Tecnologie industriali

I sistemi produttivi

Produzione industriale

15-20 anni fa aziende avevano bassa varietà e grandi volumi

Oggi continuamente cambio di produzione di componenti molto diversificati a bassi volumi → flessibilità da parte dell’azienda → organizzazione delle risorse oltre i propri confini aziendali cioè fornitori di semilavorati, materie prime, distributori fino al cliente finale = supply chain insieme dei processi e rapporti che ci portano a soddisfare le richieste dei clienti garantendone il successo dell’azienda stessa al centro c’è il cliente

Azienda sistema complesso volto al perseguimento di obiettivi economici, tra cui quello fondamentale è la realizzazione di prodotti (beni o servizi) di maggior valore** delle risorse (materiali e immateriali) utilizzate per la loro produzione, in modo da generare un utile*, compensati tutti i costi di produzione.

*Utile= ricavi – costi

Costi: costi sostenuti per la produzione, ad esempio MOD, energia, impianti, ecc..

Ricavi: non sono funzione dei costi di produzione. Sono i prezzi di vendita dei miei prodotti sul mercato ed è determinato dal cliente

Se l’utile è basso è colpa dell’azienda che non sa ridurre i costi, non del cliente che paga meno

**Il maggior valore del prodotto è sempre determinato dal cliente a seconda delle sue esigenze

Impresa l’attività di impiego e coordinamento dei fattori della produzione allo scopo di creare utilità. Caratterizza il tipo di attività per cui stiamo impiegando le nostre risorse produttive

Imprenditore colui che, esercitando tale attività, rischia in essa sia la remunerazione del proprio lavoro che il proprio capitale.

L’azienda è il mezzo strumentale con cui l’imprenditore realizza i fini di un’impresa

Un’azienda si compone di impianti industriali:

• Mezzi tecnici (macchinari, attrezzature, stampi, materie prime..)
• Strutture logistiche (trasporto, immagazzinamento, movimentazione)
• Strutture amministrative e commerciali
• Risorse finanziarie ed umane
• Strutture giuridiche
• Know-how cioè la proprietà intellettuale dell’azienda

Ex: brevetti, marchi, contratti, conoscenze e abilità di chi lavora nell’azienda e ciò la differenzia dalle altre → digitalizzazione delle info per non essere dipendenti dalle risorse umane

Tutte queste risorse devono essere dimensionate, organizzate e gestite per l’esercizio dell’attività di impresa, al fine di generare utile.

La catena del valore un’azienda può funzionare se crea valore da aggiungere al materiale od alle idee base → Il cliente riconosce tale valore e essendo soddisfatto è disposto a pagarne il prezzo.

Il valore si crea in una catena dove ogni anello è uno dei passi per trasformare la materia o l’idea nel prodotto-servizio finale.

La produzione è quindi l’insieme delle attività che mirano ad incrementare l’utilità delle cose, creando quindi valore aggiunto.

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Impianto industriale o sistema di produzione è un insieme di macchine, apparecchiature e servizi atti a trasformare materie prime in prodotti finiti.

L’impianto industriale è di per sé un sistema complesso, che fa parte di un altro sistema complesso che è l’azienda.

Classificazione in base al prodotto finito

• Industrie per la produzione di beni strumentali cioè beni che non hanno un’utilità diretta per il consumatore ma devono essere ulteriormente trasformati

Ex: utensili, automobili, pentola, ecc..

• Industrie per la produzione di beni di consumo beni che non devono essere ulteriormente trasformati per avere un’utilità

Ex: tessuti, alimenti, ecc…

• Industrie per la produzione di servizi se non è tangibile

Ex: mense, ospedali, ecc…

Classificazione degli impianti

Impianti di produzione o tecnologici Insieme di macchine, attrezzature, congegni costituente un'unità organica (es. reparti e linee) e tecnologicamente individuata nella quale si compiono le operazioni di trasformazione vera e propria delle materie prime in prodotto finito.

