Avant-projet d'un système AGV : équipe, layout, simulations

Une fois la décision « nous déployons » prise, commence la partie la plus créative de toute la méthodologie : la conception du système AGV adaptée à un atelier précis. C'est la phase d'avant-projet, avant même les échanges avec les fournisseurs, au cours de laquelle vous déterminez qui travaille sur le déploiement, par où circuleront les chariots, quelle technologie vous choisissez et si les hypothèses tiennent seulement la route. Cet article, qui fait partie de la série Déploiement des AGV pas à pas, vous guide à travers l'avant-projet, élaboré juste après un audit de préparation du site concluant.

Constituer l'équipe projet

Un bon avant-projet ne naît pas sur un seul bureau. Commencez par constituer formellement l'équipe de déploiement, avec des rôles clairement attribués : c'est elle qui répond de la qualité des décisions ultérieures. Elle doit réunir des représentants de tous les services concernés par le déploiement.

• Production : connaît le rythme réel de la ligne et sait quand le matériel est vraiment nécessaire au poste.
• Logistique et entrepôt : décrit les flux, les volumes et les points où se forment aujourd'hui des files d'attente.
• Maintenance : évalue la maintenabilité et l'impact des AGV sur la disponibilité des machines.
• IT : vérifie les exigences d'intégration avec les systèmes MES/WMS/ERP et l'état du réseau.
• SST : évalue dès le début les risques et prépare les consignes de sécurité pour les robots mobiles.

S'y ajoutent un chef de projet, qui coordonne l'ensemble, et un sponsor au sein de la direction de l'usine, c'est-à-dire une personne mandatée pour prendre des décisions et débloquer le budget. Une telle composition pluridisciplinaire garantit que la planification tient compte des besoins et des contraintes de chaque partie, au lieu de les découvrir seulement au moment de la mise en service. Il est judicieux de prévoir dès maintenant le mode de collaboration avec le futur fournisseur et de désigner des interlocuteurs.

Cartographie des processus et layout cible

Le cœur du concept est un layout intralogistique détaillé sur lequel figurent les trajets des AGV. Sur le plan de l'usine, tracez les trajets optimaux : ceux qui évitent les zones à forte circulation de personnes, les virages serrés et les endroits où des matériaux stationnent régulièrement.

Repérez ensuite les points de prélèvement et de livraison. Ce sont les endroits où le chariot récupère la charge (postes de chargement près des machines, rayonnages de pick-up) et où il la dépose (zones de dépose, quais, zones d'expédition). Chacun d'eux doit offrir suffisamment d'espace pour manœuvrer et, le cas échéant, pour une station tampon, afin que l'AGV n'attende pas inutilement son accès. Concevez la logique du flux : quels points relier par des trajets, où se formeront les croisements entre les chariots et la circulation piétonne ou le transport manuel, et comment les sécuriser.

Enfin, calculez la flotte. À partir des données de l'analyse des besoins, estimez le nombre d'AGV : calculez combien de missions par heure un véhicule réalise réellement et comparez ce chiffre au nombre total d'ordres de transport en période de pointe. C'est une première réponse approximative à la question « combien de chariots ? » ; la simulation la vérifiera ensuite.

Les exigences techniques du système

Pour les flux conçus, vous choisissez maintenant des solutions techniques concrètes. C'est ici que le concept cesse d'être un schéma sur un plan et devient une spécification.

Navigation : bande contre laser et SLAM

Décidez de quelle manière les chariots se repéreront dans l'espace. D'un côté, la navigation repose sur une infrastructure physique : bande magnétique au sol, boucles d'induction dans le sol, balises RFID ou codes à intervalles réguliers. De l'autre, la navigation naturelle, sans infrastructure supplémentaire, dans laquelle l'AGV scanne son environnement par laser ou par caméra et se déplace selon le plan du site chargé en mémoire.

Le compromis est clair. La bande est bon marché et simple à mettre en service, mais peu flexible en cas de modification des trajets : chaque changement implique de recoller physiquement la bande. La navigation laser et SLAM offre la liberté de modifier le tracé des trajets dans le logiciel, mais elle est plus coûteuse et exige un environnement stable et bien « lisible » pour les scanners. Le choix doit découler de la nature de l'atelier : un espace fixe ou fréquemment réaménagé, et le niveau de précision requis pour le positionnement de la charge.

Type d'AGV et charges transportées

Déterminez ce que les véhicules transporteront et comment, car cela conditionne le modèle. Un chariot convient pour tracter des ensembles de remorques (AGV tracteurs), un autre pour lever des palettes au sol (type à fourches), un autre encore pour transporter de petits bacs ou des cartons. Vérifiez la masse et les dimensions maximales de la charge ainsi que la hauteur de levée requise. Décidez aussi du concept de transfert de la charge : l'AGV prélève-t-il lui-même la palette au sol (il lui faut alors une fonction de fourches), ou bien équiperez-vous les stations de chargement de convoyeurs à rouleaux qui chargent automatiquement la palette sur la plateforme du chariot ? La large offre du marché permet de trouver un véhicule adapté à presque toutes les charges, mais c'est le concept de flux, et non le catalogue du fournisseur, qui doit dicter le choix.

