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8.Sistemi integrati di sistemazione e tendenze - Coggle Diagram
8.Sistemi integrati di sistemazione e tendenze
Classificazione dei processi produttivi
I sistemi integrati di fabbricazione (Computer-Integrated Manufacturing (CIM)), integra una
serie ampia di software e hardware necessari per dalla modellazione e progettazione al controllo,
ottimizzazione, movimentazione, assemblaggio e verifiche funzionali di fabbricazione.
Questo approccio integrato è iniziato negli anni '70 e consente di raggiungere obiettivi quali:
Reattività ai rapidi cambiamenti nelle modifiche del design del prodotto e alla variazione richieste del mercato.
Migliore utilizzo di materiali, macchinari e personale e riduzione delle scorte
Migliore controllo della produzione e gestione dell'intera operazione di produzione.
Fabbricazione di prodotti di alta qualità contenendo i costi
Descrizione sintetica delle principali attività CIM e applicazioni:
Controllo numerico (CNC, computer numerical control).
metodo di controllo del movimento dei componenti di una macchina mediante istruzioni codificate in forma di dati numerici.
Controllo adattivo (AC, adaptive control).
regolazione automatica dei parametri di lavorazione in un'operazione
Es. forze,temperatura, finitura superficiale e dimensioni del pezzo monitorate se fuoriescono da intervalli specificati, il sistema regola le variabili finché i parametri non rientrano nell'intervallo specificato.
e per ridurre al minimo i costi di produzione.
per ottimizzare il tasso di produzione e la qualità del prodotto
Robot industriali.
sostituzione di operazioni manuali ripetitive,pericolose e noiose.
diminuzione nella variabilità nella qualità del prodotto e la produttività è migliorata.
Es. operazioni di assemblaggio e alcuni (robot intelligenti) sono stati sviluppati con capacità di percezione sensoriale e movimenti che simulano quelli dell'uomo.
Movimentazione automatizzata.
Movimentazione più efficiente dei materiali,componenti, prodotti nelle varie fasi di completamento, come negli spostamenti,punti ispezione, spedizione.
Sistemi di assemblaggio automatizzati o robotizzati.
Sistemi che sostituiscono assemblaggio manuale, con risparmio tempi e costo. fase di DFA (design for assembling).
Pianificazione del processo assistita da computer (CAPP, computer aided process planning).
ottimizza la pianificazione del processo, migliorando la produttività, la qualità del prodotto e l’affidabilità e quindi ridurre i costi.
Funzioni come stima e monitoraggio dei costi o dei tempi di lavorazione sono incorporati nel sistema.
Può produrre sistematicamente piani di processo accurati e coerenti, ridurre i costi e i lead time della pianificazione del processo, aumenta la produttività dei pianificatori di processi.
I costi di produzione, i tempi di produzione e gli standard di lavoro possono essere facilmente interfacciati con il sistema CAPP.
Ci sono diverse tipologie:
o G CAPP: Generative, piano di processo per un nuovo componente
o V CAPP: Variant, richiama piano di processo esistente per una parte simile e modificandolo, basato su database GT
Tecnologia di gruppo (GT, group technology).
Organizzazione e classificazione dei componenti in gruppi o famiglie sulla base di similarità nel design e nei processi di produzione.
Semplificazione e miglioramento progetto e produzione per componenti dello stesso gruppo (standard di similitudine) con efficienza economica.
Produzione Just in time (JIT).
forniture di materie prime e parti vengono consegnate al produttore appena in tempo per essere utilizzate, che parti e componenti sono prodotti appena in tempo per essere trasformati in sottoassiemi, e che i prodotti vengono assemblati e finiti appena in tempo per essere consegnati al cliente.
i costi associati alle scorte si riducono, i difetti sono bassi i componenti vengono rilevati immediatamente, la produttività aumenta,così come la qualità dei prodotti.
Produzione cellulare (CM).
utilizza workstation che consistono in un certo numero di celle di produzione, ciascuna contenente varie macchine di produzione controllate da un robot centrale, con ogni macchina che esegue una diversa operazione sul pezzo, compresa l'ispezione.
