Appunti Studio del Prodotto e del Processo

Design for Assembly (DFA)

Cioè come si pensa ad ottimizzare la fase di assemblaggio fin dalle prime parti della progettazione.

L’assemblagio è una delle parti che maggiormente incide sul costo del prodotto e risulta critica dal punto di vista della sua qualità.

L’assemblaggio non è mai stato oggetto di studi e ottimizzazioni come è stato col DFM, per esempio. Questo perché è una fase svolta manualmente dall’uomo e quindi difficile da studiare e affrontare. In generale l’assemblaggio dà la qualità al prodotto, posso anche avere componenti perfetti ma se li monto male allora il prodotto finale è scadente. Per avere un prodotto di qualità devo avere sia alta qualità dei componenti che di assemblaggio, per il primo uso i controlli di qualità ma per il secondo non ho metodologie precise. L’assemblaggio è anche difficile da modellare. Whitney studiò il fenomeno.

L'assemblaggio è manuale. Gli assemblaggi possono essere attuati tramite tante strategie: una linea che porta i componenti, assemblaggi tramite robot o macchine specifiche. I robot da assemblaggio più venduti sono quelli di tipo SCARA, incredibilmente semplici, che hanno due assi di rotazione paralleli e uno sfilo verticale e permettono le operazioni di assemblaggio dall'alto. Le operazioni effettuate coi robot sono quelle più semplici in quanto facili da automatizzare, sono quelle che non richiedono particolare destrezza.

3.1 MANODOPERA VS ROBOT

I vantaggi dei robot includono sicuramente l'elevata ripetizione, laddove è semplice sbagliare e le operazioni per un uomo richiedono concentrazione il robot conviene (robot per piegatura di lamiere per esempio), oltretutto il robot è molto specifico ci sono vari polsi sui quali posso montare diverse utensili (polso verniciatore, polso avvitatore...). Per i robot essere portati da una mansione

soluzioni economiche. Prendiamo 6 anni.In giallo si ha l'assemblaggio manuale, sull'asse X il numero di componenti da assemblare insieme e su Y il volume del lotto. Quando abbiamo un basso numero di parti conviene sempre l'assemblaggio manuale, ha bassi costi fissi e alti costi variabili ma non ho investimenti. Quando l'assemblaggio cresce come volume produttivo ma non come numero di componenti allora conviene la soluzione robotizzata (1 robot o 2 robot). Crescendo con la complessità trovo la soluzione con più robot (multistazione). Per numeri alti di produzione si è costretti a optare per sistemi a automazione rigida, quindi bassissima flessibilità, se il numero ha pochi componenti ma alti volumi appunto scelto la giostra. All'aumentare anche del numero di componenti mi merita optare per una linea d'assemblaggio.

Ricapitolando: pochi pezzi → assemblaggio manuale, numero pezzi intermedio può convenire la robotizzazione.

Per produzione di massa si sceglie la giostra se i componenti sono pochi o linea se sono molti. Per PBP bassi conviene evitare l'investimento e infatti si alza la parte gialla del grafico. L'industria 4.0 è un paradosso in quanto vorrebbe produrre in massa ad alta customizzazione ma usando soluzioni robotiche, che sono aspetti che stridono parecchio. Più voglio una produzione flessibile più mi conviene usare soluzioni flessibili (manodopera).

Esistono anche "banchi di pre-montaggio" posti prima della linea d'assemblaggio. Nelle linee d'assemblaggio non possono finirci tutte le operazioni in quanto per alte complessità ci sono operazioni che ritarderebbero molto la realizzazione visti i tempi preparativi molto lunghi. È chiaro che nella linea metto operazioni che sono sincrone, cioè realizzabili tutte nello stesso tempo circa. Per ovviare al problema uso questi banchi che preparano il componente al suo ingresso in linea. Per esempio,

numero distazioni (realizzo il prodotto con 8 stazioni invece che 10) ma ciò richiede più lavorazioni per ogni fermata e anche una manodopera molto flessibile. Ricorda che la manodopera ha il vantaggio legato alla capacità di intervenire a improvvisi problemi tramite la loro capacità di reazione, i robot hanno bisogno di una programmazione per qualunque azione.

3.2 KEY CHARACTERISTICS

L'assemblaggio come detto è in generale l'operazione che determina la qualità del prodotto. Per pianificarlo è necessario mettere in evidenza le caratteristiche principali del prodotto e quindi definire la sequenza ottimale della procedura. Esempio, spillatrice, perché essa funzioni a livello di assemblaggio è necessario che martello e incudine siano allineati, (parte che scende dall'alto e parte che piega lo spillo) se non lo sono posso anche avere le geometrie singole perfette ma difficilmente la spillatrice funziona. Quindi sono

Studiamo. L'assemblaggio valuta in modo importante anche quali sono i vincoli per bloccare il componente: quando avvitiamo un carter su un prodotto mettiamo un certo numero di viti, ma questo a livello di assemblaggio genera dei problemi; infatti, all'aumentare dei vincoli rischio sempre di più che i fori siano male allineati. Per far sì che un assemblaggio sia efficiente devo bloccare il numero minimo di GDL del sistema, se esagero il sistema mi diventa iperstatico e rischio errori.

3.3 SISTEMI SOVRAVINCOLATI E SOTTOVINCOLATI

Le possibilità sono di avere un assemblaggio sottovincolato (una porta, in quanto ha 5 GDL bloccati su 6) che è caratteristico di un meccanismo/cinematismo, ci sono assemblaggi poi sovravincolati, cioè metto più vincoli per bloccare la posizione del componente, in tal caso ho 3 opzioni: montaggio perfetto (impossibile), montaggio largo (il pezzo non ha una posizione determinata) o montaggio stretto (tutti i vincoli toccano).