Appunti del corso Impianti industriali e sicurezza sul lavoro + esempio di esercizi

Impianti industriali

Definizione di impianto industriale

L’impianto industriale è un complesso di macchine, apparecchiature e servizi atti a permettere la trasformazione di materie prime in prodotti finiti. Esso si inserisce in un sistema più complesso denominato impresa (azienda) che persegue obiettivi economici. L’obiettivo principale è quello di ottenere quindi in uscita prodotti o servizi che abbiano valore maggiore delle materie prime in ingresso.

In ogni impianto industriale si possono distinguere impianti di produzione (tecnologici) ed impianti complementari (di servizio). I secondi rappresentano tutti quei sistemi atti a garantire il funzionamento e soddisfare determinate esigenze dell’intero stabilimento (impianto idraulico, elettrico, di aria compressa).

Realizzazione degli impianti industriali

La realizzazione si articola in 3 fasi principali:

• Progettazione
• Scelta dell’ubicazione
• Studio della planimetria dell’impianto
• Progetto del layout dettagliato
• Progettazione delle parti costituenti

Scelta dell’ubicazione

La scelta preliminare avviene in base ad alcuni fattori chiave:

• Costi di costruzione (materiali, acquisto terreno, tributi)
• Caratteristiche del mercato
• Disponibilità di materie prime per la costruzione e per i prodotti futuri (anche in base alla loro natura)
• Energie
• Manodopera
• Trasporti

Ci sono tre metodi che permettono di scegliere l’ubicazione di un impianto:

• Metodo del punteggio
• Metodo in base ai costi (somma di tutti i costi di costruzione e comparazione di varie località)
• Metodo dei costi di trasporto (stesso criterio dei costi generali ma applicato alle voci di trasporto)

Un esempio di terreno ideale potrebbe essere quello con un rapporto tra i lati di 2 a 1 con uno spazio calcolato per ogni operaio variabile in base al tipo di stabilimento.

Prodotto e mercato

Il ciclo di vita di un prodotto dovrebbe avere questo andamento. Si parte in primis dall’introduzione del prodotto sul mercato, dopo il suo sviluppo e la sua produzione, e successivamente, in ordine di posizionamento sui diagramma, avremo: Crescita, Maturità, Declino (seguito eventualmente da Rivitalizzazione / Restyling).

• Produttività: Rapporto tra la produzione e uno dei suoi fattori (es: Tempo, Lavoro, Energia)
• Rendimento: Rapporto tra il tempo di effettivo funzionamento (produzione) ed il tempo lavorativo totale (Tempo di Apertura impianto)
• Sfrido: Porzione di materiale avanzato da un passaggio produttivo (es: truciolo o contorno dopo stampaggio), è riutilizzabile nella maggioranza dei casi.
• Scarto: Pezzo “difettoso” al fine di un passaggio produttivo, viene scartato e possibilmente riciclato.
• Potenzialità di un impianto: È il termine che racchiude in sé tutte le caratteristiche di una linea di produzione appena elencate: Scarto, Sfrido, Rendimento e Produttività.

Ci sono vari fattori che possono influenzare in maniera diretta i singoli contribuenti alla potenzialità di un impianto:

• Massimo sfruttamento della manodopera disponibile
• Massimo sfruttamento degli spazi disponibili — Realizzazione di un layout efficace sulla base di una corretta analisi dei dati di partenza (pesi, cicli di lavorazione, metodi di trasporto, manodopera necessaria, fabbisogno energetico ecc.)

Studio del plant layout

Definizione: Si tratta del progetto della disposizione plano-altimetrica ottimale di macchinari, impianti, addetti e materiali (magazzini).

È importante notare che lo studio del layout non avviene necessariamente solo con la nascita dello stabilimento, ma può essere attuato anche spesso in seguito a svariate necessità (ad esempio la messa in linea di un nuovo prodotto). Gli obiettivi da raggiungere riguardano nella maggior parte di casi il soddisfacimento delle esigenze tecnico-economiche dell’azienda.

