Corso di Tecnologia Meccanica

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1 Corso di Tecnologia Meccanica Modulo 6.2 Sistemi di lavorazione LIUC - Ingegneria Gestionale 1

2 I sistemi di lavorazione automatici LIUC - Ingegneria Gestionale 2

3 Automazione delle macchine utensili Linee evolutive: Nuovi tipi di materiali per utensili al fine di aumentare la produttività Automatizzare le singole macchine utensili Automazione: insieme di tecniche per ridurre l intervento umano in un attività lavorativa LIUC - Ingegneria Gestionale 3

4 LIUC - Ingegneria Gestionale 4

5 Strategie di automazione delle macchine utensili Combinare le operazioni in poche macchine (centri di lavoro) Eliminare l intervento umano di controllo delle macchine Eliminare le operazioni manuali di montaggio e smontaggio Effettuare più operazioni contemporaneamente Integrare le operazioni collegando le macchine (FMS) Prevedere in macchina operazioni di autocontrollo dimensionale Aumentare la flessibilità di una macchina diminuendo i tempi di setup Integrare le varie attività (introduzione di sistemi CAD- CAM CAPP - CNC) LIUC - Ingegneria Gestionale 5

6 Vantaggi ottenuti Le linee di sviluppo individuate hanno portato a vantaggi quali: Riduzione dei tempi di lavorazione Riduzione dei costi della manodopera Miglioramento della qualità del prodotto Miglioramento della produttività Riduzione del coinvolgimento dell uomo Riduzione dell incidenza di errore Aumento della sicurezza dell operatore LIUC - Ingegneria Gestionale 6

7 L evoluzione dell automazione Dai primi del 1900 molteplici sono state le spinte all automazione delle macchine utensili: Tornio automatico con uso di camme per il cambio rapido degli utensili in magazzino Tornio plurimandrino che consente di dividere il ciclo di tornitura in più stazioni contemporaneamente Tornio a copiare che consente di realizzare profili complessi grazie ad un tastatore che segue il profilo di una dima Trapano plurimandrino che consente di effettuare più forature contemporaneamente LIUC - Ingegneria Gestionale 7

8 Linee transfer Hanno segnato negli anni il passaggio dalle macchine isolate ai sistemi di lavorazione Le stazioni sono disposte linearmente o circolarmente e si sono sviluppate specie nell industria automobilistica o comunque di grande serie Il pezzo, montato su un apposito supporto transita automaticamente da una stazione all altra dove vengono eseguite tutte le operazioni del ciclo Svantaggi fondamentale sono la scarsa flessibilità e gli alti tempi di setup LIUC - Ingegneria Gestionale 8

9 L elettronica nei sistemi produttivi Nel corso degli anni l elettronica e l informatica hanno influenzato pesantemente lo sviluppo dei sistemi produttivi Le moderne tecnologie hanno reso flessibili i sistemi storicamente rigidi, avallando la tendenza alla riduzione del ciclo di vita del prodotto I tre ambiti di applicazione sono stati: La progettazione La lavorazione ed il controllo La programmazione della produzione LIUC - Ingegneria Gestionale 9

10 La progettazione L uso dell informatica ha visto coinvolti gli ambiti del calcolo strutturale e della modellazione solida Si è imposto l utilizzo delle tecniche CAD Computer Aided Design con le quali dalla progettazione sono state poste le basi per un processo produttivo integrato LIUC - Ingegneria Gestionale 10

11 Il controllo numerico LIUC - Ingegneria Gestionale 11

12 La lavorazione ed il controllo Le prime macchine a controllo numerico CN nel corso degli anni 60 hanno sfruttato l informatica e l elettronica per migliorare prestazioni, automazione e flessibilità delle macchine utensili I robot hanno ulteriormente risolto problemi di manipolazione, movimentazione ed esecuzione di compiti ripetitivi e gravosi per l operatore La stessa tecnica ha successivamente interessato macchine di misura e controllo L insieme di CN e robot ha dato vita a sistemi FMS Flexible manufacturing Systems basati sul collegamento informatico delle singole unità con un PC centrale LIUC - Ingegneria Gestionale 12