Sistemi di produzione flessibili (FMS).
integrano la produzione celle in un grande impianto di produzione, con tutte le celle interfacciate con un computer centrale.
molto costosi, produrre parti in modo efficiente, ma in quantità piccole, e di cambiare rapidamente le sequenze di produzione richieste per le diverse parti.
La flessibilità per soddisfare i rapidi cambiamenti nella domanda del mercato
Sistemi esperti (ES).
algoritmi complessi e ambienti di analisi al calcolatore, hanno la capacità di eseguire vari compiti e risolvere difficoltà in diversi contesti compresi processi decisionali iterativi.
Intelligenza artificiale (AI).
controllati dal computer possono imparare dall'esperienza e prendere decisioni che ottimizzano le operazioni e minimizzare i costi, sostituendo infine l'intelligenza umana.
Le reti neurali artificiali (ANN, artificial neural networks) per simulare i processi di pensiero del cervello umano, per la modellazione e simulazione di impianti di produzione,monitoraggio e controllo della produzione processi, diagnosi di problemi nelle prestazioni della macchina.
ruolo umano sia estremamente ridotto, ad operazioni come supervisione, manutenzione e aggiornamento dei sistemi.
Problematiche di applicazione:
Elevate competenze tecniche ed economiche
Possibilità di implementazioni non corrette
Elevati investimenti di capitale e di tempo
Rischio legato ad incertezza di redditività
Caso studio:
Stampi per stampaggio ad iniezione termoplastici
Processo parte da modello CAD dell’oggetto da realizzare, tecniche e software CAE per la realizzazione del modello dello stampo a partire dal CAD.
Informazioni del modello dello stampo vengono mandate a fresa CNC per la realizzazione dello stampo a partire da blocchi di acciaio per la realizzazione per asportazione di stampo e controstampo per injection molding.
Il software di programmazione a controllo numerico esegue il programma di lavorazione alla fresa, producendo la cavità con quote e tolleranze accurate.
Processo alternativo potrebbe essere l’elettroerosione per la realizzazione delle cavità, ma generalmente può risultare più dispendiosa in termici economici e con minore precisione dimensionale.
Cenni di gestione qualità e competitività globale
La qualità del prodotto
soddisfazione del cliente
critici della produzione
successo del prodotto
L'approccio tradizionale era ispezionare i prodotti dopo che sono stati realizzati con controlli a campione e verifiche di conformità
. Approccio poco efficiente
non garantisce qualità
sistemi integrati di controllo qualità dal suo design
attraverso tutte le fasi successive di fabbricazione e assemblaggio.
Il controllo continuo processi (noti come monitoraggio online),
per mantenere la qualità del prodotto,
controllare i processi
non i prodotti.
la produzione di prodotti difettosi può essere molto costosa per il produttore,con costi variabili per ordini di grandezza.
L'integrità del prodotto
È idoneo all’utilizzo previsto
Soddisfa una reale richiesta del mercato
È affidabile per la durata prevista
Può essere sottoposto a manutenzione con facilità.
Garanzia di qualità e gestione totale della qualità (TQM, total quality managment) sono
responsabilità di tutti coloro che sono coinvolti nella progettazione e produzione di prodotti e i loro componenti.
prevenire il verificarsi di difetti
qualità, motivazione e responsabilità della direzione aziendale
abilità lavorativa a tutti i livelli di produzione
uso di tecniche come controllo statistico di processo (SPC, statistical process control)e al suo interno le carte di controllo, il monitoraggio in linea della produzione.
L’assicurazione qualità implementazione di tecniche DOE (design of experiemnts)
tecnica in cui i fattori coinvolti in un processo e le loro interazioni vengono studiate simultaneamente.
le variabili che influiscono sulla precisione dimensionale o sulla finitura di superficie in un'operazione di lavorazione facilmente individuati, azioni preventive in tempo reale
Responsabilità di prodotto:
conseguenze derivanti dall’utilizzo di un prodotto difettoso e possono coinvolgere aspetti tecnici e giuridici ed avere elevato impatto economico.
dalla progettazione alla produzione alla commercializzazione devono conoscere le conseguenze derivanti da guasti e malfunzionamenti del prodotto.
ergonomia
l’interazione uomo-macchina-ambiente
al maggior rendimento del lavoro sul posto di lavoro
ottimizzazione delle funzionalità del prodotto nel suo utilizzo (ergotecnica).