La loro natura è fortemente influenzata dal tipo e dal volume di prodotto che devono realizzare (vari criteri di classificazione)

Ex: Fonderia

Reparti e linee: forni per arrivare allo stato liquido, reparto di conchigliatura dove verso il liquido in uno stampo e lascio raffreddare, reparto di lavorazione meccanica nel quale il prodotto grezzo viene lavorato, reparto di trattamento termico per conferire caratteristiche meccaniche

Impianti di servizio o ausiliari Comuni ai diversi impianti di produzione, sono caratterizzati dal tipo di servizio che devono fornire. Forniscono i servizi atti a consentire il funzionamento degli impianti tecnologici (energia elettrica, acqua ad uso industriale, aria compressa, vapore tecnologico, riscaldamento, ecc.).

La loro potenzialità (quantità di servizio erogato per unità di tempo) ne influenza le caratteristiche e la struttura. leggere da dx a sx:

I ricavi sono gli input per pagare i dipendenti, innovare, ottimizzare, ecc…

Output sono i costi generati che vanno verso il mercato d’acquisto come forni, presse, MOD, ecc.. in parte fanno da input negli impianti tecnologici e di servizio

Centri ausiliari (servizi immateriali) assistono la produzione come manutenzione, controllo qualità, ecc..

2 ciclo integrale: man mano che ci si sposta da piccola a media industria, assistiamo ad una integrazione interna di mp, semilavorati, ecc…

Monolinea: mp passa da output a input nel reparto successivo, c’è un unico impianto produttivo continuo

Ex: impianti siderurgici

Sintetici: da più linee si converge a un unico prodotto finale

Ex: assemblaggio

Analitico: da una stessa mp, seguendo linee diverse, ottengo pf diversi

Ex: farmaceutici

Ciclo intermittente: prod a lotti che subisce interruzioni

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Asse del mercato

Prod su commessa ripetitive a cui vengono effettuate piccole modifiche

Lead time tempo di attraversamento; è il tempo che intercorre tra un evento e l’inizio del successivo.

• TCL = Lead Time Cliente: tempo che intercorre tra ordine e consegna.
• TFO = Tempo di consegna dei fornitori.
• TPR = Tempo di produzione (Manufacturing Lead Time).
• TPG = Tempo di progettazione

I tempi sono costi, quindi devo cercare di ridurli, spesso sono totalmente trasparenti i tempi/costi di progettazione

TCL sfora un po’ perché non inizio a progettare il giorno dopo

Si produce su commessa perché i magazzini costano

Asse tecnologico

• Produzione per processo (di base) monolinea

Ex: produzione di acciaio in lingotti, raffinazione del petrolio, materie plastiche dal petrolio, carta dalla polpa di legno, ecc..

• Produzione per parti (di fabbricazione) divergenti

Ex: laminati ed estrusi in acciaio, Parti in plastica, Mobili, Abiti, ecc..

• Produzione per parti (di montaggio) convergenti

Ex: Veicoli (Auto, moto, treni, ...), Elettronica, elettromeccanica, Elettrodomestici, ecc..

2 4. Controllo qualità per conformità e non

5. funzione più di management cioè controllo 360° della mia produzione e processo

Per l’azienda tutto ha valore perché sono costi, quindi bisogna minimizzare quello che non ha valore per il cliente

Ex: controllo qualità solo per processi ad alta difettosità

Funzioni di assemblaggio

Alcuni prodotti sono singoli componenti (chiodi, bulloni, viti, forchette, cucchiai....). La quasi totalità dei pezzi meccanici è ottenuta per assemblaggio di più componenti (penne a sfera, automobili, lampadine, lavatrici....) Design For Assembly

Per favorire l’assemblaggio senza tornare indietro lungo tutta la catena a rivedere la progettazione. Infatti è da prevedere dentro l’ufficio tecnico

Asse gestionale

Diversi Modelli Produttivi basati sulla ripetitività delle operazioni di fabbricazione e/o montaggio e sulla continuità del flusso uscente.

• Produzione intermittente - unitaria (project based production, one of a kind production)

Produzione di un componente unico/nuovo o di un microlotto. Con molta probabilità non si ripeterà mai, è qualcosa di sempre nuovo.

Definire: processi, sequenza, tempi

Utilizzo di macchine universali, non ha senso investire in nuove macchine specifiche → avrò dei costi variabili

Ex: Lavorazioni di asportazione su barre, laminati, ecc...

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• A lotti (batch production)

Si intende la produzione di lotti di pezzi di media quantità (100-1000 pezzi circa).

Tempo di fabbricazione = setup (tempo che mi permette di riconfigurare le macchine per la produzione di un lotto di un altro prodotto) + tempo di fabbricazione vera e propria.