13 La programmazione della produzione Le fasi di pianificazione hanno utilizzato la tecnologia informatica per attività di: Gestione delle scorte Gestione amministrativo-contabile Preventivazione e controllo dei costi Analisi di mercato Tale sistema integrato che arriva oggi a comprendere anche la programmazione delle macchine utensili a controllo numerico prende il nome di CAPP Computer Aided Process Planning LIUC - Ingegneria Gestionale 13

14 Il controllo numerico Le macchine dotate di controllo numerico necessitano di un operatività da parte dell uomo completamente diversa rispetto alla macchina tradizionale Il controllo numerico (CN) consente di trasmettere informazioni alla macchina utensile sotto forma di numeri contenuti in un programma e determinarne di conseguenza tutti i movimenti La prima macchina è stata utilizzata negli USA nel 1947 nell industria aeronautica dove era necessario ottenere superfici complesse ottenibili solo dal controllo degli utensili secondo movimenti coordinati in uno spazio cartesiano a tre assi (detti assi controllati) LIUC - Ingegneria Gestionale 14

15 Evoluzione tecnologica Macchina tradizionale Contenuti manuali elevati e ripetitivi Tempi di fermo macchina consistenti Possibilità di errori Produttività connessa all abilità dell operatore Qualità legata alla capacità dell uomo Macchina CN Contenuti intellettuali Tempi passivi minimi in funzione della macchina Errori possibili solo in fase di programmazione Produttività connessa allo stato dell arte della tecnologia Qualità svincolata dalle condizioni umane LIUC - Ingegneria Gestionale 15

16 Interfaccia uomo-macchina Macchina tradizionale Analisi del disegno Attività mnemoniche Individuazione sequenza operazioni Fissaggio pezzo Scelta utensili Scelta parametri Attività di calcolo Attività manuali Macchina CN Preparazione del programma su PC Trasferimento del programma alla macchina (nastro, floppy, rete, ) Fissaggio pezzo Caricamento utensili Supervisione delle operazioni LIUC - Ingegneria Gestionale 16

17 Opportunità e problemi Opportunità Elevata automazione Elevata flessibilità Riduzione tempi passivi Aumento produttività Miglioramento della qualità Riduzione scarti Riduzione manodopera Aumento versatilità (machining center) Problemi Nuovi elevati costi connessi a: Nuova figura del programmatore Elevatissimi investimenti di acquisto Alti costi di manutenzione Costi di assistenza LIUC - Ingegneria Gestionale 17

18 Caratteristiche macchine CN Convogliatori tali da facilitare l allontanamento del truciolo Un motore per ogni movimento previsto Organi in movimento dotati di trasduttori per individuarne la posizione Moti rettilinei a ricircolo di sfere Movimenti sincronizzati e simultanei Torrette portautensili per setup veloci Barriere scorrevoli a delimitare l area di lavoro Potenze installate mediamente superiori rispetto alle macchine tradizionali Velocità dei movimenti superiori rispetto alle macchine tradizionali Costo macchina e manutenzione superiore LIUC - Ingegneria Gestionale 18

20 Assi di riferimento Esistono elementi di riferimento comuni a tutte le macchine CN: Il pezzo viene considerato sempre fermo Sono gli utensili che sono dotati di movimento Il movimento è individuato attraverso un sistema di tre assi cartesiani X, Y, Z secondo la regola della mano destra Le rotazioni attorno a detti assi sono convenzionalmente indicate con A, B, C Ulteriori assi di riferimento paralleli agli assi principali vengono detti U, V, W e quindi P, Q, R LIUC - Ingegneria Gestionale 20

