Appunti di Impianti meccanici

Impianti meccanici

Appunti di Aldegheri Demetrio

Sommario

1 Introduzione..................................................................................................................... 5

1.1 Programma del corso ..................................................................................................................... 5

1.2 Impianto industriale ..................................................................................................................... 5

1.2.1 Classificazione dei prodotti finiti ......................................................................................... 5

1.2.2 Componenti di un impianto industriale .............................................................................. 6

1.2.3 Classificazione degli impianti tecnologici ........................................................................... 6

1.2.4 Classificazione dei tipi di produzione ................................................................................. 6

1.2.5 Pianificazione e realizzazione di un impianto .................................................................... 6

2 Studio di fattibilità .................................................................................................... 7

2.1 Analisi di mercato .......................................................................................................................... 7

2.1.1 Analisi della domanda ........................................................................................................... 7

2.2 Studio del prodotto ..................................................................................................................... 10

2.3 Studio del processo ..................................................................................................................... 10

2.4 Studio dei servizi ......................................................................................................................... 12

2.5 Studio economico dell’iniziativa .............................................................................................. 14

2.5.1 Calcolo della potenzialità produttiva ottimale ................................................................. 14

3 Progettazione completa impianto ................................................................. 17

3.1 Scelta dell’ubicazione dell’impianto ....................................................................................... 17

3.1.1 Fattori di ubicazione ............................................................................................................. 17

3.1.2 Metodi di scelta dell'ubicazione ......................................................................................... 17

3.1.3 Metodi qualitativi ................................................................................................................. 18

3.1.3.1 Metodo del punteggio (rating pesato) .................................................................................. 18

3.1.4 Metodi quantitativi (di tipo B) ............................................................................................ 18

3.1.4.1 Problema di tipo 1 ................................................................................................................ 20

3.1.4.2 Problema di tipo 3 (Gravity Problem) ................................................................................. 27

3.1.4.3 Problemi di tipo 2 ................................................................................................................ 29

3.1.4.4 Caso studio reale: confronto problemi di tipo 2 e 3 ............................................................. 35

3.2 Dimensionamento dell’impianto ............................................................................................. 38

3.2.1 Tipologie di produzione ...................................................................................................... 38

3.2.1.1 Diagramma P-Q .................................................................................................................. 38

3.2.1.2 Flusso dei materiali .............................................................................................................. 43

3.2.1.3 Produzione e automazione ................................................................................................... 44

3.2.2 Dimensionamento di un impianto industriale ................................................................. 44

3.2.2.1 Calcolo della potenzialità di stadio ...................................................................................... 44

3.2.2.2 Dimensionamento di un impianto in zona 1 (in linea) ....................................................... 46

3.2.2.3 Dimensionamento di un impianto in zona 2 (per reparti) .................................................. 51

3.2.2.4 Dimensionamento Buffer (linea asincrona e reparti) .......................................................... 54

3.2.3 Curva caratteristica di prodotto.......................................................................................... 57

3.2.3.1 Utilizzi della curva .............................................................................................................. 57

2 Appunti di Aldegheri Demetrio

3.2.3.2 Tipologie di curva caratteristica .......................................................................................... 57

3.2.3.3 Valutazione del numero di macchinari ................................................................................ 63

3.2.3.4 Valutazione di un cambiamento di layout ........................................................................... 66

3.2.3.5 Valutazione dei colli di bottiglia .......................................................................................... 69

3.2.4 OEE (Overall Equipment Effectiveness) .......................................................................... 71

3.3 Assegnazione delle risorse ......................................................................................................... 74

3.3.1 Determinare il numero di operatori (noti i tempi) ........................................................... 74

3.3.2 Determinare numero macchine per operatore ................................................................. 76

3.3.2.1 Metodologia analogico-descrittiva ....................................................................................... 77

3.3.2.2 Metodo analitico .................................................................................................................. 79

3.3.3 Flexible Manufacturing Systems e Industry 4-0 ............................................................... 80

3.3.3.1 FMS - Flexible Manufacturing System ............................................................................... 80

