Brevet FR3132906A1 — publié le 20230825

L’invention concerne un procédé de palettisation dans lequel : des articles (i) sont transportés vers un point de chargement, les articles (i) sont chargés par un dispositif de chargement sur un contenant (5) agencé dans le post de chargement, le dispositif de chargement étant contrôlé par un moyen de contrôle informatique, le procédé comprend en outre une étape de génération d’une disposition stable desdits articles (i) sur le contenant en amont de leur chargement, ladite disposition stable comprend un placement d’articles présentant des hauteurs sensiblement proches pour former des couches, dans lequel une couche partielle (Ci) présentant une première hauteur occupe une partie du contenant et au moins une couche partielle (Ci') complémentaire présentant une deuxième hauteur occupe une deuxième partie non occupée de sorte à occuper toute la superficie du contenant. L’invention concerne aussi un système mettant en œuvre le procédé. Figure pour l’abrégé : Figure 2. PROCEDE ET SYSTEME DE PALETTISATION HETEROGENE Domaine technique de l’invention L’invention concerne le domaine des plateformes logistiques de grandes et moyennes distributions et porte sur un procédé et un système de palettisation d’articles avant une livraison à un client. Etat de la technique Les plateformes logistiques servent d’intermédiaire entre les fournisseurs et différents points de vente. Les fournisseurs acheminent leurs produits à ces plateformes où ils sont réceptionnés et traités pour être mis en stock. Ensuite, les points de vente envoient leurs demandes de réapprovisionnement à ces plateformes. Pour chaque demande, les produits demandés sont sortis du stock pour être acheminés à une zone de préparation de commandes. Dans la zone de préparation, des robots sont utilisés pour placer les produits sur des palettes d’expéditions qui seront ensuite acheminées à leur destination. Outre la gestion de la sortie du stock des produits et l’acheminement vers le client des commandes, plusieurs décisions doivent alors être prises, entre autres, déterminer le nombre de palettes à utiliser, sur quelles palettes placer les articles et comment seront placés les articles sur chaque palette. Concernant le placement d’articles sur une palette, il existe principalement deux représentations de solutions en couches : - la première, consiste en un empilement de couches interchangeables de mêmes dimensions Largeur/Longueur ; - la seconde, consiste en un placement de couches aux dimensions quelconques placées sans règles précise à suivre. Du fait de la diversité des articles à placer, la première représentation est trop restrictive, car de nombreux objets ne peuvent se retrouver dans une couche complète, par exemple de taille 1200x800 mm, du fait de leur faible quantité. Les solutions quasi optimales obtenues par les méthodes dédiées à cette représentation placent donc trop peu d’objets. Par ailleurs, avec la deuxième représentation, la diversité des dimensions de couches possibles, rend trop complexe la construction de solutions en couches. Les méthodes connues échouent à obtenir des solutions de bonne qualité, ce qui se traduit par des dispositions avec un faible nombre d’objets placés et un manque de stabilité. L’objectif de l’invention est donc de proposer un système et un procédé de palettisation permettant de résoudre les problèmes des méthodes décrits ci-dessus, et permettant d’obtenir des dispositions d’articles en couches sur un contenant qui soient efficaces en termes d’articles placés ainsi que de stabilité. À cet effet, l’invention concerne, selon un premier aspect, un procédé de palettisation dans lequel : des articles de formes hétérogènes (notamment ayant des dimensions variables) sont transportés vers un poste de chargement par des moyens de convoyage, les articles sont ensuite chargés en plusieurs couches par un dispositif de chargement sur un contenant agencé dans le poste de chargement, dans lequel, le dispositif de chargement étant contrôlé par un moyen de contrôle informatique, le procédé comprend en outre une étape de génération d’une disposition stable desdits articles sur le contenant en amont de leur chargement. Selon l’invention, ladite disposition stable comprend un placement d’articles présentant des hauteurs sensiblement proches pour former soit des couches complètes occupant sensiblement la totalité de la superficie du contenant, soit des couches partielles occupant chacune une partie de la superficie du contenant, et dans lequel une première couche partielle présentant une première hauteur de couche occupe une partie du contenant et au moins une couche partielle complémentaire présentant une deuxième hauteur de couche occupe une deuxième partie non occupée par ladite première couche de sorte à occuper toute la superficie du contenant. Étant donné la diversité des dimensions des articles à placer (notamment leur hauteur), le procédé selon l’invention définit des couches d’articles à placer qui peuvent être complètes (pouvant occuper toute la superficie du contenant), ou partielles (pouvant occuper une partie de la superficie). Une couche étant formée par des articles présentant des hauteurs sensiblement proches (ayant un écart faible). En combinant dans la solution des couches complètes ainsi que des couches partielles, le procédé permet de placer un nombre important d’articles sur le contenant et de limiter donc le volume pouvant être perdu. En outre, en plaçant les articles sous forme de couches en veillant à ce que leur emplacement selon la hauteur soit bien choisi, la stabilité