Comment simuler l'intralogistique et les flux de matières
Pour simuler l'intralogistique, vous construisez un modèle de la circulation des matières dans l'usine au fil du temps : trajets, chariots élévateurs et chariots autonomes avec leurs vitesses, stocks tampons avec leurs capacités, règles définissant qui appelle le transport et quand, et mix de commandes qui génère la demande. Le modèle fait ensuite tourner un poste ou une semaine et montre où les pièces attendent l'enlèvement, quel est le taux d'occupation de chaque véhicule et jusqu'où se remplit chaque stock tampon. Ce sont ces chiffres qui déterminent si une ligne reçoit ses matières à temps, et un plan d'implantation ne peut pas les montrer.
Pourquoi les problèmes de flux de matières se cachent dans les moyennes
La plupart des usines dimensionnent leur transport interne avec un tableur. Dans un cas illustratif, un chariot élévateur peut déplacer 20 palettes par heure et la ligne a besoin de 15 palettes par heure, donc un seul chariot élévateur semble suffire, avec de la marge. Dans ce cas illustratif, le chariot élévateur est libre un quart du temps en moyenne.
Dans l'atelier, les demandes n'arrivent pas de façon régulière. Trois postes terminent un lot à quelques minutes d'intervalle pendant que le chariot élévateur se trouve à l'autre bout du bâtiment. Deux véhicules se croisent dans une allée étroite. La pause du cariste tombe pendant l'heure la plus chargée. Le chariot élévateur a donc du temps libre en moyenne et reste pourtant occupé précisément au moment où l'on en a besoin.
Les moyennes masquent les files d'attente, et c'est dans ces files que l'intralogistique perd de la production. Une simulation enchaîne chaque demande, chaque trajet et chaque attente, si bien que les files apparaissent avant que l'implantation soit construite ou la flotte commandée. Dans une simulation stochastique, les temps de transport et de cycle varient aussi d'un trajet à l'autre, comme dans l'atelier.
Ce qu'il faut intégrer à un modèle intralogistique
Un modèle de flux de matières utile laisse de côté l'essentiel du détail et garde ce qui crée de l'attente :
- trajets : allées, sections à sens unique, croisements, portes de quai et distances entre postes, racks et zones tampons, généralement tirés de l'implantation CAO, qui sert de base au modèle
- véhicules : chariots élévateurs, tracteurs logistiques et chariots autonomes, avec leur nombre, leur vitesse, leur capacité de charge et, lorsque cela compte, leur accélération et leur freinage
- stocks tampons et stockage : la capacité de chaque rack, de chaque zone tampon et de chaque magasin intermédiaire, et ce qui se passe quand l'un d'eux est plein
- règles : qui appelle le transport, priorités, tailles de lots, fréquence des tournées de type milk run et ordre de prélèvement des matières
- demande : ordres de fabrication et mix produits pour une journée ou une semaine type, plus les pics
- personnel : caristes et préparateurs de commandes, leurs équipes et leurs pauses
L'essentiel de ces données existe déjà dans la CAO, l'ERP ou les gammes de fabrication. Les temps de transport manquants peuvent se mesurer au chronomètre.
Ce que la simulation montre et qu'un tableur ne montre pas
Une simulation de flux de matières fournit des chiffres comparables d'une variante à l'autre : temps d'attente avant enlèvement, taux d'utilisation des véhicules, taux de remplissage des stocks tampons heure par heure et minutes pendant lesquelles un poste attend des matières.
| Question | Réponse du tableur | Réponse de la simulation |
|---|---|---|
| De combien de chariots élévateurs avons-nous besoin ? | Total des heures de transport divisé par les heures par poste | Taux d'utilisation de chaque véhicule sur le poste, pics et file des demandes en attente compris |
| Le stock tampon est-il assez grand ? | Niveau de stock moyen | Taux de remplissage heure par heure, et fréquence à laquelle il est plein ou vide |
| Où les pièces attendent-elles ? | Non visible | Temps d'attente à chaque poste et à chaque stock tampon |
| Le trajet le plus court donne-t-il la meilleure implantation ? | Généralement supposé que oui | Variantes comparées sur la production par jour, et pas seulement sur la distance |
| Que se passe-t-il si un véhicule tombe en panne ? | Non visible | Production et temps d'attente avec un véhicule de moins |
La dernière ligne compte plus qu'il n'y paraît. Un flux qui ne fonctionne que lorsque tous les véhicules tournent est fragile. Nous expliquons comment le tester dans Comment comparer la résilience, pas seulement le débit.
Cas réel : où placer le stock tampon sur une nouvelle ligne
Un fabricant de feux automobiles du sud de la Pologne, avec 270 personnes en deux équipes et une usine de 28 000 m² comprenant un entrepôt de 12 000 m², avait besoin d'une nouvelle implantation de ligne de production. Le directeur d'usine voulait le débit le plus élevé et la meilleure utilisation de la main-d'œuvre. La difficulté tenait au temps que les matières passent à circuler entre les postes de travail et les magasins intermédiaires.
DBR77 a construit un jumeau numérique du flux de matières. Il s'appuyait sur les heures de travail issues des chronogrammes du projet, des vitesses de transport standard, l'accélération et le freinage des chariots, ainsi que des trajectoires d'animation. Trois variantes d'implantation ont été comparées sur le temps de flux des matières et la productivité. Le résultat :
- La meilleure implantation plaçait un magasin tampon dans la zone centrale, entre la production et l'assemblage.
