Appunti orale Impianti industriali

1 .Cosa sono l’indice di elasticità ed il margine di sicurezza: definizione, significato, formula ed elementi

costitutivi.

«L’indice di elasticità e il margine di sicurezza sono due indicatori utilizzati nell’analisi Costi–Volumi–

Profitti per valutare il rischio operativo di un’impresa.Il margine di sicurezza rappresenta la distanza tra il

volume di vendita effettivo e il volume di pareggio, cioè il Break Even Point. Il suo significato è quello di

indicare di quanto le vendite possono diminuire prima che l’azienda entri in perdita.

Dal punto di vista matematico si definisce come la differenza tra il volume attuale e il volume di break

V

−V BEP

M dS=V =1−

M d S .

even: e può anche essere espresso in forma relativa come:

BEP ratio V

Un margine di sicurezza elevato indica una situazione più sicura, mentre un margine basso indica che

anche piccole riduzioni di volume possono portare a perdite. Gli elementi costitutivi del margine di

sicurezza sono i ricavi, i costi variabili, i costi fissi e il break even point, che deriva proprio dalla struttura

dei costi. L’indice di elasticità, invece, misura la sensibilità dell’utile rispetto alle variazioni del volume di

produzione o di vendita. In altre parole indica di quanto varia percentualmente l’utile a fronte di una

variazione percentuale del volume. È quindi un indicatore della leva operativa del sistema produttivo.

%ΔUtile

E=

Formalmente si definisce come: e, nell’ambito dell’analisi costi-volumi-profitti, può

%ΔVolume MdC

E= .

essere espresso come rapporto tra il margine di contribuzione totale e l’utile: Un valore

U

elevato dell’elasticità indica che l’utile è molto sensibile alle variazioni di volume, situazione tipica quando

ci si trova vicino al break even point; viceversa, all’aumentare del volume di produzione l’elasticità

diminuisce e l’utile diventa più stabile. In sintesi, il margine di sicurezza misura quanto siamo lontani dal

break even, mentre l’indice di elasticità misura quanto l’utile reagisce alle variazioni di volume. In

prossimità del break even il margine di sicurezza è basso e l’elasticità è alta, rendendo il sistema più

rischioso.

2. Come si classificano le metodologie di produzione secondo le tre dimensioni relative a volume di

produzione,prodotto e domanda del mercato.

Le metodologie di produzione possono essere classificate considerando tre dimensioni fondamentali: il

volume di produzione, il grado di standardizzazione del prodotto e il modo di rispondere alla domanda del

mercato. L’incrocio di queste tre dimensioni consente di individuare le principali tipologie di processo

produttivo. Dal punto di vista del volume di produzione, si passa da volumi molto bassi a volumi molto

elevati. A bassi volumi corrispondono tipicamente produzioni non ripetitive, mentre ad alti volumi

corrispondono produzioni altamente ripetitive e standardizzate. Dal punto di vista del prodotto, la

classificazione va da prodotti altamente personalizzati a prodotti completamente standard. All’aumentare

del volume di produzione diminuisce la varietà del prodotto: quindi prodotti su misura sono associati a

bassi volumi, mentre prodotti standard sono associati a volumi elevati.Dal punto di vista della domanda di

Make

mercato, le metodologie produttive si distinguono in base a come l’azienda risponde alla domanda:

to Order, Make to Stock,

quando si produce solo a fronte di un ordine del cliente; quando si produce per il

Assemble to Order.

magazzino in previsione di una domanda futura;in alcuni casi intermedi, come

Combinando queste tre dimensioni si ottengono le principali metodologie di produzione Produzione su

commessa: bassi volumi, prodotto altamente personalizzato e risposta alla domanda di tipo Make to

Order; Produzione a lotti: volumi medi, prodotti parzialmente standardizzati e risposta alla domanda

mista, spesso Make to Order o Make to Stock; Produzione in linea o di massa: alti volumi, prodotto

standardizzato e tipicamente Make to Stock; Produzione continua: volumi molto elevati, prodotto

completamente standard e domanda stabile, sempre Make to Stock. In sintesi, all’aumentare del volume

di produzione diminuisce la varietà del prodotto e la risposta alla domanda passa da Make to Order a

Make to Stock, con una crescente standardizzazione del processo produttivo.

3.Come cambiano gli elementi costituenti l’OEE di una stazione di lavoro al variare del numero di

rilavorazioni.