Per la realizzazione di un layout occorre prima di tutto analizzare i dati di partenza:

• Articoli da produrre e quantità
• Successione delle operazioni

La successione delle operazioni viene indicata in un diagramma detto di lavorazione (Flowchart di lavorazione) e rappresenta un fondamentale dato di partenza per lo sviluppo di un efficace layout delle strutture. Riassume tramite dei simboli tutte le principali attività di un processo produttivo.

• Volumi, pesi e caratteristiche dei materiali da trasportare durante la lavorazione
• Esigenze dei vari reparti
• Fabbisogno di impianti complementari (aria compressa, acqua ecc.)

La catena produttiva può essere catalogata principalmente in 3 tipologie: "In Serie", "In parallelo", "Mista".

Si parla poi anche di sistemi di lavorazione per reparti, intesi come compartimenti fisici dell’azienda delegati singolarmente ad un tipo di lavorazione specifica (ma anche facilmente riconfigurabili) e collegati da una logistica In-plant (interna). Le due tipologie di layout possono anche coesistere in base alle esigenze produttive (layout a celle).

Le configurazioni di layout devono anche essere pensate nell’ottica di possibili aumenti della produzione futuri. Il metodo più comune ed utilizzato maggiormente in passato a tal fine è quello dell’ampliamento dello stabilimento nelle aree più convenienti (es. lati lunghi del rettangolo). Oggi si cerca invece di aumentare sempre di più l’efficienza degli impianti, ottimizzando quindi quello che già c’è ed evitando di provvedere a dispendiosi allargamenti.

Per lo studio delle varie disposizioni è importante conoscere bene gli ingombri e le caratteristiche dei macchinari da posizionare, in modo da permettere il corretto funzionamento ma anche la rispettiva manutenzione in modo agevole per gli operatori.

Principali configurazioni di layout

• Configurazione ad “U”
• Configurazione ad “L”
• Configurazione Lineare
• Configurazione a ZIG-ZAG

Larghezze minime di passaggi

• Accesso alle macchine: 60/80 cm
• Passaggi di 2 persone: 100 cm
• Corridoi di reparto: 2/4 m
• Corridoi principali: 3/5 m
• Passaggi aerei tra un fabbricato all’altro — Pipe Rack
• Passaggio coperto tra un fabbricato e l’altro — manica di collegamento

Anche le postazioni degli operatori devono essere pensate secondo precisi criteri costruttivi. Devono in primo luogo essere il più ergonomiche possibile, con tutta una serie di accorgimenti per migliorare la vita di chi ci lavora (es. pedana per i piedi, condizioni di luce e lettura sui monitor ottimali ecc.).

Esempio postazione di lavoro — Rifornimento con “Supermarket” (piccolo magazzino mobile)

Elementi di scelta del plant-layout

Una volta analizzati i dati di partenza sopra descritti, la scelta della più conveniente configurazione plano-altimetrica dello stabilimento è dettata da 3 elementi fondamentali:

• Tipi di lavorazioni (per commesse convengono i reparti, per grandi serie convengono le linee)
• Possibili sistemi di trasporto interno

Una volta definiti i volumi di produzione ed i macchinari occorrenti, occorre iniziare a varare ipotesi per quanto riguarda il loro trasporto (mezzi di contenimento e sistemi di trasporto). In base a questo poi si potrà definire la disposizione degli impianti, dei magazzini e dei macchinari. Deve essere tutto in perfetta armonia.

Posti di lavoro (studio delle singole postazioni di lavoro seguendo precisi criteri di ergonomia)

Inoltre bisogna tenere conto di possibili ampliamenti futuri dell’impianto, quindi prevedere ove possibile una certa flessibilità di ridisposizione, aggiunta di macchinari, operatori ecc.

Il criterio generale, unendo tutti questi fattori, è sempre quello di avvicinare il più possibile macchinari, linee, isole (in base al tipo di lavorazione scelto) caratterizzati da alto numero di collegamenti e trasporti.