- Son temps moyen de flux des matières n'était pas le plus court des trois.
- Sa productivité journalière était en moyenne supérieure de 6 % à celle d'une implantation linéaire sans magasin intermédiaire.
- Dans les autres implantations, les semi-finis perdaient du temps à attendre d'être enlevés entre deux processus.
Autrement dit, les trajets plus courts de ces implantations étaient annulés par les pièces qui attendaient un véhicule à leur extrémité. L'analyse des différentes variantes a été livrée en environ une semaine. Pour une méthode de mise en place d'une telle comparaison, consultez Comment comparer des variantes d'implantation sans approximations.
Découvrez comment le flux de matières est modélisé en pratique
Les pages de cas d'usage décrivent des projets comme les deux de cet article, de l'emplacement d'un stock tampon sur une nouvelle ligne aux circuits de préparation de commandes dans un entrepôt.
Cas réel : les circuits de préparation de commandes dans un entrepôt
Un fabricant d'équipements CVC de Mazovie, dans le centre de la Pologne, comptant plus de 150 personnes en deux équipes, produit des solutions très personnalisées. La zone de préparation de son entrepôt traite en moyenne 800 prélèvements par poste avec dix personnes, et la préparation de commandes était difficile à planifier.
DBR77 a construit un jumeau numérique de cette section de l'entrepôt : trajets de transport, conditions aux limites, paramètres d'exploitation et équipements de transport. Les données de processus ont été importées dans un format structuré. Un algorithme génère ensuite une liste de prélèvement optimisée, adaptée au mix produits journalier prévu. Trois scénarios ont été comparés dans la simulation :
- Sans optimisation, prélèvement dans l'ordre des ordres de fabrication : environ 1 000 secondes.
- Algorithme par îlots : environ 550 secondes.
- Algorithme de tri : environ 200 secondes.
La simulation a été préparée en quelques jours à partir des ordres de fabrication en cours. Pour la mettre à jour, il suffit d'importer les ordres révisés, et l'algorithme trouve une nouvelle solution en quelques secondes, ce qui aide en cas de pénurie de matières ou d'opérateurs.
Les décisions intralogistiques qui méritent une simulation
Déplacer un rack de quelques mètres peut se tester directement dans l'atelier. Simulez quand le changement est difficile à annuler ou quand plusieurs éléments interagissent :
- L'emplacement et la taille des stocks tampons entre les processus, surtout quand la production et l'assemblage fonctionnent à des rythmes différents.
- La taille et le type de flotte : combien de chariots élévateurs, et si des chariots autonomes peuvent reprendre des trajets fixes.
- La séquence et les circuits de prélèvement dans l'entrepôt, quand le mix produits change chaque jour.
- La fréquence des tournées de type milk run et le nombre d'arrêts par boucle.
- Le transport pendant des travaux, quand des allées sont fermées pendant des semaines et que les trajets s'allongent. Nous en parlons dans Comment planifier des modifications en site existant sans arrêter la production.
Un bon point de départ est une zone où les équipes se plaignent déjà, comme une ligne qui attend ses matières.
Questions fréquentes
De quelles données avons-nous besoin pour simuler un flux de matières ?
Une implantation avec les trajets et les distances, le nombre et la vitesse des véhicules, la capacité des stocks tampons et les ordres de fabrication d'une période type. Les temps de transport manquants peuvent se mesurer sur le terrain. Les données machines en temps réel, par exemple issues de DBR77 IIoT, peuvent être connectées plus tard, mais ne sont pas nécessaires pour démarrer.
La simulation peut-elle comparer des chariots élévateurs et des chariots autonomes ?
Oui. Chaque type de véhicule est modélisé avec sa propre vitesse, sa capacité et ses règles, et les variantes sont ensuite comparées sur les mêmes chiffres de production et de taux d'utilisation.
L'entrepôt et l'atelier de production doivent-ils figurer dans le même modèle ?
Si les matières circulent entre les deux avec des véhicules partagés ou via des stocks tampons partagés, oui. Si l'entrepôt n'expédie que des produits finis, un modèle séparé suffit souvent.
Quel niveau de détail faut-il pour le modèle de transport ?
Suffisamment pour montrer l'attente. Dans le cas des feux automobiles, le modèle intégrait même l'accélération et le freinage des chariots. Dans un entrepôt, les trajets et les règles de prélèvement comptent généralement davantage.
Conclusion
Commencez par la zone où l'on dit déjà qu'une ligne attend ses matières. Demandez au chef d'équipe de noter, sur quelques postes, chaque arrêt d'un poste dû à un transport qui n'est pas arrivé. Si ces arrêts se concentrent sur certaines heures, modélisez cette zone avant d'acheter des véhicules ou de déplacer des racks.
Testez d'abord votre prochain changement intralogistique
Si la question ouverte porte sur le nombre de chariots élévateurs ou la taille d'un stock tampon, la démo montre comment les trajets, les véhicules et les stocks tampons entrent dans le modèle et comment les variantes d'implantation sont comparées sur la production.
Sources
- DBR77, Étude de cas : conception d'une ligne de production (résumé sur ce site)
- DBR77, Étude de cas : prélèvement de matières en entrepôt (résumé sur ce site)
- DBR77 Digital Twin, Simulation déterministe ou stochastique
- DBR77 Digital Twin, CAO 2D ou jumeau numérique 3D
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