’OEE, Overall Equipment Effectiveness, misura l’efficacia complessiva di una stazione di lavoro ed è dato

dal prodotto di tre fattori: disponibilità, prestazioni e qualità. Per analizzare l’effetto delle rilavorazioni

bisogna capire come queste influenzano ciascun elemento. L’OEE si definisce come:

OEE=Disponibilit á × Prestazioni ×Qualit á

La disponibilità misura il tempo in cui la macchina è effettivamente disponibile a produrre rispetto al

tempo carico. Le prestazioni misurano la velocità reale di produzione rispetto a quella teorica. La qualità è

l’elemento più direttamente influenzato delle rilavorazioni. Se ad esempio la stazione di lavoro è un collo

di bottiglia, l’aumento delle rilavorazioni peggiora soprattutto il fattore prestazioni e il fattore qualità

dell’OEE, perché la macchina deve effettuare più cicli per ottenere lo stesso numero di pezzi buoni.

Questo comporta un aumento del carico di lavoro della stazione senza un corrispondente aumento

dell’output utile. Se la stazione non è un collo di bottiglia, l’impatto delle rilavorazioni rimane localizzato:

la perdita di OEE riduce l’efficienza della singola macchina, ma non necessariamente limita il throughput

dell’intero sistema. Se invece la stazione è il collo di bottiglia, la situazione è molto più critica. Le

rilavorazioni sottraggono capacità proprio alla risorsa che vincola il sistema. Di conseguenza:  la

capacità effettiva del collo di bottiglia diminuisce; il throughput dell’intera linea si riduce, perché il collo

di bottiglia determina la produzione massima del sistema; aumenta il WIP a monte del collo di bottiglia e

si possono generare attese e congestioni. Dal punto di vista gestionale, questo significa che una stazione

con OEE apparentemente elevato, ma con molte rilavorazioni, può risultare fortemente saturata senza

essere realmente efficace. In pratica la macchina lavora tanto, ma produce poco valore. Per questo

motivo, quando una stazione è collo di bottiglia, le azioni di miglioramento devono essere prioritarie

proprio sulla riduzione delle rilavorazioni e dei difetti, perché ogni unità di capacità persa sul collo di

bottiglia ha un impatto diretto sull’output complessivo del sistema.In conclusione, le rilavorazioni

abbassano l’OEE e, se coinvolgono il collo di bottiglia, riducono direttamente il throughput del sistema

produttivo, rendendo la saturazione della macchina un falso indicatore di buona performance.

4.Come varia, analiticamente e graficamente, l’utile all’aumentare del volume di produzione e cosa

rappresenta il margine di contribuzione unitario in questo caso.

Assumendo un modello lineare di costi e ricavi, l’utile è dato dalla differenza tra ricavi e costi totali:

(Q)=R(Q)−C (Q)=

U pQ−(CF+c Q) ,

v

(Q)=( )Q−CF

U p−c

da cui si ottiene .Analiticamente quindi l’utile è una funzione lineare

v

crescente del volume di produzione. Graficamente l’utile è rappresentato da una retta che intercetta

−CF

l’asse verticale in e taglia l’asse delle quantità nel punto di pareggio (Break Even Point). La

pendenza della retta è pari al margine di contribuzione unitario. Il margine di contribuzione unitario, pari a

p−c , rappresenta quanto ogni unità venduta contribuisce prima alla copertura dei costi fissi e, una

v

volta coperti, alla formazione dell’utile.

Dopo il punto di pareggio, infatti, ogni unità aggiuntiva genera un incremento di utile esattamente pari al

margine di contribuzione unitari

5. Perché nella matrice volume-varietà le tipologie di processo sono collocate solamente sulla diagonale.

Perché ogni tipologia di processo è efficiente solo per una combinazione coerente di volume e varietà: job

shop per bassi volumi e alta varietà, flow shop per alti volumi e bassa varietà. Fuori dalla diagonale si

avrebbero configurazioni produttive strutturalmente inefficienti.

6. Qual è la relazione fra il diametro dei tubi ed i costi di esercizio e di impianto di una rete idrica.

l diametro dei tubi di una rete idrica influenza in modo opposto i costi di impianto e i costi di

esercizio.All’aumentare del diametro del tubo, il costo di impianto aumenta, perché crescono il costo del

materiale, della posa e delle opere civili.Al contrario, all’aumentare del diametro diminuiscono le perdite

di carico, quindi diminuisce la prevalenza richiesta alle pompe e di conseguenza si riducono i costi di

esercizio, in particolare il consumo energetico.Viceversa, scegliendo diametri piccoli si risparmia

sull’investimento iniziale, ma si pagano costi di esercizio molto più elevati nel tempo.Esiste quindi un

diametro di massimo tornaconto

diametro ottimo, detto , che minimizza la somma tra costi di impianto e

costi di esercizio.”

