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Gestion Optimisée d’un Chantier

Gestion Optimisée d’un Chantier de Terrassement

Comprendre l'Optimisation d'un Chantier

L'optimisation d'un chantier de terrassement vise à réaliser les travaux dans les meilleurs délais, au moindre coût, et avec la meilleure utilisation possible des ressources (engins, main d'œuvre, matériaux). Cela passe par une planification rigoureuse des différentes tâches, une bonne coordination entre les équipes, et des choix judicieux concernant les méthodes et les équipements. Un aspect clé est souvent l'équilibrage des "ateliers", par exemple, s'assurer que la capacité de chargement d'une pelle correspond bien à la capacité d'évacuation des camions pour éviter les temps d'attente inutiles, qui sont coûteux et improductifs. L'analyse des temps de cycle des engins est fondamentale pour cette optimisation.

Données de l'étude

Un chantier nécessite l'évacuation de \(1200 \, \text{m}^3\) de déblais foisonnés. On dispose d'une pelle hydraulique pour le chargement et de camions pour le transport vers une décharge.

Caractéristiques des engins et du site :

  • Pelle Hydraulique :
    • Capacité du godet : \(C_g = 2.0 \, \text{m}^3\) (volume foisonné par coup de godet)
    • Temps de cycle de la pelle (prendre la terre et la verser dans le camion) : \(T_{cycle\_pelle} = 0.5 \, \text{minutes/godet}\)
  • Camions :
    • Capacité d'un camion : \(C_c = 10 \, \text{m}^3\) (volume foisonné)
    • Temps de transport aller-retour (chantier \(\Rightarrow\) décharge \(\Rightarrow\) chantier), incluant le temps de déchargement à la décharge et les manœuvres : \(T_{transport\_camion} = 30 \, \text{minutes/rotation}\)

Hypothèse : On cherche à ce que la pelle travaille en continu, sans temps d'attente dû aux camions.

Schéma du Cycle Pelle-Camions
Optimisation du Cycle Pelle-Camions Pelle Cycle: 0.5min/godet Godet: 2m³ Chargement Transport Camions Rotation: 30min Retour Camions Décharge

Illustration du cycle de chargement par la pelle et du cycle de rotation des camions.

Questions à traiter

  1. Calculer le temps nécessaire pour que la pelle charge un camion complet (\(T_{\text{chargement_camion}}\)).
  2. Calculer le débit de la pelle en termes de camions chargés par heure.
  3. Calculer le nombre de camions (\(N_c\)) nécessaires pour que la pelle n'attende jamais (ou le moins possible) qu'un camion soit disponible pour être chargé.
  4. Avec ce nombre optimal de camions, calculer le temps total nécessaire pour évacuer les \(1200 \, \text{m}^3\) de déblais foisonnés (\(T_{\text{evacuation_totale}}\)).

Correction : Gestion Optimisée d’un Chantier

Question 1 : Temps de chargement d'un camion (\(T_{\text{chargement_camion}}\))

Principe :

Pour savoir combien de temps la pelle met pour remplir un camion, nous devons d'abord déterminer combien de coups de godet sont nécessaires. Cela dépend de la capacité du camion et de la capacité du godet de la pelle. Nombre de godets par camion = Capacité du camion / Capacité du godet. Ensuite, on multiplie ce nombre de godets par le temps que met la pelle pour effectuer un cycle de godet (prendre la terre et la verser).

Formule(s) utilisée(s) :
\[N_{\text{godets/camion}} = \frac{C_c}{C_g}\]
\[T_{\text{chargement_camion}} = N_{\text{godets/camion}} \times T_{\text{cycle_pelle}}\]
Données spécifiques :
  • Capacité camion (\(C_c\)) : \(10 \, \text{m}^3\)
  • Capacité godet pelle (\(C_g\)) : \(2.0 \, \text{m}^3/\text{godet}\)
  • Temps de cycle de la pelle (\(T_{\text{cycle_pelle}}\)) : \(0.5 \, \text{minutes/godet}\)
Calcul :
\[ \begin{aligned} N_{\text{godets/camion}} &= \frac{10 \, \text{m}^3}{2.0 \, \text{m}^3/\text{godet}} \\ &= 5 \, \text{godets} \\ \\ T_{\text{chargement_camion}} &= 5 \, \text{godets} \times 0.5 \, \text{minutes/godet} \\ &= 2.5 \, \text{minutes} \end{aligned} \]
Résultat Question 1 : Le temps nécessaire pour que la pelle charge un camion complet est de \(T_{\text{chargement_camion}} = 2.5 \, \text{minutes}\).

