Robots mobiles : applications et utilisations des AMR en logistique

Au cours des dernières années, les robots mobiles autonomes (AMR) ont cessé d’être un système futuriste à la portée d’une poignée d’entreprises seulement pour devenir une solution viable dans une multitude de projets d’automatisation d’entrepôts.

Selon le rapport Warehouse Automation Market de LogisticsIQ, le marché mondial des robots mobiles autonomes devrait dépasser les quatre milliards de dollars d'ici 2025, et atteindre ainsi une part de marché de près de 15 % dans le secteur de la robotisation d'entrepôts. À quoi devons-nous cette expansion ? Quelles sont les applications les plus courantes des robots mobiles dans l'entrepôt ? Nous l’analysons en détail ci-dessous.

Qu’est-ce que les robots mobiles autonomes ?

Les robots mobiles autonomes ou AMR (du sigle anglais Autonomous Mobile Robots) sont des dispositifs capables de réaliser des tâches et de se déplacer dans un entrepôt sans que personne ne les dirige.

Les robots autonomes sont équipés de capteurs avancés, d’un logiciel doté d’intelligence artificielle et des plans numériques de l’entrepôt, qui leur permettent d’interpréter leur environnement. Généralement, les AMR se chargent de déplacer des unités de charge légères (comme des caisses), bien qu’il en existe également des modèles préparés pour le déplacement de palettes.

Dans un entrepôt, l’intégration des robots mobiles s’effectue avec le logiciel de contrôle WCS (Warehouse Control System) qui est, à son tour, connecté avec le WMS (système de gestion d’entrepôts). Grâce à ces logiciels, les AMR suivent des trajectoires optimales pour déplacer des marchandises, en identifiant et en évitant les obstacles rencontrés sur leur chemin.

Les différents types de robots mobiles : fonctions

Les types de robots mobiles sont classés selon les fonctions qu’ils assument dans l’entrepôt :

Les robots autonomes pour la préparation de commandes

Selon le type de picking appliqué dans l’entrepôt, les AMR apporteront leur aide dans l’une ou l’autre tâche :

• Robot AMR pour le picking de l’homme vers le produit : le robot mobile remplit la fonction de chariot de picking et accompagne de manière autonome l’opérateur. Le travailleur se charge alors de sélectionner les produits dans les rayonnages et de les déposer dans le robot. Une fois le processus achevé, le robot mobile se charge lui-même de les déplacer dans la zone de consolidation et de conditionnement, évitant ainsi à l’opérateur de devoir abandonner la zone de picking.
• Robot AMR pour le picking du produit vers l’homme : ce type de robot est capable de soulever l'ensemble du rayonnage où se trouve le produit (généralement de petite taille ou de taille moyenne) et de le déplacer jusqu’à un poste de préparation de commandes. De cette manière, il place les rayonnages dans l’ordre pour que l'opérateur puisse préparer les commandes, sans avoir à se déplacer. Une fois la tâche accomplie par ce dernier, le robot remet le rayonnage à sa place initiale afin d’effectuer la tâche suivante.

Ces deux types de robots autonomes peuvent être équipés d’un système de pick-to-light qui facilite la sélection du produit à l’opérateur.

Les robots mobiles de tri

Les AMR de tri sont équipés d’un plateau inclinable et d’un lecteur de code-barres qui leur permet de trier les paquets et de les placer sur la ligne de sorties qui leur correspond. Au poste de préparation de commandes, l’opérateur dépose les paquets sur le robot qui en scanne l’étiquette, traite l’information et les déplace jusqu’à la zone d’expéditions.

Citons un autre type de robot de tri : celui qui opère dans un entresol disposant de canaux d’entrée de marchandises provenant d’un niveau supérieur et de rampes de sortie vers la zone d’expéditions. Les opérateurs placent les paquets sur les robots qui récupèrent les produits entrants, les trient et les conduisent à la sortie qui leur correspond.

Les avantages des AMR (« Autonomous Mobile Robots »)

L’utilisation de robots mobiles dans l’entrepôt présentent ces principaux avantages :

• Flexibilité et implémentation rapide : il n’est pas nécessaire de prédéfinir les itinéraires que doivent suivre les robots et cela réduit considérablement la phase d’implantation. Ils sont capables de « prendre des décisions » et de s’adapter aux changements à partir des informations de leur environnement grâce à l’utilisation de l’intelligence artificielle et du machine learning. Par exemple, il peut différencier un rayonnage (obstacle permanent) d’un chariot (obstacle temporaire) et agir en conséquence.
• Précision : les progrès en matière de technologie de navigation, de capteurs et de vision robotique augmentent la sécurité et l’adresse des robots dans l’exécution des tâches.
• Connectivité : les robots mobiles s’intègrent au reste des systèmes opérant dans l'entrepôt, ce que l’implantation progressive de la technologie 5G renforcera. Ainsi, ces robots peuvent perfectionner leur fonctionnement et représentent une source de données supplémentaire sur les opérations logistiques se déroulant dans l'installation de stockage.

