Studi di fabbricazione T-1 - Appunti

Studi di fabbricazione T

9 CFU

Giovanni Tani

Prof. Appunti di

Simone Benassi

INDICE

1.Studio di fabbricazione 13.Processi fusori – Fonderia

2.Sistemi produttivi 14.Deformazioni plastiche

3.Tipi di produzione 15.Laminazione

4.Parametri di valutazione SP 16.Estrusione

5.Definizione prodotto 17.Trafilatura

6.Caratteristiche prodotto 18. Fucinatura & stampaggio

7.Normative di disegno tecnico 19.Asportazione di truciolo

8.Caratterizzazione materiali 20.Forze di taglio

9.Leghe ferrose – Materiali per 21.Tornitura

l’ingegneria 22.Foratura

10.Trattamenti termici 23.Alesatura

11.Ghise, Leghe di rame,

Leghe di alluminio 24.Fresatura

12.Classificazione dei processi di

fabbricazione 

Appunti dell’A.A. 2010/2011

Studi di fabbricazione - Indice moduli - Benassi Simone

1.STUDIO DI FABBRICAZIONE

La fabbricazione di un nuovo prodotto o la modifica sostanziale di un prodotto già esistente comportano

una attenta analisi di diversi aspetti.

Bisogna determinare la convenienza della fabbricazione, guardando se si possiedono le conoscenze ma

soprattutto le tecnologie adatte alla nuova fabbricazione.

La scelta sbagliata di un nuovo prodotto da fabbricare può essere catastrofica per un’azienda se fatta

male: lo sviluppo del nuovo prodotto può durare dai 3 ai 5 anni e coinvolge tantissimo personale.

raggiungimento

È bene avere chiari gli obiettivi dello sviluppo (e fabbricazione) di un nuovo prodotto: il

delle caratteristiche funzionali e qualitative fattore costo

richieste ma nel contempo sarà il che

determinerà le scelte definitive.

Bisogna effettuare delle scelte relative:

al prodotto;

ai materiali da utilizzare;

alla tecnologia da adottare;

ai sistemi produttivi che si hanno a disposizione.

“studio di fabbricazione”

Lo studio di queste attività prende il nome di

Se il prodotto è molto complesso e se gli investimenti in gioco sono molto elevati lo “studio di

“studio di fattibilità”.

fabbricazione” fa parte di uno “ciclo di lavorazione”.

All’interno dello studio di fabbricazione figura sempre il

Per sviluppare uno studio di fabbricazione innanzi tutto occorre analizzare:

il prodotto da realizzare: l’idea di un nuovo prodotto è data dal marketing. Bisogna conoscere le

caratteristiche intrinseche tecnologiche del nuovo prodotto per poter

valutare nel migliore dei modi il processo tecnologico. trade-off make

Si può valutare la convenienza delle due alternative del

or buy.

È importante la valutazione delle precisioni che si devono ottenere per

non andare a pregiudicare le dimensioni dei componenti e quindi anche

del prodotto finito.

il sistema produttivo preso in esame: bisgona valutare il layout e l’utilizzazione degli impianti.

l’engineering del prodotto: bisogna valutare i disegni e i cicli di lavorazione.

i costi della fabbricazione: noti i materiali, i processi e le macchine ed i tempi di lavorazione

ottenere una prima valutazione dei costi di fabbricazione.

Questo comporterà di stabilire se continuare con lo studio di

fabbricazione oppure apportare delle modifiche per cercare di

abbattere i costi.

le soluzioni alternative: è bene valutare se sia conveniente apportare modifiche al prodotto, al

processo o ai materiali per cercare di abbattere i costi.

comparazione delle soluzioni alternative:

bilanciamento delle linee/macchine

imprese verticalizzate al giorno d’oggi non ne esistono in gran numero.

à Sono quelle imprese che realizzano al loro interno tutta la filiera produttiva.

Si parte dal grezzo e si arriva tramite vari processi al prodotto finito.

indotto

Le aziende verticali sono presenti in quelle zone dove c’è poco

industriale.

L’indotto industriale è rappresentato da aziende più piccole che producono

solo componenti e li vendono a terzi.

In Italia l’indotto industriale è molto forte.

imprese virtuali imprese che al loro interno praticamente non fabbricano nulla.