21 Centri di lavoro Sono macchine multiscopo altamente flessibili sulle quali è possibile effettuare un elevato numero di operazioni (alesatura, foratura, fresatura, filettatura,.) Specifiche per la scelta della macchina: Campo operativo o cubo di lavoro Posizione orizzontale e verticale del mandrino Numero di assi controllati e massima velocità Potenza del mandrino e regimi di rotazione Tipo e dimensioni di attacco portautensile Tipo di magazzino e caratteristiche tecniche Presenza del dispositivo per cambio pallet LIUC - Ingegneria Gestionale 21

25 Elementi di macchina CNC Programma: sequenza delle operazioni su supporto diverso Lettore: dispositivo in grado di leggere il programma Unità di governo: incaricata di trasformare le istruzioni in movimenti dei singoli organi della macchina Macchina utensile: ovvero l insieme degli organi di movimento, dei supporti, dei trasduttori, dei motori e dei servomotori LIUC - Ingegneria Gestionale 25

26 Struttura meccanica Date le velocità e le potenze in gioco, superiori rispetto alle macchine tradizionali, tali macchine devono avere strutture (bancali, teste, montanti, guide) accuratamente progettate Materiali utilizzati: acciaio (resistente) e ghisa (smorzante), ma anche particolari in calcestruzzo o in composti polimerici laddove sussistono problemi di attrito Problema delle guide in acciaio temperato soggette ad elevati fenomeni di usura per attrito specie alle basse velocità (stick-slip): Guide lineari a ricircolo di sfere Rivestimento con materiali plastici Sistema di sostentamento idrostatico Grandissima accuratezza nella progettazione dei mandrini LIUC - Ingegneria Gestionale 26

28 Utensili e portautensili La necessità di cambio automatico di utensili comporta l utilizzo di portautensili, ovvero interfacce mandrinoutensili di tipo standardizzato Le elevate velocità ( giri/min) comportano sistemi di fissaggio assolutamente precisi. Esistono due tipi di portautensili base, entrambi caratterizzati da una base di tipo conico: ISO con afferraggio tramite un codolo posteriore HSK (Hallow Shaft) con afferraggio centrale che, date le caratteristiche di maggior rigidezza e precisione, è consigliato per macchine ad altissima velocità Tutti gli utensili, prima di essere posizionati nel magazzino portautensili devono essere controllati, presettati e devono essere memorizzati i correttori, ovvero le quote di riferimento di cui l unità di governo deve tenere conto LIUC - Ingegneria Gestionale 28

29 Schema di portautensili LIUC - Ingegneria Gestionale 29

31 Magazzini utensili Il dispositivo di cambio utensile (ATB Automatic Tool Changer) deve evitare perdite di tempo durante i cambi, ragione per la quale è importante che possa posizionarsi vicino al mandrino quando necessario. Sono realizzabili cambi in 2.3 secondi Sistemi a tamburo rotante, a rastrelliera, a catena Problemi da risolvere. Effettuare la sostituzione in ombra alla lavorazione Evitare spostamenti del mandrino che comporterebbero errori Garantire una sistemazione random per ridurre i tempi di sostituzione Il sistema di selezione utensili può utilizzare diversi sistemi di gestione: A stazione codificata: con posti precisi assegnati a ciascun utensile A utensile codificato: con lettura grazie ad un chip magnetico A utensile programmato: con disposizione iniziale e successiva gestione random La capacità di un magazzino attuale è di circa utensili presenti in contemporanea LIUC - Ingegneria Gestionale 31

32 Esempi di magazzini utensili LIUC - Ingegneria Gestionale 32

33 Sistemi di cambio pezzo Il cambio del pezzo deve risultare il più rapido possibile per poter evitare perdite di tempo nelle fasi di lavorazione. Viene utilizzata una tavola porta-pezzo (pallet) manipolata da un sistema automatico di movimentazione Diversi centri CN possono essere collegati tra loro e prevedere sistemi di trasporto di pallet portapezzo tra un centro e l altro (shuttle) LIUC - Ingegneria Gestionale 33