Macchinari general–purpose, dotate di attrezzature speciali per incrementare la loro produttività. → avrò dei costi fissi

Ex: Lavorazioni per asportazione di truciolo, stampaggio…

N.B. Circa il 75% della produzione meccanica è per lotti di media numerosità

Lotto = numero di pezzi uguali tra loro da produrre consecutivamente entro una data scadenza → Produco quello che mi serve quando mi serve riduco scorte a magazzino che sono costi, riduco gli sprechi, tra un lotto e l’altro posso effettuare qualche miglioria

Ottima per la variabilità del mercato

• Produzione a flusso, continua (mass production)

Si intende una produzione monoprodotto per la quale si ha una corrispondenza biunivoca tra prodotto e sistema di produzione e realizzata senza interruzioni. Vi saranno macchinari dedicati.

Ex: Fonderia (anche se in realtà ora si cerca di produrre a lotti in maniera automatizzata), assemblaggio auto…

Produzione e serie

Prodotti di serie: prodotti fabbricati secondo catalogo – asse del mercato

Prodotti fuori serie: prodotti con speciali connotati richiesti dai clienti

Prodotti in serie: prodotti fabbricati ripetitivamente e in numero elevato (mass production) – asse gestionale si entra dal marketing: ufficio marketing indaga sul mercato (cosa serve a mercato, in che quantità, quanto è disposto a pagare, se i clienti soddisfatti dei prodotti già venduti, ecc…)

“Smaltimento e riciclaggio” per la seconda vita che possiamo dare ai nostri prodotti e materiali.

Ormai si usano il 70/80% degli elementi della tavola periodica, ma questo oltre ad essere costoso, è inquinante.

I riquadri gialli corrispondono al flusso informatico/digitale (problema del know-how)

Software CAE (Computer Aided Engineering): ingegnerizzazione assistita al calcolatore cioè progettare un prodotto per il processo e/o viceversa

CAD (Computer Aided Design): progetto assistito al calcolatore, riporto il disegno del componente su un supporto bidimensionale

2 Software che possono simulare il nostro prodotto o processo

Concurrent Engineering: «..prevede che gli ingegneri di progettazione, fabbricazione e qualità lavorino insieme per migliorare i processi e le tecniche di realizzazione per rispondere alle esigenze del cliente relativamente a: tempi di consegna più rapidi, più ampia varietà di prodotti, maggior qualità dei prodotti» (SME- Society of Manufacturing Engineers, USA) → si mira alle competenze integrate

La tecnologia meccanica

La Tecnologia si occupa dei processi di fabbricazione dei prodotti.

La Tecnologia Meccanica tratta in maniera specifica i processi di fabbricazione dei particolari e dei sistemi meccanici.

Il Tecnologo si occupa della produzione di un particolare le cui specifiche siano state definite dal progettista (visione tradizionale arcaica ormai superata). aumenta difettosità perché non c’è interazione tra progettista e tecnologo, come invece è ora.

I processi tra cui può scegliere il tecnologo sono concorrenti: hanno diversi costi, ci possono essere degli scarti di materiale, efficienza diversa, possibile utilizzo di stampi, hanno diversi tempi

Considerazioni macroscopiche:

• Costi (fanno parte anche gli scarti)
• Tempo
• Qualità
• Flessibilità capacità di rispondere in modo veloce per modifiche sia di prodotto che di volume

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Classificazione per processo fisico

(È una norma DIN 8582)

Classificazione dei processi

Non c’è una normativa

Processi primari modificano in modo sostanziale il materiale grezzo di partenza avvicinandosi molto alla forma decisiva, ma necessitano ancora di successive lavorazioni

Ex: processi fusori, di deformazione plastica, laminazione, trafilatura, ecc… cambiano a seconda del materiale

Processi secondari modifiche non sostanziali, non tolgo grande quantità di materiale, aggiungo features

Ex: taglio, fresatura, tornatura, foratura, trattamenti termici che modificano la resistenza dei miei materiali ecc..

Poi ci sono operazioni di Joining (unione) e di trattamenti di superficie

Al termine ho il componente finito. contrapposte alle tecnologie additive perché creo componenti aggiungendo materiali

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Nella maggior parte delle lavorazioni sono presenti più tecnologie

La rappresentazione e la definizione geometrica del prodotto

Il delta y è il maggior valore aggiunto.