à Comprano o fanno fabbricare tutto presso terzi: l’unica cosa che possono tenere

nascosto è il cuore (la base) del prodotto. 1

Studi di fabbricazione - modulo 1 Studio di fabbricazione - Benassi Simone

2. SISTEMI PRODUTTIVI

Nella valutazione dello sviluppo di un nuovo prodotto non si può (e deve) prescindere dal sistema

produttivo: bisogna vedere le caratteristiche generali del sistema produttivo presente in azienda, poiché

non tutti i prodotti sono fabbricabili dallo stesso sistema produttivo.

È opportuno conoscere ogni minimo dettaglio per quanto riguarda il sistema organizzativo aziendale, il

sistema produttivo e il layout dello stesso. ciclo di lavoro:

Per ogni componente da produrre viene definito un questo è un documento che racchiude

il ciclo di produzione del componente, elencando tutte le fasi con i rispettivi tempi ciclo, le macchine

utensili e gli utensili da utilizzare per svolgere al meglio la lavorazione.

Questo documento è di molto aiuto per l’operatore che dovrà fare il set-up sulla macchina utensile.

Dopodichè è possibile calcolare il costo della fabbricazione del componente e infine decidere a quale

prezzo verrà messo sul mercato o venduto ad aziende terze.

@Definizione di sistema produttivo

sistema produttivo

Un può essere considerato come una “scatola nera” in cui entrano risorse ed escono

prodotti finiti.

RISORSE PRODOTTI

SISTEMA PRODUTTIVO

input output

Le risorse che entrano sono materiali, energia, manodopera, mezzi finanziari, ecc.

Il compito di un sistema produttivo è quello di trasformare tali risorse in prodotti finiti.

Un sistema produttivo può essere composto da macchinari, manodopera, impianti, materiali, mezzi di

trasporto, mezzi di trattamento delle informazioni, ecc.

È molto importante che entrino in azienda informazioni dettagliate sulle esigenze del cliente per il

prodotto, in modo da adattare il ciclo di lavorazione a tali richieste.

Ogni sistema produttivo deve interagire con le altre parti dell’azienda e quindi ne è condizionato.

@Classificazione sistemi produttivi

I sistemi produttivi possono essere classificati in diversi modi:

class.1: -industrie manufatturiere: si caratterizzano per la produzione di un numero discreto di pezzi.

In Italia costituiscono la maggioranza.

-industrie di processo: si caratterizzano per una produzione di un numero di pezzi continuo

(output continuo).

class.2: di base:

-industrie da risorse e materiali producono materiali grezzi che saranno usati da

grezzo di partenza

industrie manufatturiere come per la loro produzione.

di trasformazione:

-industrie trasformano il grezzo di partenza (prodotto finito per le industrie

di base); tale prodotto trasformato può essere rivolto al mercato o

alle industrie di fabbricazione.

di fabbricazione:

-industrie utilizzano il prodotto trasformato dalle industrie di trasformazione.

Viene fabbricato ed assemblato il prodotto finito.

Studi di fabbricazione - modulo 2 Sistemi produttivi - Benassi Simone 1

class.3: di prodotto di catalogo (o di serie):

-industrie l’azienda decide autonomamente di fabbricare un

nuovo prodotto, di cui effettua progettazione,

ingegnerizzazione, fabbricazione di prototipi e

a catalogo

preserie, fino a metterlo in attesa poi

degli ordini del cliente.

Solitamente il prodotto prima di essere messo a

catalogo viene fatto provare ad un’azienda amica.

di prodotto su commessa:

-industrie il prodotto non esiste sul mercato (nel catalogo).

La progettazione e la fabbricazione vengono fatte su

specifica necessità di un cliente.

I tempi di consegna del prodotto sono molto lunghi: un

esempio è l’ordine di fabbricazione di una paratia di una

diga per Enel.

I prodotti su commessa si distinguono in:

prodotti differenziati: prodotti che vanno progettati ex-novo;

prodotti caratterizzati: possiedono all’incirca le stesse caratteristiche di prodotti già realizzati

ma presentano notevolicambiamenti (anche rispetto ai prodotti di

catalogo).

@Produzione

Il “lancio in produzione” può avvenire secondo modalità diverse:

in base a previsione di vendita future (produzione in serie) (logica push);

a seguito di ordini di clienti (logica pull).

Il lancio in produzione in base agli ordini o in base a previsione di vendita è caratterizzato dalla presenza

del catalogo. fuori serie)

Invece il lancio in produzione su commessa (produzione è caratterizzato dall’assenza di

catalogo: i pezzi sono richiesti in piccole quantità, mentre il sistema produttivo deve essere caratterizzato

da forte flessibilità e area R&S e progettazione molto diversificata e competente.

