Impianti industriali

J

di guasto della macchina j in un generico ciclo, si assumano le seguenti ipotesi:

1. la probabilità di guasto per ciclo di ciascuna macchina è costante;

2. le macchine non operanti non si possono guastare.

La probabilità che la generica macchina j si guasti dopo (n-1) cicli di funzionamento, cioè

nel successivo ciclo n è data da:

Questa funzione di probabilità è nota come geometrica.

Sotto le ipotesi assunte, la probabilità di guasto della linea nel generico ciclo vale:

(29)

la produttività effettiva della linea vale quindi:

Se, di contro, il guasto della macchina comporta la perdita del pezzo, esso non continua la

lavorazione sulle macchine successive a quella in cui si è verificato il guasto, ma esce dal

sistema. In questo caso, se il guasto avviene sulla macchina j, la macchina (j+1) non

lavorerà al ciclo successivo a quello in cui si è verificato il guasto, quella (j+2) al ciclo

successivo ancora e così via sino alla K. Poiché la probabilità di guasto di una macchina che

non lavora è assunta pari a zero, ciò comporta una riduzione della probabilità di guasto per

ciclo della linea rispetto al caso precedente.

L’unica macchina che manterrà invariata la propria probabilità di guasto per ciclo sarà la

prima.

Se, ancora una volta, si considera il basso valore che normalmente assumono i

parametri ∝ , è accettabile trascurare questo effetto, soprattutto se il numero di macchine

j

non

è elevato. Quindi, possiamo ancora assumere che la probabilità di guasto della linea in un

ciclo sia data dalla relazione (29). Nel caso considerato, tuttavia, la produttività non è più

semplicemente l’inverso del tempo di ciclo effettivo, in quanto bisogna tenere conto dei pezzi

che, immessi nella linea, non escono dalla stessa in seguito al guasto di una macchina. La

frazione di pezzi non usciti è proprio pari a , per cui la produttività della linea in questo caso

è:

Presenza di buffer

Le stazioni possono fermarsi per guasto o perché non ricevono il pezzo dalla macchina

precedente o, ancora, perché non possono cedere il pezzo già lavorato alla macchina

seguente.

Per far fronte al problema, si inseriscono in linea dei buffer interoperazionali. L’introduzione

di un buffer fa sì che si abbiano due linee parziali, tra loro parzialmente disaccoppiate. Se la

prima linea si blocca, la seconda può continuare ad operare attingendo pezzi dal buffer. Se a

bloccarsi è la seconda linea, la prima può continuare a operare depositando i pezzi nel

buffer. Il grado di indipendenza tra le due linee dipende dalla capacità del buffer. È quindi

importante determinare il numero, la capacità e la posizione dei buffer da disporre nella

linea. Il problema si presenta ben presto impossibile da risolvere in modo ottimo al crescere

del numero di buffer.

L’unico approccio possibile è quello di ipotizzare una soluzione e valutarne l’efficienza

tramite simulazione, ovvero esistono dei software in cui il progettista simula una realtà

virtuale che è rappresentativa del comportamento del sistema

L’efficienza di una linea E può essere definita come il rapporto tra il tempo di ciclo senza

guasti e quello effettivo, tenendo conto del guasto.

In assenza di buffer, tale efficienza (over bound ) (E ) è :

0

Nel caso teorico di impiego di un buffer di capacità infinita posto tra ogni coppia di stazioni,

la produttività della linea dipende dalla stazione che presenta il maggior valore di

In tal caso, l’efficienza della linea (upper bound) ( E ) è quindi:

∞

Nel caso di buffer di capacità finita, che come detto è di difficile studio, l’efficienza E sarà

in ogni caso compresa tra le due situazioni estreme, cioè:

La conoscenza dei valori estremi fornisce indicazioni sulla convenienza all’introduzione dei

buffer. Infatti, se tale differenza è piccola, non conviene inserire buffer. La convenienza

all’inserimento di buffer di capacità sempre maggiore si ha all’aumentare della differenza tra

i

valori estremi dell’efficienza.

Sistemi di assemblaggio

Una prima distinzione può essere fatta tra assemblaggio manuale e assemblaggio

automatico, anche se non mancano situazioni intermedie che possiamo definire

semiautomatiche.

Un’altra distinzione riguarda l’assemblaggio mono-prodotto (dal sistema esce un unico

prodotto ) o multi-prodotto.

Sistemi di assemblaggio manuali mono-prodotto

Tali sistemi possono essere suddivisi in:

1. linee di assemblaggio;

2. stazione singola

3. isole di assemblaggio.

Linee di assemblaggio

Essa è costituita da più stazioni, a ciascuna delle quali è assegnato uno spazio lungo la

linea di flusso all’interno del quale uno o più operatori eseguono una o più operazioni

elementari.

Nelle linee di assemblaggio si applica il principio di intercambiabilità dei componenti tra i

prodotti e quello della suddivisione del lavoro che comporta la semplificazione dello stesso

per ciascun operatore, la standardizzazione delle operazioni e la specializzazione nella

mansione assegnata all’operatore, con curva di apprendimento velocemente crescente.

Attività complesse sono suddivise in operazioni elementari, definite come operazioni

indivisibili, ciascuna delle quali deve essere eseguita nella stessa stazione e non può essere

interrotta una volta iniziata.