du contenant est renforcée. En conséquence, contrairement aux méthodes connues, le procédé selon l’invention permet d’obtenir une palettisation efficace en termes de nombre d’articles placés et en termes de stabilité. Le contenant peut être tout contenant utilisé pour palettiser des articles en vue de leur expédition, par exemple vers un client. À titre d’exemple, cela peut être une palette. Selon des exemples de réalisation, une couche partielle peut occuper la moitié de la superficie d’un contenant (par exemple la moitié de la longueur et la totalité de la largeur ou inversement), elle peut aussi occuper d’autres proportions telles que 1/3 ou 1/4. En fixant le nombre de tailles de couches possibles, on limite ainsi le nombre de couches à considérer, ce qui peut faciliter l’obtention de solutions de façon rapide. Par exemple, ajouter sur les empilements de demi-couches deux empilements de quarts de couches. Selon les dimensions des objets à placer, cette variante peut s’avérer bien plus efficace. Cette variante peut être particulièrement intéressante s’il y a de nombreux petits objets d’une très grande diversité en hauteur. Avantageusement, deux couches partielles sensiblement de même superficie peuvent être superposées. Ceci permet de remplir un contenant, tel qu’une palette, en créant des colonnes maximisant le volume occupé et la stabilité. Avantageusement, deux couches partielles sont séparées par une plaque intercalaire partielle sensiblement de même superficie que lesdites couches partielles. L’usage d’intercalaire entre couches partielles de même empilement apporte un plus considérable pour la stabilité du contenant après chargement et augmente donc la robustesse de la disposition. Optionnellement, la nature de l’intercalaire peut permettre de combler les dispersions de hauteur de la couche sur laquelle il est posé sans tout en restant rigide, ce qui augmente davantage la stabilité. Selon des exemples de réalisation, une couche partielle et au moins une couche partielle complémentaire sont posées sur une couche complète. En choisissant cette stratégie, on augmente le volume occupé et la stabilité. Avantageusement, une plaque intercalaire complète peut également séparer la couche complète des couches partielles, ladite plaque intercalaire complète ayant sensiblement la même superficie que le contenant. Ceci augmente davantage la stabilité. Selon des modes de réalisations, le procédé peut comprendre une étape de génération d’un catalogue de couches susceptibles d’être placées sur le contenant, ledit catalogue comprenant au moins une couche partielle. L’avantage d’un catalogue est qu’il définit les couches possibles en amont de toute construction de couche et le procédé se restreint à les utiliser de la façon la plus efficace. Le fait que le catalogue de couche comprenne aussi des couches partielles permet d’obtenir facilement des dispositions d’articles sur un contenant (par exemple une palette) qui maximisent le volume occupé ainsi que la stabilité. Selon des modes de réalisations, le catalogue peut être enrichi progressivement par l’ajout de nouvelles couches possibles présentant un coût réduit strictement négatif, ledit coût réduit étant déduit de la résolution du problème linéaire suivant, la résolution pouvant être faite par des méthodes connues de l’homme du métier (par exemple la méthode du simplexe) : Où : - z(C) : est une valeur correspondant au plus grand profit de couches qu’il est possible d’avoir en utilisant un nombre réel de couches du catalogue C. - : est le profit de la couche c, évalué comme le volume d’objets dans la couche c plus une pénalité proportionnelle au volume occupé par la couche c dans le contenant. - : le nombre de fois que la couche c est utilisée. - : le nombre d’articles dans la couche c. - I : est un ensemble de références d’articles i connues du système. - ni : nombre de fois qu’on peut utiliser la référence i. Cette méthode de génération dynamique utilise la formule de calcul ci-dessus permettant, pour un ensemble donné de couches, d’assigner à chaque objet une valeur d’intérêt. Cette valeur, positive ou négative, est utilisée pour évaluer une couche qui n’appartient pas encore au catalogue. Si ladite couche présente un coût réduit strictement négatif, alors elle est ajoutée à l’ensemble de couches contenues dans le catalogue pour améliorer la disposition d’articles en couche que l’on obtient avant la palettisation. Un autre avantage est que s’il n’existe plus de couches qui satisfont la condition ci-dessus, alors l’ensemble de couches permet d’exprimer une solution optimale. Cette propriété permet alors de savoir quand s’arrêter, mais aussi à l’aide d’autres formules de déterminer une limite sur la qualité d’une solution optimale. Le coût réduit peut être exprimé par la formule : Où u i est la valeur duale de la seule contrainte du problème. Le profit d’une couche peut être décrit par la formule suivante : Où est le volume de la couche et un réel suffisamment petit pour que le profit de deux couches soit d’abord évalué selon le volume des objets placés. Pour ce même volume, le profit est comparé sur le volume que la couche occupée (On peut aussi parler de « densité » de la couche). En rajoutant une variable et en l’intégrant dans la contrainte on obtient : Il est aussi possible de reformuler l’objectif de maximiser le volume comme minimiser le volume non placé : Selon des exemples de réalisation, pour générer une disposition stable d’articles, on choisit du catalogue les couches qui maximisent la somme des profits sous contrainte que l’ensemble des