3.3.3.2 RMS - Reconfigurable Manufacturing System................................................................... 83

3.3.3.3 Industria 4.0 ........................................................................................................................ 83

3.3.4 FMS e carta robot-macchina ................................................................................................ 86

3.3.4.1 FMS, celle e reparti con macchine diverse ........................................................................... 86

3.4 Studio del Layout ......................................................................................................................... 90

3.4.1 Introduzione .......................................................................................................................... 90

3.4.1.1 Livelli dello studio del layout ............................................................................................... 90

3.4.1.2 Concetti base ........................................................................................................................ 90

3.4.2 Macrofasi dello studio del layout ....................................................................................... 91

3.4.2.1 Disposizione delle macchine ................................................................................................ 91

3.4.2.2 Analisi del flusso dei materiali ............................................................................................ 92

3.4.2.3 Studio delle attività di servizio ............................................................................................ 95

3.4.2.4 Diagramma di flusso e/o rapporto tra attività ..................................................................... 96

3.4.2.5 Determinazione spazio richiesto .......................................................................................... 96

3.4.2.6 Determinazione diagramma dei rapporti tra gli spazi ......................................................... 97

3.4.2.7 Stesura di un primo layout .................................................................................................. 97

3.4.2.8 Riordinamento del diagramma dei rapporti tra gli spazi e del primo layout ....................... 97

3.4.2.9 Scelta del layout ottimale ..................................................................................................... 98

3.4.3 Metodi euristici per lo studio del layout ........................................................................... 98

3.4.3.1 Metodo del massimo flusso puntuale ................................................................................... 99

3.4.3.2 Metodo del massimo flusso totale ........................................................................................ 99

3.4.3.3 Metodo del minimo rapporto di flusso ............................................................................... 100

3.4.3.4 Esempio .............................................................................................................................. 100

3.4.4 Algoritmi per lo studio del layout .................................................................................... 104

3.4.4.1 ALDEP .............................................................................................................................. 104

3.4.4.2 CORELAP ......................................................................................................................... 105

3.4.4.3 CRAFT .............................................................................................................................. 106

3.5 Impianti di servizio ................................................................................................................... 113

3.5.1 Introduzione e concetti base .............................................................................................. 113

3.5.1.1 Classificazione e tipologie .................................................................................................. 113

3.5.1.2 Elementi principali ............................................................................................................ 113

3.5.1.3 Stima della potenzialità di impianto ............................................................................ 114

3 Appunti di Aldegheri Demetrio

3.5.2 Impianti idrici ...................................................................................................................... 117

3.5.2.1 Introduzione ...................................................................................................................... 117

3.5.2.2 Tipologie ............................................................................................................................ 118

3.5.2.3 Elementi principali ............................................................................................................ 118

3.5.2.4 Dimensionamento impianto idrico senza serbatoio ........................................................... 124

3.5.2.5 Dimensionamento impianto idrico con serbatoio .............................................................. 126

3.5.3 Impianti antincendio .......................................................................................................... 128

3.5.3.1 Caratteristiche di un incendio ........................................................................................... 128

3.5.3.2 Classificazione incendi ....................................................................................................... 128

3.5.3.3 Misure di protezione .......................................................................................................... 129

3.5.3.4 Tipologie di impianti antincendio ...................................................................................... 129

4 Manutenzione ............................................................................................................... 131

4.1 Introduzione ............................................................................................................................... 131

4.1.1 Concetti base ........................................................................................................................ 131

4.1.2 Evoluzione della manutenzione ....................................................................................... 131

4.1.2.1 Total Productive Maintenance .......................................................................................... 133

4.2 Teoria dell’affidabilità .............................................................................................................. 134

4.2.1 Tipologie di componenti .................................................................................................... 134

4.2.2 Componenti non riparabili ................................................................................................ 134

4.2.2.1 Parametri di un componente non riparabile ........................................................................ 134