35 Sistema di controllo Sistema di controllo degli assi È un sistema ad anello chiuso ove vengono verificati continuamente posizione e velocità di ogni movimento relativo all asse Il trasduttore di velocità è costituto da una dinamo tachimetrica che fornisce un valore di tensione proporzionale alla velocità angolare dell albero motore Il trasduttore di posizione dell asse può essere invece: Diretto se misura linearmente la posizione della tavola Indiretto se misura l angolo di rotazione della vite di movimentazione rispetto alla madrevite LIUC - Ingegneria Gestionale 35

36 Tipi di controllo Esistono diversi sistemi di controllo per le macchine CN che sono comunque tutti ad anello chiuso, ovvero il segnale elettrico inviato al trasduttore è sempre il risultato di un confronto tra un valore programmato ed uno misurato: Punto a punto: quando è garantito il movimento da un punto all altro senza però avere controllo sulla traiettoria Parassiale; quando il movimento è realizzato parallelamente ad una asse prefissato Continuo: quando è garantito il controllo della traiettoria voluta istante per istante L uso di motori brushless (ovvero senza sistema collettore-spazzole, sostituito da una scheda elettronica, consente di ottimizzare i tempi di risposta LIUC - Ingegneria Gestionale 36

37 Trasduttori Sono dispositivi che consentono di passare da una grandezza fisica ad un altra. Ad esempio da una misura di tensione a: Una lunghezza (trasduttore di posizione) Una velocità (trasduttori di velocità) Possono essere inoltre: Analogici (se il segnala varia con continuità) Digitali (se il segnale varia a scatti predefiniti) Oppure: Incrementali (se ogni misura è riferita alla precedente) Assolute (se ogni misura è riferita ad un origine) Tipi di trasduttori più diffusi: Encoder : basato su un disco munito di feritoie attraversate da un fascio LED (Light Emitted Diode) ricevuto da un fotodiodo. E di tipo indiretto, digitale ed incrementale Inductosyn : basato su due circuiti in tensione che si sfiorano (slider e scala) e che si trasferiscono di conseguenza corrente. E di tipo diretto, analogico ed incrementale o assoluto LIUC - Ingegneria Gestionale 37

41 Unità di governo L unità di governo è l hardware che controlla completamente il funzionamento della macchina e nella versione CNC (Computerized Numerical Control) è del tutto simile ad un comune computer Elementi dell unità di governo: Scheda Microprocessore che gestisce le interfacce (video, tastiera, RAM, Hard disk, Floppy disk, stampanti, altre periferiche, ) Scheda Master che: Smista i comandi ai diversi organi, motori, servomotori, Gestisce gli interpolatori che controllano le traiettorie (velocità ed accelerazioni) degli organi in movimento Controlla i comparatori che segnalano lo scostamento tra quota raggiunta e da raggiungere Effettua i controlli delle funzioni ausiliarie (fluido da taglio, torretta portautensili, ) Schede input-output quali servosistemi, trasduttori, microinterruttori, Fondamentale, prima di cominciare qualunque lavorazione è individuare lo zero che costituirà l origine di partenza di tutte le istruzioni di movimento LIUC - Ingegneria Gestionale 41

43 Prestazioni di un sistema CNC Esecuzione di programmi sia da RAM che da dischi che da periferica esterna Prova programma in aria Funzionamento sia in automatico che in semiautomatico Caricamento programmi durante la lavorazione Numero di assi controllabili Funzione look ahead di pre-esame dinamico dei parametri di lavorazione Compensazione dinamica degli errori di inversione del moto Compensazione degli errori di misura dei trasduttori Compensazione degli errori di deformazione termica Gestione vita utensile PLC (Programmable Logic Controller) integrato, ovvero presenza nella stessa unità del software necessario per potersi adattare a qualunque macchina o robot su cui venga installata (integrato e dunque non necessario dall esterno) LIUC - Ingegneria Gestionale 43