La competitività globale di un prodotto dipende dalla concorrenza globale e dall’economicità dei prodotti (prezzi basi).
il costo di produzione di un prodotto rappresenta circa il 40% del prezzo di vendita del prodotto.
Il costo totale di produzione di un prodotto
Costi fissi. per l'energia, l'affitto per le strutture, l'assicurazione e imposte immobiliari.
Capitale. Macchinari di produzione, attrezzature, edifici e terreni sono tipici costi di capitale.
Utensili. includono quelli per il taglio di utensili, stampi, dispositivi e apparecchi.
Lavoro. I costi del lavoro consistono in costi diretti e indiretti. Lavoro diretto, chiamato anche lavoro produttivo, riguarda il lavoro che è direttamente coinvolto nella produzione prodotti.
La manodopera indiretta (20-60% del totale) riguarda la manutenzione nell’operazione di produzione totale.
Materiali. materie prime, approvvigionamento, domanda. (il minor costo non è un fattore decisivo se costo lavorazione maggiore)
Tendenze di sviluppo della produzione industriale
outsourcing, fenomeno impattante sulla sostenibilità globale.
esternalizzazione di lavorazioni da parte di multinazionali e di medie imprese, l'acquisto da una società di parti o manodopera da una fonte esterna, da un altro società o un altro paese, al fine di ridurre i costi di progettazione e produzione.
aumento del costo di spedizione.
le tendenze manifatturiere globali:
I mercati sono diventati multinazionali e la concorrenza globale è in rapido aumento
Le condizioni di mercato fluttuano ampiamente.
I cicli di vita del prodotto si stanno accorciando.
I clienti richiedono costantemente prodotti di alta qualità e a basso costo e con consegna in tempo reale
La varietà e la complessità del prodotto continuano ad aumentare.
l'impatto sociale e le implicazioni politiche conseguenti alla riduzione dell'occupazione, nei paesi che esternalizzano.
varie fasi di produzione
Materiali:
Sviluppo nella selezione dei materiali per una migliore riciclabilità
Miglioramento nelle tecnologie di testing e controllo materiali, attrezzature e trattamenti grazie a nuovi metodi, sensori ecc.
Innovazioni e sviluppi di nuovi materiali con caratteristiche avanzate (nanomateriali, nanopowder, compositi, superconduttori,semiconduttori, leghe amorfe, smart materials, rivestimenti avanzati)
Risparmi di peso con l'uso di materiali con rapporto resistenza-peso e rigidezza-peso,in particolare nel settore automobilistico e le industrie aerospaziali.
Maggiore controllo di composizione, purezza e difetti dei materiali (impurità, inclusioni e difetti) per migliorare proprietà complessive, caratteristiche di produzione,affidabilità e durata di servizio
Operazioni e sistemi di fabbricazione
Strategie computer aided in tutte le fasi di produzione
Rapid prototiping
Sviluppi nella produzione di ultra-precisa, nella fabbricazione micro e nano
Sistemi CIM e automazione in genere (sensoristica, movimentazione, assemblaggio,ispezione).
Miglioramenti nei modelli predittivi degli effetti dei parametri di lavorazione dei materiali
Obiettivi nel settore manifatturiero
Valutare continuamente i progressi nei materiali, nei metodi di produzione e l'integrazione informatica, al fine di realizzare la loro appropriata, tempestiva, e l'attuazione economica.
Implementare la produzione eco-innovativa e sostenibile
Costruire la qualità nel prodotto in ogni fase della sua produzione.
Soddisfare tutti i requisiti di progettazione, le specifiche di prodotto e le e standard internazionali per i prodotti.
Visualizzare le attività di produzione non come attività singole e separate, un sistema di grandi dimensioni, con tutte le sue parti interconnesse.
Adottare metodi di produzione sufficientemente flessibili per rispondere alle mutevoli richieste del mercato globale e fornire consegne in tempo il cliente.
Proseguire gli sforzi volti a raggiungere un livello di produttività più elevato ed eliminare o ridurre al minimo gli sprechi con un uso ottimale delle risorse di un'organizzazione (sviluppo sostenibile della produzione).
Collaborare con i clienti per un feedback tempestivo per un miglioramento continuo dei prodotti.