AMR vs AGV

Lorsque l'on parle de robots mobiles autonomes, il est courant de les comparer avec les véhicules autoguidés ou AGV, déjà bien implantés dans les entrepôts.

La principale différence entre les véhicules autoguidés et les robots mobiles est celle qui distingue un système automatique d'un système autonome. Alors que les AGV se déplacent le long d'un itinéraire prédéfini qu'ils détectent grâce à des systèmes laserguidé ou filoguidé, les robots autonomes ajustent constamment leur trajectoire grâce à l'intelligence artificielle dont ils sont dotés. La capacité de charge est également une distinction importante : les robots mobiles autonomes fonctionnent généralement avec des caisses ou des paquets légers et les AGV sont généralement utilisés avec des palettes.

En termes de tendances de marché, selon l’Automated Guided Vehicle Market Analysis de Research and Markets, le secteur des AGV a enregistré une augmentation globale de 6,8 % en 2019. Cependant, les AMR ont connu un rythme de croissance supérieur à 20%, selon un rapport de la société de conseil IDC.

Dans tous les cas, il n'y a pas de système meilleur qu'un autre, tous deux répondent à des besoins différents. Par exemple, les véhicules autoguidés sont extrêmement efficaces pour la manutention de charges lourdes dans des entrepôts dont les opérations sont stables dans le temps (par exemple, dans ceux liées à la logistique de production). C'est pourquoi la pénétration de ce système dans des secteurs tels que l'industrie automobile ou alimentaire est remarquable, comme l’indique l’Europe Automated Guided Vehicle (AGV) Market Report de la société de conseil Mordor Intelligence.

Sécurité et maintenance des AMR

En Europe, les robots mobiles doivent respecter les standards fixés par la norme NF EN 1525 (Sécurité des chariots de manutention - Chariots sans conducteur et leurs systèmes) et un ensemble de normes hétérogènes relatives à la sécurité des robots selon les composants et les fonctionnalités dont ils disposent.

Cependant, l'ISO (Organisation internationale de normalisation) tente de réunir tout cela dans la nouvelle norme ISO 3691-4, une norme de sécurité mondiale spécifique à cette technologie qui sera publiée cette année.

En ce qui concerne leur maintenance, tout comme pour le reste des systèmes automatiques, il sera indispensable de les inclure dans le plan de maintenance préventive industrielle de l’installation. Dans ce sens, dans de nombreux cas, ce sera le fournisseur des AMR qui sera à même de résoudre les incidents qui surviennent ou d’offrir la formation nécessaire à cet effet aux techniciens de l’entreprise.

Prix des robots mobiles autonomes

En tant que nouvelle technologie en plein essor, le coût des robots mobiles n’est pas inférieur à celui des systèmes automatiques traditionnels. Au cours des dernières années, le secteur de la robotique industriel a toutefois accusé une forte baisse de prix en raison du développement de la technologie et des économies d’échelles, selon les données de la société ARK Investment Management.

Quoi qu’il en soit, puisqu’il s’agit d’un système qui n’exige pas de grands changements dans l’entrepôt, il existe différentes modalité de contrat. Il est possible d'acquérir des robots autonomes ou, au contraire, de payer une licence pour leur utilisation (modalité Raas, Robotic as a Service). Cela élargit l’éventail de possibilité des entreprises lors de la mise en oeuvre d’un projet avec des robots mobiles autonomes.

Les robots mobiles en entrepôt : une efficacité maximale avec des produits légers

Une question se pose : quand convient-il d’utiliser des robots mobiles dans un entrepôt ? Les AMR se révèlent particulièrement efficaces pour la gestion de petites marchandises variées qui, en outre, sont soumises à des délais de livraison très serrés.

Par ailleurs, les indicateurs de performance en entrepôt, comme le nombre de bons de commande par heure par opérateur ou la durée d’un cycle de commande interne (nous pouvons les obtenir avec un LMS), permettent de calculer la productivité exigée par robot afin que leur implantation soit rentable pour l’entreprise.

L’augmentation des flux de matériaux et la pression sur les marges bénéficiaires ont transformé les robots mobiles en une solution d’automatisation logistique viable pour de nombreux entrepôts. Toutefois, afin d’obtenir un ROI rapide avec ce type d’automatisation, il est nécessaire d’analyser en détail les processus existants et la capacité d’incorporer ce système dans les flux de travail actuels.