45 La programmazione Le macchine CN sono da considerarsi altamente automatizzate e flessibili Grazie alla loro programmabilità possono adattarsi a produzioni molto variabili Oggi l evoluzione dell unità di governo consente di eseguire i programmi per la maggior parte delle lavorazioni con una grande semplicità Ogni costruttore utilizza suoi linguaggi anche se attualmente le raccomandazioni ISO, universalmente accettate consentono una discreta standardizzazione di linguaggio LIUC - Ingegneria Gestionale 45

46 La programmazione La programmazione può essere: Manuale: quando l operatore mediante il linguaggio della macchina scrive la sequenza delle operazioni dopo aver analizzato il disegno direttamente sull interfaccia conversazionale della macchina stessa. Tale programmazione è detta appunto anche conversazionale od interattiva in quanto è il software stesso che interroga l operatore circa le sue esigenze e realizza successivamente il part program Automatica: quando l operatore ricava la sequenza delle operazioni direttamente dal disegno mediante l uso di un computer ed un linguaggio di programmazione in grado di tradurre aspetti geometrici in tecnologici (ad es. APT - Automatically Programmed Tools) fornendo direttamente le traiettorie utensile attraverso un CL-file (Cutter Location file) al centro di lavoro LIUC - Ingegneria Gestionale 46

47 Elementi della programmazione Nel part program devono essere contenute tutte le informazioni necessarie per l esecuzione delle lavorazioni, ovvero: In merito alla traiettoria dell utensile rispetto al pezzo, sia di tipo geometrico che relative alle modalità di movimento (di avanzamento, di taglio, di posizionamento, ) Riguardanti i parametri tecnologici scelti (velocità, avanzamento,.) Altre informazioni ausiliarie quali: Selezione dell utensile Uso di fluidi di taglio Carico/scarico dei pallet LIUC - Ingegneria Gestionale 47

49 La norma ISO Le istruzioni previste sono di diverso tipo: N per identificare progressivamente ogni singolo blocco Gxx per predisporre il controllo a particolari modalità operative YxxxAxxx per definire il percorso relativo utensilepezzo Sxxxx per definire la velocità di taglio Fxxxx per definire l avanzamento Tx.x per definire il tipo di utensile da utilizzare ed i relativi correttori Mxx2 per impartire operazioni preimpostate sulla macchina LIUC - Ingegneria Gestionale 49

52 Sistemi CAM Computer Aided Manufacturing Tutti i sistemi CAD possiedono oggi il relativo pacchetto CAM che permette di creare, a partire dal disegno, il part program con i percorsi utensile da passare direttamente alla macchina CN per realizzare le operazioni di lavorazione Fasi della sessione di lavoro: Richiamo di un modello di lavorazione contenente le informazioni geometriche del pezzo finito e del grezzo con i relativi sovrametalli Utilizzo di un database tecnologico con le macchine da utilizzare e le attrezzature necessarie Definire le macchine da utilizzare, la sequenza di lavorazione, la scelta degli utensili Simulazione a video della lavorazione e quindi delle scelte effettuate Memorizzazione del file così realizzato e traduzione in linguaggio macchina Tali sistemi non hanno comunque quelle caratteristiche di intelligenza tecnologica che consentono di prescindere dall esperienza di un operatore esperto: solo i sistemi CAPP consentono di superare tale fase LIUC - Ingegneria Gestionale 52

53 Considerazioni I due parametri fondamentali e qualificanti di qualunque sistema produttivo sono le caratteristiche contrastanti di: Produttività: ovvero capacità di lavorare una quantità elevata di pezzi in un tempo assegnato rispettando livelli prefissati di qualità e di costo Flessibilità: ovvero capacità di adattarsi velocemente a lavorare un gran numero di pezzi dalle caratteristiche diverse e mutevoli Oltre all applicazione principe del CN nell ambito dell asportazione di truciolo, esistono altri ambiti applicativi, quali: I robot Le macchine di misura I centri per la lavorazione della lamiera I sistemi di taglio anche non convenzionali (laser, water jet,.) LIUC - Ingegneria Gestionale 53

