Tesi laurea Nicolas Guareschi

Università degli Studi di Parma

Dipartimento di Ingegneria Industriale

Corso di Laurea in Ingegneria Meccanica

Simulazione numerica di una linea di assemblaggio

L'industria di macchine per alimentare e farmaceutica

Numerical simulation of an assembly line for food and pharma industry

Relatore: Chiar.mo Prof. Andrea Volpi

Tesi di laurea di Nicolas Guareschi

Anno accademico 2014-2015

Ai miei genitori che mi hanno sostenuto e permesso di studiare. A tutti quelli che mi hanno accompagnato durante questi anni di studi. Ma soprattutto dedicata a mio nonno che sempre si preoccupava dei miei studi.

Indice

• Sommario
• Introduzione ......................................................................................................... 1
• Sistemi di assemblaggio ....................................................................................... 2
  • Tipologie ........................................................................................................ 2
  • Misurazione dei tempi ................................................................................... 4
  • Criteri e considerazioni sui fuori linea .......................................................... 4
• Inquadramento del contesto aziendale ................................................................. 6
  • Tipologia di prodotti assemblati .................................................................... 6
  • Strutturazione della linea di produzione ........................................................ 6
• Simulazione della linea di assemblaggio ............................................................. 7
  • Dati di partenza .............................................................................................. 8
  • Bozza iniziale ................................................................................................. 9
  • Aggiunta delle operazioni ad ogni stazione ................................................. 10
  • Programmazione delle distribuzioni-codice in Visual Logic ...................... 10
  • Implementazione con il foglio di calcolo .................................................... 11
  • Aggiunta del fuori linea ............................................................................... 12
  • Gestione degli incompleti ............................................................................ 14
  • Prova di simulazione ................................................................................... 15
  • Percentuale di utilizzo della linea ................................................................ 16
  • Risorse umane necessarie per il funzionamento .......................................... 17
• Considerazioni finali .......................................................................................... 18
• Appendici .......................................................................................................... 20
• Bibliografia ........................................................................................................ 22

1. Introduzione

L'organizzazione e i criteri di scelta di una linea di montaggio hanno un'importanza fondamentale nei processi produttivi di tutte le aziende, in cui è necessario ottimizzare i tempi e il personale, riducendo entrambi ai minimi e nel contempo mantenendo la stessa produttività e qualità, al fine di avere i massimi profitti. I principali compiti della persona incaricata di sviluppare e/o ottimizzare una linea di montaggio consistono nel ponderare tutte le possibili scelte, partendo dalla tipologia di postazione fino al numero di esse, considerando quello che dovranno essere i tempi di lavorazione con i conseguenti discostamenti, le manutenzioni necessarie e i costi degli accumuli di materiali o ritardi che questi comportano.

Sono presenti numerose difficoltà nell'ottimizzazione di un impianto, a causa della necessità di dover usare dati di rilievo stime, per la progettazione di un processo produttivo non ancora presente in realtà ma che, una volta messo in funzione, dovrà corrispondere il più possibile alle aspettative.

Negli ultimi anni, con l'avanzare della tecnologia, è stato possibile eseguire verifiche tramite programmi di simulazione che permettono di confrontare in breve tempo i dati di progetto con il risultato atteso e di effettuare modifiche in tempi rapidi. In questa tesi, dopo una breve introduzione sulle principali scelte che si possono adottare nella progettazione di una linea e dei criteri per la rilevazione dei dati, si è inquadrata la situazione aziendale per cui si è creata la simulazione di una linea di produzione. Sono stati inseriti i tempi di ciclo e le caratteristiche dell'impianto e sono stati confrontati con quella che è la realtà aziendale.

La simulazione è stata fatta utilizzando il software Simul8 e si è resa necessaria per una valutazione di quella che sarà la produzione della linea principale, dopo che è stato effettuato uno snellimento delle famiglie di prodotti assemblati in essa e che saranno assemblati in una nuova linea. Questo progetto si pone l'obiettivo di fornire i dati necessari, per valutare l'efficienza della linea principale, dopo le modifiche che ha subito e rendere così possibile l'eventuale decisione di un ribilanciamento della linea stessa per ottimizzarne l'efficienza.

2. Sistemi di assemblaggio

Il sistema di assemblaggio da adottare è una delle principali scelte in cui si imbatte una azienda nel momento in cui decide di produrre un nuovo prodotto, ed uno dei punti critici per l'avviamento della nuova produzione, perché tale scelta comporterà investimenti consistenti sia in termini di denaro che in termini di tempo.

2.1. Tipologie

• Montaggio a posto fisso: Questa scelta comporta dei bassissimi investimenti iniziali e una diversificazione delle mansioni degli operai, che si alternano nella zona in cui è posto l’oggetto da realizzare. Si ha il pregio di avere una alta flessibilità, ovvero brevi tempi per l’avvio di nuove produzioni, e la completa possibilità di personalizzazione dell’assemblaggio. Non è necessario il bilanciamento dei carichi fra le postazioni di lavoro ma si ha un tempo di ciclo molto alto, poiché corrispondente al tempo totale per l’assemblaggio, e di conseguenza una bassa produttività.
• Montaggio ad isola: Viene creato un gruppo di operatori ai quali viene assegnata la responsabilità di realizzare un segmento significativo del processo di montaggio, il quale, una volta concluso, si sposta nell’isola successiva per la prossima fase. Si ha una produttività maggiore rispetto alla postazione fissa e costi attesi di completamento fuori linea praticamente assenti. È necessario un investimento iniziale consistente per l’acquisizione delle isole e dei relativi sistemi di movimentazione, oltre alla necessità di manodopera qualificata con i relativi costi.
• Montaggio in linea: Per la produzione di alte quantità di prodotti, di assiemi con dimensioni modeste, si adotta la strategia inversa a quella del posto fisso; più stazioni di lavoro sono poste in successione, in ognuna delle quali è svolta una operazione “semplice” e breve. Sono presenti due tipologie principali:
  • A ritmo imposto in cui la cadenza dell’avanzamento è fissata dal sistema di trasporto dei pezzi ed è uguale per tutte le stazioni.
  • A ritmo non imposto dove ogni stazione di lavoro è alternata con depositi intermedi.
  Il funzionamento della linea necessita di poca manodopera e non qualificata, ma richiede un altissimo investimento iniziale per l’acquisto della linea.