyse de rentabilisation pour le prélèvement automatisé : chiffres réels

Les investissements en automatisation sont importants, mais les améliorations opérationnelles sont bien documentées dans tous les secteurs. Voici des critères de performance clés qui illustrent l’impact :

• Tarifs de sélection : Les cueilleurs manuels effectuent en moyenne 60 à 80 cueillettes par heure. La préparation à commande vocale porte ce chiffre à 100 à 120 sélections par heure. Les stations de prélèvement assistées par AMR réalisent régulièrement 300 à 400 prélèvements par heure et par station.
• Taux d'erreur : Le prélèvement sur papier entraîne un taux d'erreur de 1 à 3 %. Les systèmes automatisés et assistés par la technologie atteignent systématiquement des taux d'erreur inférieurs à 0,5 %, et de nombreuses installations AS/RS signalent des taux inférieurs à 0,1 %.
• Réduction du travail : Un rapport annuel de l'industrie de MHI 2023 a révélé que les entrepôts déployant des AMR réduisaient les besoins en main-d'œuvre de préparation de commandes de 40 à 60 % en moyenne dans les 18 mois suivant le déploiement complet.
• Utilisation de l'espace : Les systèmes AS/RS peuvent augmenter la densité de stockage utilisable de 40 à 85 % par rapport aux étagères conventionnelles, en utilisant un espace vertical allant jusqu'à 40 pieds ou plus.
• Chronologie du retour sur investissement : Selon Gartner, les projets d'automatisation d'entrepôt de taille moyenne atteignent généralement le seuil de rentabilité en 2,5 à 4 ans , avec un retour sur investissement complet sur un cycle de vie des actifs de 7 à 10 ans.

Choisir le bon système de préparation de commandes pour votre opération

Aucun système n’est optimal pour chaque entrepôt. La bonne solution dépend du volume des commandes, de la complexité des SKU, du capital disponible et de la trajectoire de croissance. Utilisez le cadre suivant pour affiner vos options :

Exigences en matière de volume de commande et de débit

Les opérations traitant moins de 300 commandes par jour obtiennent généralement de meilleurs rendements grâce à des processus manuels optimisés avec guidage vocal ou par balayage qu'avec une robotique à forte intensité de capital. Au-dessus de 1 000 commandes par jour , les systèmes de biens à personne et les AMR deviennent fortement justifiés. Avec 5 000 commandes par jour, les systèmes AS/RS complets ou les systèmes de navette multicouches constituent généralement la solution la plus rentable.

Nombre de SKU et variabilité des produits

Les bras robotisés de prélèvement de pièces fonctionnent actuellement mieux avec une gamme limitée de SKU de forme régulière et cohérente. Les opérations avec des dizaines de milliers de SKU irréguliers ou imprévisibles – courants dans les marchandises générales ou les vêtements – pourraient constater que la préparation humaine assistée par AMR offre une meilleure flexibilité que les bras de préparation entièrement robotisés, qui luttent contre les formes irrégulières et les variations d'emballage.

Environnements à température contrôlée

Les entrepôts frigorifiques fonctionnant à des températures de 34 à 40 °F ou dans des environnements congelés en dessous de 0 °F présentent de solides arguments en faveur de l'automatisation. La rotation de la main-d'œuvre dans les installations de la chaîne du froid est 3 à 5 fois plus élevée que dans les entrepôts à température ambiante , faisant de l'automatisation à la fois une stratégie de productivité et de rétention de la main-d'œuvre. Les systèmes AS/RS et navette fonctionnent de manière fiable dans des conditions inférieures à zéro où l’endurance humaine est limitée.

Budget d’investissement et options de mise en œuvre progressive

Tous les investissements en automatisation ne doivent pas être réalisés en même temps. De nombreux opérateurs commencent par le prélèvement à commande vocale ou le prélèvement à la lumière (coût initial inférieur) et évoluent vers l'AMR ou l'AS/RS à mesure que le volume augmente. Certains fournisseurs AMR proposent désormais robotique en tant que service (RaaS) les modèles de tarification – dans lesquels les robots sont loués à un coût par sélection plutôt qu'achetés – réduisent considérablement l'obstacle initial. Locus Robotics et 6 River Systems, par exemple, proposent des tarifs RaaS commençant à environ 0,10 à 0,25 USD par sélection.