couches peut être disposé sur le contenant sans dépasser une hauteur limite du contenant fixé en amont. Pour un catalogue C de couches c , on peut par exemple déterminer lesquelles choisir pour constituer la solution en résolvant le programme linéaire suivant (les méthodes de résolutions étant connues pour les spécialistes de la recherche opérationnelle) : La contrainte h(A) assure qu’il soit possible de placer l’ensemble de couches sans qu’aucune ne dépasse la hauteur limite fixée, notée H. Optionnellement, le procédé peut comporter l’utilisation d’une méthode d’apprentissage pour générer les couches données en paramètre au « programme linéaire en nombres entiers ». Ceci permet une amélioration lorsque les objets à palettiser changent peu d’une résolution à une autre. Optionnellement, le moyen informatique peut comporter une mémoire interne, on sauvegarde ainsi les couches récurrentes que l’on transmet en paramètre au « programme linéaire en nombres entiers ». Optionnellement, le procédé peut comprendre l’application de la méthode pour un ensemble d’objets à placer sur plus d’une palette. La répartition des objets doit alors être prise en considération, leur intégration étant facilitée par la notion de couches. L’invention selon un deuxième aspect porte également sur un système de palettisation mettant en œuvre le procédé selon l’une des combinaisons de caractéristiques décrites ci-dessus. Brève description des figures D’autres particularités et avantages de l’invention apparaîtront dans la description ci-après en relation avec les dessins annexés, donnés à titre d’exemples non limitatifs, dans lesquelles : la représente un exemple de système de palettisation selon l’invention ; la est une illustration d’une palette chargée comprenant des couches complètes d’articles et des demi-couches. Procédé de palettisation dans lequel : des articles (i) de formes hétérogènes sont transportés vers un poste de chargement par des moyens de convoyage (2), les articles (i) sont ensuite chargés en plusieurs couches (Cc, Ci) par un dispositif (4) de chargement sur un contenant (5) agencé dans le poste de chargement, dans lequel, le dispositif (4) de chargement étant contrôlé par un moyen de contrôle informatique, le procédé comprend en outre une étape de génération d’une disposition stable desdits articles (i) sur le contenant en amont de leur chargement, caractérisé en ce que ladite disposition stable comprend un placement d’articles présentant des hauteurs sensiblement proches pour former soit des couches complètes (Cc) occupant sensiblement la totalité de la superficie du contenant, soit des couches partielles (Ci, Ci') occupant chacune une partie de la superficie du contenant, et en ce qu’une première couche partielle (Ci) présentant une première hauteur de couche occupe une partie du contenant et au moins une couche partielle (Ci') complémentaire présentant une deuxième hauteur de couche occupe une deuxième partie non occupée par ladite première couche de sorte à occuper toute la superficie du contenant. Procédé de palettisation selon la revendication précédente, dans lequel deux couches partielles sensiblement de même superficie sont superposées. Procédé de palettisation selon la revendication précédente, dans lequel lesdites deux couches partielles sont séparées par une plaque intercalaire partielle sensiblement de même superficie que lesdites couches partielles. Procédé de palettisation selon l’une des revendications précédentes, dans lequel une couche partielle (Ci) et au moins une couche partielle complémentaire (Ci') sont posées sur une couche complète (Cc). Procédé de palettisation selon la revendication précédente, dans lequel une plaque intercalaire complète sépare la couche complète (Cc) des couches partielles (Ci, Ci'), ladite plaque intercalaire complète ayant sensiblement la même superficie que le contenant (5). Procédé de palettisation selon l’une des revendications précédentes, comprenant en outre une étape de génération d’un catalogue C de couches susceptibles d’être placées sur le contenant, ledit catalogue comprenant au moins une couche partielle. Procédé de palettisation selon la revendication précédente, dans lequel le catalogue est enrichi progressivement par l’ajout de nouvelles couches c possibles présentant un coût strictement négatif, ledit coût étant déduit de la résolution du problème linéaire suivant : Où : - z(C) : est une valeur correspondant au plus grand profit de couches qu’il est possible d’avoir en utilisant un nombre réel de couches du catalogue C. - : est le profit de la couche c, évalué comme le volume d’objets dans la couche c, plus une pénalité proportionnelle au volume occupé par la couche c dans le contenant. - : le nombre de fois que la couche c est utilisée. - : le nombre d’articles dans la couche c. - I : est un ensemble de références d’articles i connues du système. - ni : nombre de fois qu’on peut utiliser la référence i. ledit coût CR(c) étant exprimé par la formule : Où u i est la valeur duale de la contrainte : Le profit p c d’une couche étant exprimé par la formule suivante : Où est le volume de la couche, le volume d’un article et un nombre réel. Procédé de palettisation selon la revendication précédente, dans lequel on choisit du catalogue des couches complètes ou partielles, qui maximisent la somme des profits ( ) sous contrainte que l’ensemble des couches choisies peut être disposé sur le contenant et sans dépasser une hauteur limite du contenant, fixée en amont. Système de palettisation mettant en œuvre le procédé selon l’une des revendications précédentes.