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

à

Lead time cliente (CLT) è il tempo che intercorre fra ordine e consegna del prodotto al cliente.

à Si deve fare in modo che il CLT sia il più breve possibile per fornire al

cliente un buon servizio.

È possibile definire anche altri lead time, per esempio per la fornitura, per la produzione, ecc.

Solitamente il CLT contiene altri lead time.

Il CLT è crescente partendo da una produzione in base a previsione di vendita, passando da una

produzione su ordine del cliente ed infine arrivando ad una produzione su commessa.

Nello specifico di una produzione su commessa il CLT è più lungo quando si tratta di prodotti

differenziati rispetto a quando si tratta di prodotti caratterizzati.

scarti sfridi.

Dal sistema produttivo, oltre che prodotti finiti, escono anche e

Gli scarti sono pezzi che presentano difetti e malfunzionamenti.

Gli sfridi sono materiali che vanno evaquati e che derivano dal grezzo di partenza (es.: asportazione di

truciolo), soggetto al processo di fabbricazione.

Gli sfridi vanno ridotti al minimo per evitare sprechi di materiale e quindi sostenere costi aggiuntivi.

FABBRICAZIONE = TRASFORMAZIONE

La trasforazione è la variazione nel tempo di una o più proprietà del grezzo di partenza ottenuta

attraverso opportuni processi elementari.

Studi di fabbricazione - modulo 2 Sistemi produttivi - Benassi Simone 2

Le principali operazioni che compongono il sistema produttivo sono 5: fabbricazione, assemblaggio,

movimentazione materiali, ispezione (test), controllo.

Alcune attività possono essere dirette, come quelle elencate qui sopra, poiché agiscono direttamente sul

“materiale”.

Con il termine indiretto si intendono tutte quelle attività o materiali che non agiscono “direttamente” sul

prodotto ma che comunque servono ai fini della sua trasformazione (es.: olio lubrificante per le

macchine).

Alcune attività inoltre aggiungono valore al prodotto (fabbricazione, assemblaggio) mentre altre non ne

aggiungono ma servono comunque come attività di ausilio (movimentazione materiali, ispezione (test),

controllo).

@Processi di fabbricazione

I processi di fabbricazione si dividono in :

processi primari: consentono di avvicinarsi alla morfologia del finito senza tuttavia raggiungerla.

Viene donato al componente la sua forma di base;

processi secondari: consentono di dare al componente la forma geometrica definitiva con uno

o più processi insequenza;

cambiamento di proprietà fisiche: non viene cambiata la geometria del componente, ma

migliorate le caratteristiche meccaniche di esso;

finitura superficiale: consentono di donare particolari proprietà alle superfici.

È possibile giungere dal grezzo di partenza al prodotto finito mediante un unico processo, ma questo caso

è molto raro.

Il più delle volte si raggiunge il prodotto finito eseguendo più processi di fabbricazione in sequenza.

Esempi di processi primari sono fusori, stampaggio, asportazione di truciolo.

Esempio di processo secondario è stampaggio di precisione.

Tutti questi processi di fabbricazione verranno approfonditi più avanti nel corso.

Molte attività del sistema produttivo vengono date completamente in outsourcing, come ad esempio la

manutenzione delle macchine utensili e degli impianti.

Un altro esempio di outsourcing è dare la gestione dei propri magazzini a terzi, come fanno alcune

industrie ceramiche.

Manufacturing engineering ingegneria della fabbricazione; studio del lavoro, analisi dei metodi e dei

à tempi.

Studi di fabbricazione - modulo 2 Sistemi produttivi - Benassi Simone 3

3.TIPI DI PRODUZIONE

I modelli dei sistemi produttivi sono basati sulla ripetitività delle operazioni di fabbricazione e/o

montaggio e sulla continuità del flusso uscente.

È possibile distinguere:

-sistema a flusso: sistema mass;

è detto anche sono caratterizzati dalla ripetitività delle operazioni e da

un flusso uscente continuo;

-sistema a lotti: sistema per reparti;

è detto anche è caratterizzato dalla produzione di pezzi tutti uguali

fra loro per un certo periodo di tempo; dopo un certo tempo si ferma la produzione per

modificare l’assetto (set-up) delle macchine, per dare inizio alla produzione di un lotto di

prodotto diverso dal precedente.

