Appunti Impianti Industriali

Impianti industriali 1

Sommario

1. Introduzione .......................................................................................................................................... 4

1.1 Sistema di assemblaggio ....................................................................................................................................... 4

1.2 Classificazione di Wortmann ............................................................................................................................... 5

1.3 Procedura di progettazione di sistemi di assemblaggio .................................................................................. 6

1.3.1 Variabili in gioco ............................................................................................................................................ 6

1.3.2 Fasi del processo............................................................................................................................................. 7

2. Product family analysis (step 1) ............................................................................................... 8

2.1 Tipologie di linee di assemblaggio ..................................................................................................................... 8

2.2 Metodi di clustering per generare famiglie ....................................................................................................... 8

2.2.1 Metodo ROC ................................................................................................................................................... 9

2.2.2 Metodo del linkage gerarchico ................................................................................................................... 10

3. Assembly cycle definition (step 2) .......................................................................................... 13

3.1 Ciclo di assemblaggio e discretizzazione ........................................................................................................ 13

3.2 Vincoli di precedenza tecnologica .................................................................................................................... 13

3.3 Parametri di un ciclo di assemblaggio .............................................................................................................. 16

4. Production flow strategy selection (step 4)................................................................ 18

4.1 System layout ........................................................................................................................................................ 18

4.2 Cycle time .............................................................................................................................................................. 23

4.2.1 Paced Assembly system (linea sincrona) .................................................................................................. 23

4.2.2 Unpaced Assembly system (linea asincrona) ........................................................................................... 24

4.3 Workstation ........................................................................................................................................................... 24

4.4 Automation Level ................................................................................................................................................. 25

4.5 Rough-cut capacity planning ............................................................................................................................. 25

5. Assembly time measurement (step 5) ..................................................................................... 27

5.1 Cronotecniche: metodo di Bedaux ..................................................................................................................... 27

5.2 Tecniche a tempi predeterminati (PMTS) ........................................................................................................ 29

5.2.1 Evoluzione dei metodi PMTS ..................................................................................................................... 30

5.2.2 MTM-UAS ..................................................................................................................................................... 32

5.2.3 Basic MOST ................................................................................................................................................... 32

5.2.3.1 General move .............................................................................................................................................. 32

5.2.3.2 Controlled move ......................................................................................................................................... 33

5.2.3.3 Tool Use ..................................................................................................................................................... 34

5.3 Work sampling ..................................................................................................................................................... 35

6. Ergonomics evaluation (step 6) .............................................................................................. 37

6.1 Cos’è l’ergonomia e come valutarla .................................................................................................................. 37

6.1.1 Normativa italiana sull’ergonomia ............................................................................................................ 37

6.2 Principi ergonomici ............................................................................................................................................. 39

6.3 Metodi per il calcolo degli indici di rischio .................................................................................................... 41

6.3.1 Fast Postural Targeting Methods ............................................................................................................... 42

6.3.1.1 OWAS ........................................................................................................................................................ 42

6.3.1.2 RULA ......................................................................................................................................................... 46

6.3.2 Manual Lifting Evaluation Methods ......................................................................................................... 48

6.3.2.1 NIOSH ....................................................................................................................................................... 48

6.3.2.2 Snook e Ciriello ............................................................................................................................................ 50

6.3.3 Repetitive movements evaluation methods ............................................................................................. 51

6.3.3.1 Strain index ................................................................................................................................................ 51

6.3.3.2 OCRA ........................................................................................................................................................ 52

7. Ergonomic improvements (step 7) .......................................................................................... 56

2

8. System balancing (step 9) ............................................................................................................. 57

8.1 Classificazione dei problemi di bilanciamento .............................................................................................. 57

8.2 Tipologie di metodi di bilanciamento .............................................................................................................. 58

8.3 Metodi di bilanciamento con tempi deterministici ....................................................................................... 58

8.3.1 Metodi di bilanciamento euristici (per ALBP – 1).................................................................................... 58

8.3.1.1 Metodo LCR (Largest Candidate Rule) ...................................................................................................... 58

8.3.1.2 RPW (Ranked Positional Weight) .............................................................................................................. 59

8.3.1.3 KWM (Kilbrige and Wester Method) ......................................................................................................... 60

8.3.1.4 Efficienza dei bilanciamenti e indice di livellamento .................................................................................. 61

8.3.1.5 Metodi euristici con famiglie di prodotti (sistemi mixed model) ................................................................ 61

8.3.2 Metodi di bilanciamento di ottimo ............................................................................................................ 62

8.3.2.1 Patterson e Albracht (Problema di tipo ALBP-F) ...................................................................................... 62

8.3.2.2 Funzione obiettivo per ALBP-1 .................................................................................................................. 64

8.3.2.3 Funzioni obiettivo per ALBP-2 .................................................................................................................. 65

8.3.2.4 Esercizio numerico ..................................................................................................................................... 65

8.4 Metodi di bilanciamento con tempi stocastici ................................................................................................ 67

8.4.1 Euristico di Kottas-Lau – per ALBP-1 ....................................................................................................... 67

8.4.1.1 Procedura ................................................................................................................................................... 70

8.4.2 Approcci alternativi al bilanciamento ....................................................................................................... 73

8.4.2.1 Saturazione al 100% del tempo ciclo .......................................................................................................... 73

8.4.2.2 Saturazione al 90% del tempo ciclo ............................................................................................................ 74

8.4.2.3 Completamento dei task maggiore al 95% .................................................................................................. 75

8.4.2.4 Completamento dei task maggiore al 90% .................................................................................................. 76