Recharge d'opportunité ou cyclique

Prévoyez les stations de charge à des endroits facilement accessibles pour la flotte, de préférence près de l'allée principale ou à l'extrémité de la boucle de transport. Définissez la stratégie de recharge : la recharge d'opportunité consiste en de courtes recharges à chaque occasion, si bien que le véhicule sort rarement du circuit ; la recharge cyclique signifie que le véhicule ne rejoint la station qu'une fois la batterie déchargée jusqu'à un niveau défini. La première approche maintient mieux la continuité du travail avec un takt serré, la seconde simplifie la logique et ménage parfois davantage les cellules. Prévoyez aussi l'infrastructure auxiliaire : marqueurs de navigation sur les trajets, éventuel aplanissement du sol aux endroits sensibles et couverture Wi-Fi sur toute la longueur des trajets, car la plupart des flottes communiquent sans fil avec le système de gestion. Les solutions de sécurité (scanners de détection d'obstacles, zones à accès restreint, boutons d'arrêt d'urgence) doivent être examinées avec l'équipe SST dès ce stade.

Vérifier le concept par simulation

Avant de dépenser de l'argent en matériel, vérifiez la conception du système AGV de manière virtuelle. Une simulation informatique dans un logiciel spécialisé dans les processus logistiques, par exemple FlexSim ou Plant Simulation, permet de visualiser le flux de matériaux avec les chariots et de calculer les indicateurs prévisionnels avant que quoi que ce soit ne soit installé dans l'atelier.

Qu'apporte concrètement un tel modèle ? Avant tout trois choses : les temps d'exécution des missions, l'utilisation de la flotte et une vision des files d'attente de tâches. La simulation révèle des goulots d'étranglement invisibles sur un plan statique : par exemple un engorgement lorsque deux chariots se croisent sur un tronçon étroit, ou le signe que le nombre d'AGV retenu ne suivra pas aux heures de pointe. Vous apportez ainsi les corrections dans le modèle, et non dans une réalité coûteuse : vous modifiez un trajet, ajoutez un point de croisement, modifiez le planning des ordres. Le modèle est aussi utile pour évaluer la sécurité : il permet de répéter des scénarios d'urgence et de vérifier que les zones sont disposées de manière judicieuse. Si vous ne disposez pas d'outils de simulation, analysez au moins en détail le takt du transport : combien de temps dure une mission et la flotte aura-t-elle le temps d'exécuter toutes les tâches dans le délai requis ?

Mise à jour des hypothèses et document de concept

La simulation modifie presque toujours quelque chose dans l'idée initiale, et c'est tant mieux : c'est là toute sa valeur. À la fin de la phase d'avant-projet, mettez donc à jour la documentation des hypothèses : précisez la spécification des exigences du système, qui couvre le nombre de véhicules, le mode de navigation, les exigences matérielles et d'intégration, le layout des trajets et les points d'interface avec les processus de production.

Ce document est votre livrable le plus important pour entamer les échanges avec le marché. Il sert de base à la demande de devis et de point de référence qui vous permet de comparer les offres selon les mêmes critères, au lieu de vous laisser guider par les présentations commerciales. Si, à ce stade, vous souhaitez vous appuyer sur une compétence externe, un bon intégrateur de systèmes AGV et AMR vous aidera à finaliser le concept et à vérifier les hypothèses avant qu'elles n'entrent dans la spécification.

En résumé : ce que doit contenir la conception d'un système AGV

Avant de considérer la phase d'avant-projet comme terminée, vérifiez que vous disposez de l'ensemble des éléments :

• Une équipe projet constituée avec la production, la logistique, la maintenance, l'IT et la SST, ainsi qu'un chef de projet et un sponsor.
• Un layout cible avec les trajets des AGV, les points de prélèvement et de livraison, les tampons et les croisements sécurisés.
• Un nombre préliminaire de véhicules calculé à partir du nombre de missions par heure et du volume d'ordres.
• Une technologie de navigation choisie, avec la justification du compromis bande / laser-SLAM.
• Un type d'AGV choisi en fonction de la masse, des dimensions et du mode de transfert de la charge.
• Une stratégie de recharge (d'opportunité ou cyclique) et l'emplacement des stations.
• Des dispositions de sécurité validées avec la SST.
• Un concept vérifié par simulation ou, au minimum, par une analyse du takt du transport.
• Une spécification des exigences mise à jour, prête pour la demande de devis.

L'avant-projet doit-il être réalisé avec le fournisseur ?

Pas au départ. Il est judicieux de mener la phase d'avant-projet en interne, afin d'aborder le marché avec des exigences clairement définies, et non avec une page blanche. Ce n'est qu'ainsi que vous gardez la maîtrise de l'orientation du projet et que vous pouvez comparer les offres de manière fiable. L'appui d'un intégrateur peut être précieux pour vérifier les hypothèses, mais la spécification elle-même doit venir de vous.

Et si la simulation montre qu'il n'y a pas assez de chariots ?

C'est précisément pour cela qu'on la réalise. Augmenter la flotte dans le modèle coûte quelques clics, et non un achat supplémentaire après la mise en service. Analysez si le problème vient du nombre de véhicules ou plutôt de l'agencement des trajets et du planning des ordres : parfois, l'ajout d'un point de croisement ou le report d'une partie des missions en dehors de la pointe suffit à régler la question sans agrandir la flotte.