Tutti i lavoratori devono lavorare pressoché lo stesso tempo, questo è il concetto di

bilanciamento

Noi ci occuperemo dei problemi connessi con una singola linea ma, a volte, l’assemblaggio

può essere svolto in modo più articolato.

Alcuni sistemi (Figura 22) presentano linee che realizzano macro-componenti e una

successiva linea nella quale avviene l’assemblaggio finale,(es. industria automobilistica).

Il trasferimento del prodotto in fase di assemblaggio è ottenuto tramite un sistema

generalmente meccanizzato anche se, in alcune linee manuali, la movimentazione da una

stazione all’altra è effettuata dagli stessi operatori. I sistemi di trasporto meccanizzati

possono essere distinti in tre categorie:

trasporto continuo (come per le automobili), trasporto sincrono e trasporto asincrono.

Linee a trasferimento sincrono / asincrone / trasporto continuo

Il vantaggio di tale sistema di trasferimento consiste nella costanza della produttività della

linea, in quanto ciascun operatore è costretto ad adattare il proprio ritmo di lavoro a quello

imposto dal tempo di ciclo. Tuttavia, il problema del non completamento di un pezzo entro il

tempo di ciclo fissato, dovuto alla variabilità dei tempi di esecuzione delle operazioni

elementari, insieme allo stress degli operatori derivante dal rispetto di un vincolo temporale

rigido per ogni prodotto, fa sì che tale sistema di trasporto sia poco utilizzato nelle linee di

assemblaggio manuali, mentre trova largo impiego nelle linee di assemblaggio automatiche.

Per i prodotti che non si è riusciti ad assemblare in linea, è necessario procedere

all’assemblaggio fuori linea con conseguenti costi aggiuntivi.

Si capisce, quindi, l’importanza delle linee asincrone dotate di buffer che disaccoppiano, sia

pure parzialmente, le stazioni.

Con il sistema di trasporto asincrono, l’unità abbandona la stazione quando le operazioni ad

essa assegnate sono state completate e il lavoratore attiva il sistema di trasporto.

Le unità lungo la linea si muovono indipendentemente e non più in maniera sincrona.

È necessaria, quindi, la presenza di buffer tra le stazioni, il che comporta un maggior costo,

in termini di spazio occupato e di maggiore WIP.

Il sistema continuo è costituito da un trasportatore che si muove a velocità costante, metodo

molto impiegato nelle linee di assemblaggio manuale. Una soluzione per ridurre la

probabilità di mancato completamento è quella di consentire all’operatore di “invadere” lo

spazio riservato alla stazione precedente, prelevando il prodotto in anticipo, se già

completato dall’operatore precedente, o utilizzare parte della lunghezza assegnata alla

stazione successiva, consegnando però il prodotto in ritardo all’operatore successivo.

Stazione singola e isola di montaggio

La parallelizzazione può essere spinta sino alla costituzione di stazioni singole, nelle quali

si esegue l’intero ciclo di assemblaggio. Tale soluzione impiantistica è utilizzata per

l’assemblaggio di prodotti di grosse dimensioni e peso elevato, come ad esempio le

macchine utensili. Viene utilizzata altresì per prodotti, come i giocattoli, che sono costituiti da

pochi componenti e quindi non si giustifica l’assegnazione delle operazioni a più stazioni. La

configurazione a stazioni singole presenta notevole flessibilità sia riguardo alla capacità

produttiva, variabile in funzione della richiesta, sia riguardo a eventuali assenze di

personale.

La soluzione a stazione singola prende il nome di isola di montaggio se i lavoratori hanno

notevole indipendenza nella gestione del lavoro, potendosi scambiare i compiti nel tempo

(job rotation). Sono possibili diverse modalità di organizzazione del lavoro:

1. tutti gli operatori dell’isola lavorano sullo stesso prodotto in corso di assemblaggio,

che evidentemente deve essere di grosse dimensioni;

2. nella zona di lavoro dell’isola sono presenti più prodotti, su ciascuno dei quali

lavorano (eventualmente con alcune rotazioni) solo alcuni operatori;

Il montaggio a isola presenta i seguenti vantaggi:

Lavoro vario; facile gestione delle assenze; eliminazione del problema del bilanciamento;

produzione contemporanea di modelli diversi da parte di più isole.

Esso presenta, tuttavia, anche i seguenti svantaggi:

Complessità dei flussi di movimentazione dei componenti e dei prodotti assemblati alle e

dalle varie isole; necessità di replicare utensili e attrezzature nelle varie isole;

notevole occupazione di spazio dovuto all’accumulo di componenti da montare e di

prodotti montati in corrispondenza di ogni isola; difficoltà nell’addestramento del personale;

maggior costo di manodopera.

Linee di assemblaggio manuali multi-prodotto

Il problema si pone quando è necessario assemblare diverse tipologie di prodotto che

differiscono tra loro in modo più o meno significativo quanto a ciclo di assemblaggio, tempi

delle operazioni elementari che lo costituiscono e attrezzature necessarie.

Esistono tre possibili modalità di gestione del mix produttivo:

1. linee dedicate;

2. linee multi mode

3. line