54 Vantaggi delle macchine CN Le macchine CN offrono un buon compromesso delle caratteristiche citate in quanto garantiscono: Tempi ridotti di esecuzione (produttività) Tempi passivi minimi (flessibilità) Lavorazioni ove offrono particolari vantaggi: Realizzazione di pezzi di forma complessa Esecuzione di pezzi con tolleranza ristretta Lavorazioni di leghe leggere con elevate velocità di taglio Operazioni ripetitive e di breve durata Realizzazione di pezzi simili ma non esattamente uguali Realizzazione di pezzi in lotti periodici (creazione di archivio) Realizzazione di lavorazioni difficili anche con operatori non qualificati LIUC - Ingegneria Gestionale 54

55 Shop floor con macchine CN È il sistema di produzione più semplice che vede le macchine CN semplicemente sostituire le macchine tradizionali Un passo successivo può consistere nell organizzare lo shop floor in celle di lavorazione ovvero raggruppare le macchine così che ciascun pezzo possa essere completamente lavorato all interno di una sola cella Una tale organizzazione consente di automatizzare anche le fasi di movimentazione dei pezzi, oltre alle fasi di lavorazione all interno della cella LIUC - Ingegneria Gestionale 55

56 I sistemi di lavorazione flessibile FMS LIUC - Ingegneria Gestionale 56

57 FMS Flexible Manufacturing System Un sistema FMS o sistema flessibile di lavorazione è un gruppo di macchine utensili automatizzate, collegate da un sistema automatico di movimentazione e controllato da un calcolatore di processo atto a produrre una limitata varietà di pezzi con sequenza qualunque È caratterizzato da: Macchine CN con magazzino utensili a bordo macchina e dispositivo automatico di cambio Dispositivi automatici di carico-scarico pezzi (robot manipolatori) Dispositivi AGV (Automatic Guided Vehicles) di trasporto tra centri di lavoro Dispositivi di controllo comandati da un computer centrale per la gestione del flusso dei pezzi LIUC - Ingegneria Gestionale 57

58 FMS Flexible Manufacturing System Sono requisiti essenziali: La flessibilità, ovvero la possibilità di produrre pezzi con morfologie diverse, in lotti variabili, che si presentino per essere prodotti in modo casuale La presenza di un computer centrale che ne controlli il funzionamento provvedendo ad ottimizzarne le prestazioni distribuendo le operazioni La presenza di macchine CN e robot che ne consentano la flessibilità operativa la presenza di un sistema di trasporto dei pezzi da una macchina all altra in modo libero ed indipendente LIUC - Ingegneria Gestionale 58

59 FMS: le unità operative Sono presenti macchine CN, centri di lavoro, macchine di misura, robot Un unico computer centrale le coordina ed invia i part program delle lavorazioni da eseguire su ciascuna macchina che deve essere necessariamente programmabile Un sistema di diagnosi e controllo verifica le eventuali avarie e rischedula la sequenza delle lavorazioni su macchine diverse nel caso È indispensabile che più macchine sappiano eseguire la stessa operazioni per non rischiare la messa in panne dell intero sistema Esiste un magazzino utensili ove ciascuna macchina può attingere secondo le indicazioni dell unità centrale di governo LIUC - Ingegneria Gestionale 59

62 FMS: il sistema di trasporto È di fondamentale importanza per le prestazioni dell intero sistema Esistono diverse soluzioni possibili: I pezzi sono montati su appositi pallet portapezzo che circolano nel sistema su guide lineari e circolari. I pallet i restano in corrispondenza dei singoli centri ove sono prelevati per le operazioni necessarie e rimessi in circolazione Il pezzo circola direttamente su una linea di alimentazione da cui è prelevato da un robot che lo posiziona sul centro per la lavorazione ed in seguito lo ricolloca sulla linea Il sistema più flessibile consiste nell utilizzare carrelli AGV che si muovono con cavi sottotraccia nel pavimento, puntatori laser o radiofrequenza LIUC - Ingegneria Gestionale 62