4.2.3 Componenti riparabili ........................................................................................................ 138

4.2.3.1 Parametri di un componente riparabile ............................................................................... 138

4.2.4 Affidabilità di sistemi con più componenti ..................................................................... 140

4.2.4.1 Tipologie ............................................................................................................................ 140

4.2.4.2 Sistemi in serie ................................................................................................................... 140

4.2.4.3 Sistemi in parallelo semplice .............................................................................................. 141

4.2.4.4 Parallelo con stand-by ....................................................................................................... 141

4.2.4.5 Sistemi in parallelo frazionato (a logica maggioritaria) .................................................... 142

4.2.4.6 Componenti riparabili ........................................................................................................ 143

4.2.4.7 Configurazione serie-parallelo ........................................................................................... 144

4.2.4.8 Configurazione parallelo-serie ........................................................................................... 144

4 Appunti di Aldegheri Demetrio

Introduzione

1 Programma del corso

1.1 Impianto industriale

1.2

Un impianto industriale è un insieme di macchinari, attrezzature, servizi e risorse umane atto a trasformare materie prime e semilavorati in prodotti finiti. L’impianto industriale fa parte di una struttura più complessa, l'azienda, il cui l'obiettivo è generare utile ovvero generare prodotti finiti con un valore maggiore degli elementi utilizzati per realizzarli.

1.2.1 Classificazione dei prodotti finiti

I prodotti finiti possono essere:

• Prodotti beni di consumo - 1 solo ciclo di vita - realizzati solitamente dall’industria di processo
• Beni strumentali - più cicli di vita - realizzati solitamente dall’industria manifatturiera
• Servizi: beni immateriali/intangibili - realizzati solitamente dall’industria dei servizi

5 Appunti di Aldegheri Demetrio

1.2.2 Componenti di un impianto industriale

Ogni impianto industriale è costituito da:

• Impianto tecnologico: partecipa direttamente/attivamente alla trasformazione di MP e semilavorati in PF.
• Varia al variare del PF da realizzare.
• Gli elementi che lo costituiscono sono chiamati fattori di produzione.
• La potenzialità produttiva si indica come: à .
• Impianto di servizio: garantisce il funzionamento dell'impianto tecnologico (es. elettrico, idrico, aria compressa, aspirazione).
• Non varia al variare del PF, ma al variare della potenzialità da erogare e del servizio da erogare.
• La potenzialità dell’impianto di servizio si indica come: = ().

1.2.3 Classificazione degli impianti tecnologici

1.2.4 Classificazione dei tipi di produzione

1.2.5 Pianificazione e realizzazione di un impianto

Le pianificazione e realizzazione di un impianto industriale si effettua attuando le seguenti fasi:

6 Appunti di Aldegheri Demetrio

Studio di fattibilità

2

Le macro-fasi dello studio di fattibilità sono:

2.1 Analisi di mercato

Si possono identificare due fattori fondamentali che influenzano la domanda:

• Iniziative dell’impresa ( ): azioni che l’azienda può intraprendere per modificare la domanda (es. promozioni, incentivi, pubblicità).
• Fenomeni di mercato ( ): fenomeni che influenzano la domanda, ma non sono in controllo dell'azienda (es. stratificazione sociale, uomini/donne, …).

L'analisi del mercato ha l’obiettivo di determinare:

• La domanda di mercato (ottenuta tramite l’analisi della domanda), ovvero la quantità di un certo tipo di prodotto che il mercato è in grado di assorbire:
• Per determinare si mantengono fissi e si valuta come varia al variare di) = ( , il volume delle vendite ovvero la quota di che l'azienda riesce a guadagnarsi:
• Per determinare si mantengono fissi e si valuta come varia al variare di) = ( ,

2.1.1 Analisi della domanda

I metodi per prevedere la domanda di mercato sono:

• A. Indagini campionarie
• B. Correlazione matematica
• C. Estrapolazione

A. Indagini campionarie

Le fasi per svolgere un’indagine campionaria sono le seguenti:

1.