7. Cos’è il “volume critico linea-reparto”: definizione, significato e formula.

Il volume critico linea–reparto è il livello di produzione per cui il costo totale di un sistema organizzato per

linea (flow shop) è uguale al costo totale di un sistema organizzato per reparti (job shop). Ha quindi il

significato di soglia decisionale economica:al di sotto di questo volume conviene il layout per reparti,

perché ha costi fissi più bassi;al di sopra conviene il layout per linea, perché ha costi variabili unitari più

bassi grazie alla maggiore efficienza.Analiticamente si ottiene uguagliando le funzioni di costo totale dei

−C

C F F

¿ L R

+ +

C F c Q=C F c Q =

Q

due sistemi: da cui si ricava il volume critico, dove la

L vL R vR −c

c vR vL

linea ha in genere CF più alti e costi variabili unitari più bassi, mentre i reparti hanno l’opposto.

8. Come funziona un separatore nel sistema di trasporto pneumatico.

Il separatore in un sistema di trasporto pneumatico è il dispositivo che serve a separare il materiale solido

dall’aria di trasporto all’arrivo del circuito.Il flusso aria–materiale entra nel separatore ad alta velocità; la

separazione avviene sfruttando principalmente la differenza di inerzia tra le particelle solide e l’aria.In

genere il flusso viene fatto ruotare o cambiare bruscamente direzione (effetto ciclonico): le particelle

solide, più pesanti, perdono velocità e vengono spinte verso le pareti o verso il basso per effetto della

forza centrifuga e della gravità,l’aria, molto più leggera, risale verso l’alto ed esce dal separatore verso il

filtro o verso l’esterno. Il materiale separato viene poi raccolto in una tramoggia o in un contenitore,

mentre l’aria può essere filtrata e reimmessa nel sistema o espulsa.

9. Quali sono le possibili modalità di inserimento del materiale in un circuito pneumatico in pressione.

Nei sistemi di trasporto pneumatico in pressione l’inserimento del materiale nel circuito deve avvenire

senza perdere la pressione del sistema.

Per questo si utilizzano dispositivi di alimentazione specifici, che consentono l’ingresso del materiale

garantendo la tenuta pneumatica. Le principali modalità di inserimento sono: 1. Valvola stellare (rotary

valve): È la soluzione più comune: una ruota a pale ruota all’interno di un corpo chiuso e permette al

materiale di entrare nel tubo dosandolo, mantenendo al tempo stesso una separazione tra zona in

pressione e zona atmosferica. 2. Tramoggia pressurizzata (lock hopper o doppia camera): Il materiale

entra in una camera che viene poi chiusa e pressurizzata prima dell’immissione nel circuito. È usata

soprattutto per portate elevate o materiali delicati. 3. Alimentatore a vite in pressione: Una coclea spinge

il materiale nel condotto, garantendo continuità di alimentazione e una certa tenuta alla pressione. In tutti

i casi, lo scopo è permettere l’immissione del materiale senza interrompere la pressione e senza generare

perdite d’aria significative.

10.Come cambiano i costi di esercizio di una pompa idraulica installata a monte di una autoclave se

quest’ultima viene eliminata.

Se elimino l’autoclave, la pompa deve seguire direttamente la richiesta dell’utenza, quindi deve

parzializzare (variare portata/numero di giri). Ma la pompa ha una curva di efficienza ‘a campana’: fuori

dal punto nominale diventa meno efficiente e a parità di servizio tende a consumare più energia. Quindi,

in generale, i costi di esercizio aumentano perché la pompa lavora spesso lontano dal rendimento

ottimo.C’è però un effetto opposto: con l’autoclave, quando la pompa la riempie deve anche vincere un

salto di pressione aggiuntivo dovuto alla compressione dell’aria, tipicamente circa 1 bar; eliminandola,

questa quota di prevalenza non serve più, quindi il fabbisogno di prevalenza può diminuire. In sintesi:

tolgo l’extra-prevalenza (~1 bar), ma perdo il vantaggio di far lavorare la pompa al punto nominale; nella

pratica, l’eliminazione dell’autoclave porta spesso a costi energetici maggiori per la maggiore

parzializzazione e minore efficienza.