66 FMS: sistema di gestione utensili I magazzini utensili di ogni singola macchina vanno preparati in una apposita tool room e poi caricati manualmente od automaticamente su ogni macchina del sistema È necessaria la presenza di appositi sensori per verificare la situazione di vita utile o rottura di ciascun utensile LIUC - Ingegneria Gestionale 66

67 FMS: il sistema di controllo È un sistema articolato in più livelli: Superiore: a cura del computer centrale che gestisce la supervisione di tutto il sistema comprese le periferiche (terminali, stampanti, plotter, monitor, ) il tutto contenuto in una control room. Qui vengono gestite le attività di scheduling, monitoring, ottimizzazione, reporting. Inferiore: a carico dei singoli processori locali, i CNC sulle singole macchine ed i robot ed i PLC per i sistemi i movimentazione e gli altri automatismi. A questo livello vengono gestiti i programmi di lavorazione LIUC - Ingegneria Gestionale 67

69 I sistemi di gestione integrati CAPP LIUC - Ingegneria Gestionale 69

70 CAPP: Computer Aided Planning Process Al fine di poter tramutare in programmi CAM le informazioni contenute in una progettazione CAD è necessario il filtro i personale esperto dal punto di vista tecnologico per operare scelte nell ambito di: sequenza fasi parametri di lavorazione criteri di costo ed economicità valutazioni qualitative aspetti organizzativi I sistemi CAPP si prefiggono l obiettivo di realizzare tale range di scelte in modo automatico, senza l aiuto dell esperienza umana, offrendo chiavi in mano un programma CN pronto ll uso completo delle considerazioni aggiuntive in termini di costo ed organizzazione LIUC - Ingegneria Gestionale 70

71 Vantaggi Tale spinta verso la completa informatizzazione del processo è giustificata da vantaggi quali: La riduzione del tempo di pianificazione La riduzione dei costi di lavorazione L ottimizzazione dei cicli di lavorazione L integrazione con altre funzioni aziendali L aumento della produttività.. LIUC - Ingegneria Gestionale 71

72 Problematiche Un sistema CAPP completo non è ancora stato realizzato anche a causa di una serie di problematiche: Integrazione con la fase CAD: di fatto tutti i sistemi prevedono la parte geometrica in 3D e quella dimensionale, di finitura, di tolleranza in formato 2D. Diventa necessario integrare le informazioni contenute nelle due fasi: una proposta oggi al vaglio è quella di sviluppare il modello 3D secondo delle form-features precostituite all interno di un database preconfigurato ed integrato LIUC - Ingegneria Gestionale 72

74 Problematiche La conoscenza tecnologica: è infatti indispensabile che il sistema possa contenere tutte le informazioni che possiede un esperto tecnologo (sequenza delle fasi, ottimizzazione dei parametri, scelta degli utensili e delle attrezzature,.) e che sono spesso connesse alla specifica realtà aziendale ed alla sua storia. E quindi evidente che tale aspetto può essere risolto con software altamente flessibili in grado di autoapprendere dall esperienza trascorsa, un po come possibile per la mente umana LIUC - Ingegneria Gestionale 74

77 I sistemi CAPP Esistono tre diversi approcci di funzionamento per i sistemi CAPP attualmente esistenti: Sistema variante Sistema generativo Sistema semigenerativo LIUC - Ingegneria Gestionale 77