Quiz Intermédiaire 1 : Un camion a une capacité de 12 m³. Le godet d'une pelle a une capacité de 3 m³. Le cycle de la pelle est de 1 minute/godet. Temps de chargement du camion ?

Question 2 : Débit de la pelle en camions chargés par heure

Principe :

Le débit de la pelle en termes de camions chargés par heure nous indique combien de camions la pelle peut remplir en une heure si elle travaille continuellement. Nous savons qu'elle met \(2.5 \, \text{minutes}\) pour charger un camion (calculé à la Q1). Pour trouver combien de camions elle peut charger en une heure (60 minutes), on divise 60 minutes par le temps de chargement d'un camion.

Formule(s) utilisée(s) :
\[\text{Débit}_{\text{pelle}} (\text{camions/heure}) = \frac{60 \, \text{minutes/heure}}{T_{\text{chargement_camion}} (\text{minutes/camion})}\]
Données spécifiques :
  • Temps de chargement d'un camion (\(T_{\text{chargement_camion}}\)) : \(2.5 \, \text{minutes/camion}\) (de Q1)
Calcul :
\[ \begin{aligned} \text{Débit}_{\text{pelle}} &= \frac{60 \, \text{minutes/heure}}{2.5 \, \text{minutes/camion}} \\ &= 24 \, \text{camions/heure} \end{aligned} \]
Résultat Question 2 : Le débit de la pelle est de 24 camions chargés par heure.

Quiz Intermédiaire 2 : Si une pelle charge un camion en 5 minutes, combien de camions peut-elle charger en une heure ?

Question 3 : Nombre de camions (\(N_c\)) nécessaires pour un travail continu de la pelle

Principe :

Pour que la pelle travaille sans s'arrêter, il faut qu'un camion vide soit toujours prêt à être chargé dès que le précédent est plein et part. Le temps total qu'un camion met pour faire une rotation complète (être chargé, aller à la décharge, vider, et revenir) est son "temps de cycle camion". Ce temps de cycle camion est la somme du temps de chargement par la pelle (\(T_{\text{chargement_camion}}\)) et du temps de transport aller-retour (\(T_{\text{transport_camion}}\)). Le nombre de camions nécessaires est alors le temps de cycle total d'un camion divisé par le temps pendant lequel la pelle est occupée à charger ce camion. Cela donne le nombre de "postes de travail" pour les camions pendant qu'un seul est en chargement.

Formule(s) utilisée(s) :
\[T_{\text{cycle_camion_complet}} = T_{\text{chargement_camion}} + T_{\text{transport_camion}}\]
\[N_c = \frac{T_{\text{cycle_camion_complet}}}{T_{\text{chargement_camion}}}\]

Le résultat doit être arrondi à l'entier supérieur car on ne peut pas avoir une fraction de camion.

Données spécifiques :
  • Temps de chargement d'un camion (\(T_{\text{chargement_camion}}\)) : \(2.5 \, \text{minutes}\) (de Q1)
  • Temps de transport aller-retour camion (\(T_{\text{transport_camion}}\)) : \(30 \, \text{minutes}\)
Calcul :
\[ \begin{aligned} T_{\text{cycle_camion_complet}} &= 2.5 \, \text{minutes} + 30 \, \text{minutes} \\ &= 32.5 \, \text{minutes} \\ \\ N_c &= \frac{32.5 \, \text{minutes}}{2.5 \, \text{minutes}} \\ &= 13 \end{aligned} \]
Résultat Question 3 : Le nombre de camions nécessaires pour que la pelle travaille en continu est de \(N_c = 13 \, \text{camions}\).

Quiz Intermédiaire 3 : Temps de chargement camion = 4 min. Temps de rotation camion (transport A/R) = 20 min. Nombre de camions pour travail continu de la chargeuse ?