11. A cosa serve e quali sono le condizioni di applicazione del metodo dei momenti: si mostri un esempio

numerico.

Il metodo dei momenti è un metodo “semplice” per trovare una soluzione buona (non necessariamente

ottima) per la sequenza con cui disporre reparti/stazioni lungo una linea di posizioni (slot), quando

l’obiettivo è ridurre le movimentazioni interne (volumi spostati × distanza). In pratica ti aiuta a decidere in

che ordine mettere i reparti quando: hai più prodotti con percorsi diversi (tipico job shop / layout a

reparti), non puoi duplicare i reparti (ne hai uno per tipo), vuoi minimizzare gli spostamenti misurati in

unità di carico (pallet/anno, ecc.). È applicabile soprattutto quando: Il problema è unidimensionale: reparti

da mettere in fila su posizioni 1…N (slot). Conosci (o stimi) i flussi tra reparti, espressi in unità di carico

(pallet/anno ecc.). Usi una misura di costo tipo “flusso × distanza” (logica “leve/momenti”). Negli appunti,

per la work station E risultano flussi “visti. 60 in posizione 2, 460 in posizione 3, 60 in posizione 6 , Totale

⋅3+60 ⋅6

60⋅ 2+ 460 120+1380+360 1860

= = =

60+ 460+ 60=580 x ≈ 3,2

flussi: . Quindi E

E 580 580 580

“idealmente” va tra la 3ª e la 4ª posizione (poi si arrotonda per costruire la sequenza finale).

12.Quali sono i principi e le condizioni necessarie per la combustione in un impianto termico.

La combustione in un impianto termico è una reazione chimica di ossidazione esotermica tra un

combustibile e un comburente (tipicamente l’ossigeno dell’aria) che produce energia termica. Affinché la

combustione avvenga e sia stabile sono necessarie tre condizioni fondamentali, rappresentate dal

cosiddetto triangolo della combustione: Combustibile: deve essere presente una sostanza in grado di

reagire chimicamente (gas, liquido o solido). Comburente: deve essere presente ossigeno in quantità

sufficiente, normalmente fornito dall’aria. Innesco / temperatura di accensione: è necessario che la

miscela raggiunga una temperatura minima affinché la reazione possa avviarsi. Se queste condizioni non

sono rispettate si ha combustione incompleta e perdita di rendimento.

13.Quali sono le limitazioni, i vantaggi ed i requisiti di uso di un riscaldatore diretto all’interno di un

impianto termico, e perché.

Un riscaldatore diretto è un dispositivo in cui i prodotti della combustione entrano direttamente in

contatto con il fluido da riscaldare (tipicamente aria o materiale di processo). Non esiste quindi una parete

di separazione come negli scambiatori indiretti. Questa soluzione presenta vantaggi, limitazioni e requisiti

precisi di utilizzo. Vantaggi: rendimento molto elevato tutto il calore dei fumi viene trasferito direttamente

al fluido, quindi non ci sono perdite attraverso pareti di scambio. Semplicità costruttiva Non serve uno

scambiatore: l’impianto è più semplice, compatto ed economico. Costi di investimento ridotti Meno

componenti → minori costi di impianto e manutenzione. Risposta rapida alle variazioni di carico Il contatto

diretto permette un trasferimento di calore molto veloce. Limitazioni: Contaminazione del fluido riscaldato

Poiché i fumi entrano in contatto diretto, il fluido si carica di:CO₂ NOₓ eventuali inquinanti Questo lo rende

inadatto quando serve aria pulita o fluido puro. Non utilizzabile per applicazioni alimentari, farmaceutiche

o sanitarie Proprio per il rischio di contaminazione chimica e microbiologica. Vincoli ambientali I gas

prodotti possono dover rispettare limiti emissivi, specialmente se l’aria riscaldata viene scaricata

all’esterno. Requisiti i utilizzo: il fluido riscaldato può tollerare la presenza dei prodotti della combustione

(esempio: aria per essiccazione industriale, forni, processi metallurgici) il combustibile è sufficientemente

pulito (tipicamente gas naturale) sono rispettati i limiti di emissione ambientale la sicurezza

dell’impianto è garantita (assenza di atmosfere esplosive, buona ventilazione, controllo della fiamma).

14. Qual è la relazione tra il throughput ed WIP in un