Défis de mise en œuvre à planifier

Les systèmes de préparation de commandes automatisés génèrent de solides retours sur investissement, mais leur mise en œuvre se heurte régulièrement à des défis sous-estimés :

• Complexité de l'intégration WMS : Les systèmes automatisés nécessitent une intégration étroite avec votre système de gestion d'entrepôt (WMS). Des normes de données mal définies pour les dimensions, les poids et les emplacements des SKU sont l'une des principales causes de retards de mise en service : consacrez 20 à 30 % du temps du projet au nettoyage des données et aux tests d'intégration du système.
• Gestion du changement et transition des effectifs : La planification du redéploiement du personnel est essentielle. Les installations qui communiquent de manière transparente et recyclent leurs employés pour les fonctions de surveillance du système, de gestion des exceptions et de maintenance signalent systématiquement des déploiements plus fluides que celles qui traitent l'automatisation uniquement comme un exercice de réduction des effectifs.
• Planification de la capacité de demande de pointe : Les systèmes automatisés ont défini des plafonds de débit. Assurez-vous que le système que vous avez sélectionné peut gérer votre volume de haute saison – généralement 2 à 3 fois les commandes quotidiennes moyennes pour les opérations de commerce électronique – et pas seulement votre débit quotidien moyen.
• Risque de maintenance et d’indisponibilité : Contrairement aux travailleurs humains, un point de défaillance unique dans un système automatisé étroitement intégré peut interrompre les opérations. Concevez des procédures de redondance et de secours manuel dans votre plan opérationnel dès le premier jour.
• Exigences en matière d'infrastructure des installations : De nombreux systèmes automatisés nécessitent des spécifications de planéité du sol (généralement FF35 ou plus), une hauteur de plafond minimale et une infrastructure électrique spécifique que les installations plus anciennes ne peuvent pas satisfaire sans des mises à niveau majeures.

Principaux fournisseurs de prélèvements automatisés en entrepôt

Le marché de la technologie de préparation de commandes automatisée a considérablement évolué depuis 2015, avec une gamme de fournisseurs couvrant différents niveaux de prix et cas d'utilisation :

• Technologie Symbotic et Ocado — plates-formes AS/RS et robotisées de distribution à grande échelle conçues pour la distribution d'épicerie et de vente au détail aux niveaux de volume les plus élevés
• Locus Robotics et 6 River Systems (Shopify) — Plateformes AMR bien adaptées aux centres de distribution de commerce électronique avec un nombre élevé de SKU et des options de tarification RaaS
• Magasin automatique — un système robotisé de stockage et de récupération basé sur une grille, particulièrement efficace pour le stockage de petits objets à haute densité, déployé dans plus de 1 000 installations dans le monde
• Dematic et Vanderlande — intégrateurs de systèmes de convoyeurs, AS/RS et de tri de bout en bout pour les grands projets de centres de distribution
• Zebra Technologies et Honeywell Intelligrated — du matériel de préparation de commandes à commande vocale et des systèmes semi-automatiques de taille moyenne pour les opérations qui ne sont pas encore prêtes pour un investissement complet dans la robotique

Lors de l'évaluation des fournisseurs, donnez la priorité à ceux qui disposent de déploiements documentés dans votre secteur d'activité, de garanties SLA transparentes pour la disponibilité du système et de feuilles de route claires pour les mises à jour logicielles et le support matériel sur un horizon de 7 à 10 ans.

Un cadre décisionnel pratique : par où commencer

Si vous envisagez une mise à niveau du système de prélèvement, suivez ces étapes avant de vous engager dans une direction technologique :

1. Basez votre opération actuelle : documentez les prélèvements réels par heure, les taux d'erreur, les coûts de main-d'œuvre par commande et le temps de déplacement par prélèvement afin d'établir une référence claire pour les calculs du retour sur investissement.
2. Projetez la croissance de votre volume de commandes sur 3 et 5 ans : le dimensionnement de l'automatisation doit correspondre à votre état futur, et pas seulement au volume actuel.
3. Identifiez votre contrainte la plus douloureuse : si la précision est le principal problème, la lumière ou la voix peuvent la résoudre à un coût bien inférieur à celui de la robotique ; si la disponibilité de la main-d’œuvre est le problème central, des AMR ou AS/RS peuvent être nécessaires
4. Effectuez une analyse du coût total de possession (TCO) sur 7 ans, y compris les coûts d'investissement, de maintenance, de licence logicielle et de modification des installations, et pas seulement le prix d'achat de l'équipement.
5. Pilotez avant de vous engager : de nombreux fournisseurs AMR proposent des pilotes de 90 jours dans une seule zone ou allée, ce qui permet d'obtenir des données de performances réelles avant un engagement total en capital.

L’erreur la plus coûteuse en matière d’automatisation des entrepôts est une ingénierie excessive pour le volume actuel ou un sous-dimensionnement pour la croissance future. Une approche progressive – en commençant par la semi-automatisation et en progressant vers une préparation entièrement robotisée lorsque le volume le justifie – est la voie la plus systématiquement associée à des résultats réussis à long terme dans l’ensemble de l’industrie.