È presente una discontinuità del flusso uscente a causa del tempi di attrezzaggio (set-up

time);

-sistema unitario: il prodotto fabbricato oggi è sicuramente diverso da quello che sarà fabbricato in

futuro.

Le operazioni vengono eseguite una sola volta e il flusso uscente presenta la massima

discontinuità.

Quando si parla di sistema a lotti bisogna stare attenti alla dimensione del lotto, poiché essa è relativa.

Un lotto medio/grande può essere la produzione di 100 alberi motore mentre un lotto enorme potrebbe

esere la fabbricazione di 10 navi.

Sulla dimensione del lotto influisce molto anche la dimensione dei pezzi da produrre (come nel caso delle

navi) e la complessità dello stesso.

Set-up time è il tempo di attrezzaggio delle macchine per un lotto; le macchine vengono arrestate per

à permettere agli operatori di modificarne l’assetto, in base al lotto da produrre

conseguentemente.

Bisogna gestire bene questi tempi poiché alcune macchine costosissime devono

Essere in funzione il maggior tempo possibile per cercare di ammortizzarne i costi

elevati.

Ciclo di lavorazione è l’insieme delle varie operazioni che trasformano le materie prime in prodotto

à finito.

Un’altra calssificazione sui modelli dei sistemi produttivi è la seguente:

shop production:

-job viene utilizzato un layout per processo (o per reparto); è caratterizzato da tanti

reparti contenenti ognuno la stessa tipologia di macchinari.

Si riesce a produrre una grande varietà di prodotti, in grado si seguire le specifiche

richieste dal cliente.

È caratterizzato da un basso volume di produzione e da lotti molto piccoli, a volte

unitari.

Le macchine e le attrezzature devono essere estremamente flessibili poiché

devono adattarsi ai lotti, ogni volta diversi.

La specializzazione del personale deve essere elevata a causa delle diverse

operazioni che si devono svolgere (e alla flessibilità delle macchine).

La movimentazione del materiale è elevata, quindi i costi per tale

movimentazione sono alti.

La logica job shop production lavora con WIP alto.

Nel grafico del layout sono presenti linee che indicano il percorso seguito dai

componenti all’interno dei vari reparti.

Studi di fabbricazione - modulo 3 Tipi di produzione - Benassi Simone 1

production: per lotti.

-batch la produzione viene effettuata

Le macchine adottate da questo sistema devo essere flessibili poiché si lavora per

general-purpose),

lotti (macchine ma nello stesso tempo devono garantire una

discreta produttività.

I lotti sono di medie quantità o unitari, però ripetibili nel tempo.

In genere le capacità produttive sono superiori alla domanda, quindi si produce anche

per il magazzino e quando lo stock viene ritenuto sufficiente viene cambiato il tipo

di pezzo da produrre.

production: flow production quantity production.

-mass si divide in e

Viene utilizzato un layout in linea (o per prodotto); l’automazione è rigida poiché i

macchinari fanno una singola operazione ripetutamente, in modo standardizzato.

È caratterizzato da un alto volume di produzione e gli investimenti in macchinari ed

macchine special-purpose).

attrezzature sono elevati (vengono usate

I cambiamenti di progetto del prodotto nel breve periodo sono molto difficili da

gestire, a causa dell’elevata rigidità del sistema.

linea dedicata:

Ogni prodotto può avere una le materie prime passano in sequenza

linee a trasferta.

nelle varie stazioni, fino a diventare prodotto finito, utilizzando

La rottura di una qualsiasi macchina, in una stazione, provoca l’arresto di tutta la

breakdown

linea (in questo caso si parla di di una macchina).

Il tasso di produzione è determinato/vincolato alla macchina più lenta.

shop:

-project vengono fabbricati manufatti molto grandi (es.: aerei, edifici, dighe, navi).

WIP Work In Process/Progress;

à Rappresenta il numero di pezzi che sono presenti nel sistema produttivo in un determinato

momento.

Tanto maggiore è il valore del WIP, tanto maggiori sono i costi di immobilizzo finanziario.

È più conveniente avere un sistema produttivo che lavora con WIP basso, ma questo non è

sempre possibile: se il WIP è troppo basso si possono avere problemi di attesa dei pezzi da parte

delle machcine.

@Moderna produzione per lotti (batch production)

Viene abitualmente realizzata mediante macchine utensili CNC dotate di automazione flessibile.

Il layout della batch production moderna può essere fatto in diversi modi:

job shop con macchine CNC dedicate;

-str