Question 4 : Temps total d'évacuation des déblais (\(T_{\text{evacuation_totale}}\))

Principe :

Avec un nombre optimal de camions (13 camions), la pelle travaille en continu. Le facteur limitant devient donc la vitesse à laquelle la pelle peut excaver et charger. Nous connaissons le volume total de déblais foisonnés à évacuer (\(1200 \, \text{m}^3\)). Nous savons que la pelle charge un camion de \(10 \, \text{m}^3\) en \(2.5 \, \text{minutes}\). D'abord, calculons le nombre total de camions à charger : Volume total / Capacité d'un camion. Ensuite, multiplions ce nombre de camions par le temps de chargement d'un camion pour obtenir le temps total. Ce temps sera en minutes, nous pourrons ensuite le convertir en heures.

Formule(s) utilisée(s) :
\[N_{\text{camions_total}} = \frac{V_{\text{total_deblais_foisonnes}}}{C_c}\]
\[T_{\text{evacuation_totale}} = N_{\text{camions_total}} \times T_{\text{chargement_camion}}\]
Données spécifiques :
  • Volume total de déblais foisonnés : \(1200 \, \text{m}^3\)
  • Capacité d'un camion (\(C_c\)) : \(10 \, \text{m}^3\)
  • Temps de chargement d'un camion (\(T_{\text{chargement_camion}}\)) : \(2.5 \, \text{minutes}\) (de Q1)
Calcul :
\[ \begin{aligned} N_{\text{camions_total}} &= \frac{1200 \, \text{m}^3}{10 \, \text{m}^3/\text{camion}} \\ &= 120 \, \text{camions} \\ \\ T_{\text{evacuation_totale_minutes}} &= 120 \, \text{camions} \times 2.5 \, \text{minutes/camion} \\ &= 300 \, \text{minutes} \\ \\ T_{\text{evacuation_totale_heures}} &= \frac{300 \, \text{minutes}}{60 \, \text{minutes/heure}} \\ &= 5 \, \text{heures} \end{aligned} \]

Alternativement, nous savons que la pelle charge \(24\) camions par heure (de Q2). Pour charger \(120\) camions, le temps sera : \(120 \text{ camions} / 24 \text{ camions/heure} = 5 \text{ heures}\).

Résultat Question 4 : Le temps total nécessaire pour évacuer les \(1200 \, \text{m}^3\) de déblais foisonnés avec la flotte optimisée de camions est de \(5 \, \text{heures}\).

Quiz Intermédiaire 4 : Il faut évacuer 200 m³. Chaque camion prend 10 m³. La pelle charge un camion en 2 minutes. Temps total d'évacuation ?

Quiz Rapide : Testez vos connaissances (Récapitulatif)

1. Le temps de chargement d'un camion par une pelle dépend :

2. Pour optimiser le nombre de camions et assurer un travail continu de la pelle, on cherche à ce que :

3. Si \(T_{chargement\_camion} = 5 \, \text{min}\) et \(T_{transport\_camion} = 25 \, \text{min}\), le nombre optimal de camions est :

Glossaire

Optimisation de Chantier
Ensemble des méthodes et techniques visant à améliorer l'efficacité d'un chantier en termes de coûts, de délais, et d'utilisation des ressources.
Temps de Cycle (Engin)
Durée totale nécessaire à un engin (pelle, camion, etc.) pour accomplir une séquence complète de ses opérations et revenir à son point de départ pour une nouvelle séquence.
Productivité (d'un Engin)
Quantité de travail (ex: volume excavé, distance parcourue) qu'un engin peut réaliser par unité de temps (heure, jour).
Débit (d'un Engin)
Quantité de matériau traité ou transporté par unité de temps. Pour une pelle, cela peut être en m³/heure ; pour un ensemble pelle-camions, en camions/heure ou m³/heure évacués.
Temps d'Attente
Période pendant laquelle un engin ou une équipe est inactif en attendant qu'une autre tâche soit terminée ou qu'une autre ressource devienne disponible (ex: pelle attendant un camion, camion attendant d'être chargé).
Flotte d'Engins
Ensemble des engins (ex: camions) travaillant de concert sur une tâche ou un chantier.
Équilibrage des Ateliers
Principe d'organisation visant à faire correspondre les capacités de production des différents postes de travail ou engins d'un chantier pour minimiser les goulots d'étranglement et les temps d'attente.
Gestion Optimisée d’un Chantier - Exercice d'Application

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