In realtà il primo grafico è una situazione ideale perché è come se avessi una precisione assoluta dell’esito finale.

Il secondo grafico è quello reale che mi illustra le soluzioni possibili per via di vari disturbi che si possono presentare → intervallo di tolleranza come scostamento della situazione reale da quella ideale

Devo capire se questo intervallo è tollerabile dal mio cliente, quindi dovrebbe essere molto stretto

Elementi → Sottogruppi → Gruppi → Complessivo

Il prodotto da fabbricare è costituito da elementi (parti non ulteriormente scomponibili)

2 Prescrizione: realizzazione del progettista (ideale)

Macrogeometrici decimm

Microgeometrici pochi micron

Tolleranze dimensionali

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Elementi di disegno tecnico

Nel disegno tecnico occorre rappresentare in modo completo su un supporto bidimensionale oggetti tipicamente tridimensionali realizzando delle proiezioni.

Mi dà una rappresentazione reale delle superfici in vista dei miei oggetti, senza distorcere le geometrie

Esistono più viste, non mi interesseranno mai tutte, riporto solo quelle essenziali

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UNI ente normazione italiana, mi riporta linee guida per diversi aspetti della produzione, recepita per scelta dall’europeo

EN ente normazione europeo, recepita per scelta dall’internazionale

ISO International Standard Organization → linguaggio comune

Posso aggiungere delle viste di supporto come quelle in sezione che ottengo tagliando il nostro oggetto. Alcune linee diventano continue

Quotatura procedimento di trascrizione delle mie dimensioni sul disegno (tutto è standardizzato), non va riportata unità di misura, si sottointende mm

Linea di misura: estensione corrispondente dell’elemento che specifichiamo

Linee di riferimento: collegano entità del mio pezzo con la linea di misura

Un oggetto è completamente definito se si conoscono: materiale (riportato in una tabellina che prende il nome di cartiglio e si trova in basso a dx nel disegno tecnico, altre info presenti possono essere resistenza, trattamento termico, dimensione del lotto produttivo, nome del progettista, ecc..), forma (viste), dimensioni (quote), precisioni (tolleranze) e stato superficiale (rugosità) cioè le info da trasferire al tecnologo

Non bisogna mai eccedere con le info che riporto per evitare confusione

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Ad ex per il cilindro ne basterebbe una, grazie al simbolo fi

Quotatura in serie sistema pulito, ordinato, compatto di stesura MA le nostre macchine lavorano per coordinate e se si sbaglia una cosa, a cascata si sbagliano le successive. Le quote vanno riportate sopra le linee di misura. La quota totale è ausiliaria, cioè si potrebbe ricavare ma ne serve l’immediatezza al tecnologo per l’ingombro; diverse dalle quote funzionali cioè se sbaglio quelle ne va delle funzioni del mio pezzo

Quotatura in parallelo è più disordinata, occupa più spazio MA è più semplice per le nostre macchine perché fanno sempre riferimento all’origine quindi non mi accumula l’errore

Quotatura mista la più utilizzata.

Posso riportare le quote anche su prolungamenti delle linee di misura per cercare di mantenere l’ordine.

Questo elemento cilindrico con variazione di diametro (spallamenti) è l’albero a cui devono essere collegate organi rotanti per ricevere o trasmettere moti di rotazione

M= quell’estremità deve essere filettata per realizzare un accoppiamento meccanico. Il numerino di fianco mi indica il diametro della mia filettatura

Problema La dimensione indicata a disegno (dimensione nominale/ideale), a rigore, non può essere ottenuta con precisione assoluta nel pezzo reale

Cause

Fattori tecnici:

• Limite di precisione delle macchine (moti e traiettorie)
• Usura delle macchine
• Limite di precisione ed usura degli strumenti di controllo delle dimensioni effettivamente realizzate

Fattori umani:

• Abilità personale e specializzazione
• Fattori ambientali o personali

Fattori economici:

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• Macchine e strumenti di misura più o meno pregiati e/o costosi
• Operai più o meno qualificati
• Maggiore o minore (minor precisione) tempo di esecuzione
• Maggiore o minore scarto dei pezzi, se il range è basso, scarterò