8.5 Confronto tra bilanciamenti alternativi ........................................................................................................... 77

8.5.1 Indici di comparazione ................................................................................................................................ 77

8.5.2 Esempio di calcolo degli indici ................................................................................................................... 78

9. In-house logistics: the part feeding problem .............................................................. 81

9.1 Storage .................................................................................................................................................................... 81

9.1.1 Approcci per il feeding part system .......................................................................................................... 81

9.1.2 Part Feeding System con supermarket ...................................................................................................... 82

9.1.2.1 Flussi nel Part Feeding System .................................................................................................................. 83

9.1.3 Rifornimento dei magazzini centrali (Lotto Economico) ........................................................................ 84

9.1.3.1 Lotto economico di acquisto ............................................................................................................... 84 ∗

9.1.3.2 Lotto economico di produzione .......................................................................................................... 85 ∗

9.1.3.3 Riduzione dei costi riducendo il lotto economico ........................................................................................ 86

9.1.4 Tavola rotante a monte della linea di assemblaggio ............................................................................... 87

9.1.5 Scorte di sicurezza ........................................................................................................................................ 89

9.1.5.1 Punto di riordino e scorte di sicurezza ....................................................................................................... 89

9.1.5.1 Determinazione del livello ideale di scorte di sicurezza .............................................................................. 90

9.1.5.2 Valutazione del livello di servizio ottimale ................................................................................................. 92

9.2 Transport ................................................................................................................................................................ 95

9.2.1.1 Strumenti per il trasporto delle parti ......................................................................................................... 96

9.3 Feeding Policy ....................................................................................................................................................... 96

9.3.1 Ruolo del supermarket nel feeding ........................................................................................................... 96

9.3.2 Strategie di Feeding ..................................................................................................................................... 98

9.3.3 Pezzi trasportabili in un contenitore (di tipo 1) ....................................................................................... 99

9.3.4 Approcci alla risoluzione dei part feeding problem ................................................................................ 99

9.3.5 Riordino tramite Kamban (contenitori omogenei – Type 1) .................................................................. 99

10. FAS – Feasible assembly systems ............................................................................................. 102

10.1 Attrezzature di sostegno del pezzo ................................................................................................................. 102

10.2 Sistemi di trasporto delle parti ........................................................................................................................ 103

10.3 Layout di un sistema automatico ..................................................................................................................... 103

10.4 Vibroalimentatori orbitali ................................................................................................................................ 103

3

Introduzione

1. Sistema di assemblaggio

1.1 Definizione di sistema di assemblaggio

Un sistema di assemblaggio è un sistema industriale che ha lo scopo di unire più parti (assembly parts) per realizzare un prodotto finito attraverso l’impiego di risorse umane e/o automatizzate, al fine di generare utile per l’azienda.

L’assembly system è costituito da diverse componenti che bisogna considerare:

• Risorse umane: un sistema di assemblaggio prevede sempre il coinvolgimento di operatori umani.
• Strumenti automatici e assistivi: strumenti che assistono l’operatore in quelle attività che per lui sono troppo pesanti (es. sollevatori, esoscheletri, …).
• Parti di assemblaggio: materiali che vengono assemblati.
• Sistemi di Material Handling (MH): veicoli e strumenti di trasporto che consentono di trasportare i materiali: dai magazzini alla linea di assemblaggio, tra stadi della linea e tra la linea e il magazzino prodotti finiti.

Obiettivi

Il sistema di assemblaggio deve:

• Essere ergonomico: deve essere progettato con lo scopo di adattarlo al corpo umano, in modo da ridurre la fatica muscolare e lo stress sui lavoratori, oltre a migliorare la sicurezza, la produttività e il benessere dei lavoratori.
• Essere sostenibile nel lungo termine: bisogna progettarlo in modo che possa essere utilizzato per un lungo periodo di tempo (più anni).
• Generare profitto.

Questi obiettivi vengono ottenuti seguendo un’apposita procedura di realizzazione che vedremo prossimamente.

Caratteristiche dei processi di assemblaggio

Un sistema di assemblaggio è un sistema:

• Convergente: da un insieme di parti si arriva ad un unico prodotto finito. Per fare ciò non è fattibile far convergere tutte le parti direttamente in un unico punto, ma è necessario organizzare il processo in vari livelli per semplificarlo. Ad ogni livello vengono generati alcuni sub-assemblati (o preassemblato) aggregando alcune parti o sub-assemblati dei livelli precedenti (alcune parti potrebbero essere assemblate direttamente negli ultimi livelli). Quindi, per aggregazione successiva tramite “fissaggio” si arriva all’ultimo livello in cui si realizza il main assembly (prodotto finito).
• Reversibile: una volta arrivati al prodotto finito si può poi “disassemblare” lo stesso (disassembly) e realizzare la catena logistica inversa che permette ai prodotti assemblati essere scomposti nei suoi componenti.
• Flessibile: può essere adattato ad essere realizzato unicamente in modo manuale o tramite sia uomini che robot, realizzando, in quest’ultimo caso, ambienti di lavoro collaborativi. Questo significa che le attrezzature automatiche (co-robot) coesistono con gli operatori umani e collaborano per assemblare il prodotto. La difficoltà sarà decidere quali attività realizzare manualmente e quali effettuare automaticamente.

Importanza del processo di assemblaggio

L’assemblaggio è considerato un processo critico e strategico e spesso è difficile che venga delocalizzato perché:

• È uno dei processi a maggiore valore aggiunto perché il prodotto finito assemblato ha un valore molto maggiore delle parti da cui siamo partiti (esempio della Ducati).