78 Sistema variante Si basa sul concetto che pezzi tecnologicamente simili comportano anche macchine, cicli, utensili simili Di conseguenza gli aspetti fondamentali di tale approccio sono: La generazione di un database di varianti L individuazione di pezzi simili. A tal proposito diventa fondamentale la Group Technology, ovvero i metodi utilizzati per codificare e classificare in famiglie i vari pezzi tenendo conto di similitudini geometriche e tecnologiche. Ogni pezzo è individuato da un codice alfanumerico nel quale il computer riconosce le caratteristiche importanti per una lavorazione LIUC - Ingegneria Gestionale 78

79 Sistema variante L implementazione si basa su due fasi: Fase preparatoria: è quella più onerosa nella quale i pezzi in lavorazione nell azienda vengono classificati e raggruppati in famiglie Per ognuna si prepara il ciclo tipo Si lasciano le dimensioni geometriche in forma parametrica Fase operativa: ogni pezzo viene assegnato ad una famiglia di cui vengono estratte le informazioni archiviate per la lavorazione. Si operano quindi manualmente pochi ritocchi specifici Tale sistema è adatto per aziende che trattano poche famiglie composte da molti pezzi simili LIUC - Ingegneria Gestionale 79

82 Sistema generativo Il ciclo di lavorazione viene generato automaticamente per ogni nuovo pezzo basandosi sulla conoscenza tecnologica catturata al programmatore e tradotta in un software intelligente. Vi sono due sistemi di logica decisionale su cui si basano le scelte operate: Tecnica degli alberi decisionali Sistemi Knowledge Based LIUC - Ingegneria Gestionale 82

83 Tecnica degli alberi decisionali La tecnica prevede di creare un software specifico con struttura ad albero fisso ove le scelte procedono per via ramificata dall inizio alla fine, sulla base dei criteri di scelta effettivamente operati in ambito aziendale. Consente di procedere in modo spedito e sicuro per casi semplici. In casi complessi può essere necessario rivedere il software con costi elevatissimi LIUC - Ingegneria Gestionale 83

85 Sistemi Knowledge Based Il sistema opera delle scelte sulla base di regole del tipo IF-THEN tratte da esperienza umana Il software in questione può essere quindi previsto completamente vuoto e poi via via riempito con le conoscenze aziendali Si presenta quindi decisamente più flessibile rispetto al metodo precedente In generale un sistema generativo è conveniente per aziende che trattano un numero elevato di pezzi appartenenti ad un numero elevato di famiglie LIUC - Ingegneria Gestionale 85

87 Sistemi semigenerativi Sono nati dall esperienza realizzata con gli altri due sistemi Prevedono le tecniche generative ma applicate a famiglie di prodotti prevedendo altresì un ampia possibilità di introduzione di modifiche ed aspetti specifici Sono meno flessibili e veloci ma certamente più capaci di adattarsi effettivamente alle specifiche realtà LIUC - Ingegneria Gestionale 87

88 I sistemi di lavorazione integrati CIM LIUC - Ingegneria Gestionale 88

89 CIM: Computer Integrated Manufacturing Sono racchiusi in tale concetto gli aspetti della fabbrica automatica integrata ovvero: L automazione di tutti gli aspetti produttivi con la riduzione totale del personale di servizio L integrazione completa della parte produttiva e di quella gestionale e di pianificazione Per arrivare a tale risultato è necessario anzitutto provvedere alla completa riorganizzazione del sistema informatico e comunicativo tra tutte le parti del sistema Una fabbrica di tal fatta oggi non è ancora stata realizzata, esistono però, secondo una strategia di approccio modulare diversi esempi di sistemi CIM per ora limitati a singoli reparti produttivi LIUC - Ingegneria Gestionale 89

90 CIM: Computer Integrated Manufacturing La svolta per realizzare un sistema CIM sta nella completa integrazione informatica, ovvero di: Sistema di progettazione CAD Sistema di pianificazione di processo CAPP Sistema di lavorazione FMS Sistema di controllo dimensionale automatico Sistema di trasporto AGV Sistema di magazzinaggio automatico Sistema di gestione automatica della produzione, degli ordini, degli acquisti,.. LIUC - Ingegneria Gestionale 90