SISTEMI DI PRODUZIONE

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1 SISTEMI DI PRODUZIONE 1/49

2 Tipologia di sistemi produttivi Volume Sistema rigido Sistema flessibile Varietà parti 2/49

3 Modelli di Sistemi di produzione Sono basati sulla ripetitività delle operazioni di fabbricazione e/o montaggio e sulla continuità del flusso uscente. Sistema unitario Sistema a flusso Sistema a lotti 3/49

4 Sistemi unitari Le operazioni vengono eseguite una sola volta per l ottenimento di un prodotto che potrebbe non essere mai più ottenuto in futuro e diverso da quelli ottenuti in passato. Il flusso uscente presenta la massima discontinuità e dipende dai singoli ordini cliente. 4/49

5 Sistemi a flusso Sono caratterizzati dalla ripetitività delle operazioni e dalla continuità del flusso uscente (ciò che esce nel periodo i-esimo e uguale a ciò che esce nel periodo j- esimo) 5/49

6 Sistemi a lotti Dopo un certo periodo è necessario arrestare il funzionamento del Sistema Produttivo e modificare l assetto (set up) per dare inizio all ottenimento di un lotto di prodotti diversi (discontinuità del flusso uscente). N.B. Circa il 85% della produzione meccanica è per lotti di media numerosità. 6/49

7 Ciclo di lavorazione E l insieme delle varie operazioni che trasformano le materie prime in prodotto finito. Categorie teoriche Flusso Decisioni da prendere Durata Ingresso uscita Lotti X X X Modalità esecutiva Unitari X X X 7/49

8 Tipo di produzione Job Shop production ( per processo o per funzione ) Ci sono più macchine, eventualmente divise in reparti per omogeneità di caratteristiche, che vengono visitate dai vari lavori in maniera non unidirezionale secondo il ciclo (routing) di ogni particolare. Ogni macchina può essere caratterizza da un flusso in ingresso e da uno in uscita 8/49

9 Job Shop Layout Il layout è orientato al processo 9/49

10 Job Shop Production E caratterizzata dal basso volume di produzione I lotti sono molto piccoli o addirittura unitari In genere è in grado di seguire le specifiche richieste di un cliente, può fabbricare una grande varietà di tipi diversi di pezzi. 10/49

11 Job Shop Lemacchineeleattrezzaturedevonopresentarela massima flessibilità (o versatilità). Ovviamente la flessibilità ha un limite imposto dall appartenenza a una categoria. Per questa tipologia produttiva si utilizzano principalmente macchine per asportazione di truciolo rispetto a quelle che lavorano per deformazione plastica. La motivazione sta nella maggiore flessibilità (uno stampo costa molto di più dell affilatura di un utensile). 11/49

12 Job Shop Anche la capacità professionale degli operatori deve essere elevata e deve essere in grado di assolvere vari lavori diversi (proprio perché le macchine sono flessibili). Esempi di produzione: macchine utensili, prototipi di futuri prodotti 12/49

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14 Alto costo del flusso del materiale: ci sono molti movimenti. Sono coinvolte nella produzione anche controllo e pianificazione. Grande utilizzo di inventario in -process (alto WIP). Lunghi cicli di produzione (aumento del tempo di lavorazione aumento del manufacturing lead time) 14/49

15 Mass production La Mass Production può essere realizzata con modalità: -a quantità Es: raffineria, cementificio, cartiera -a flusso Sistemi a flusso: Rappresentano la fabbricazione specializzata di prodotti identici in elevatissima quantità. Le macchine e le installazioni sono completamente dedicate alla fabbricazione di un particolare prodotto richiesto in grande quantità (macchine special purpose). L investimento in macchine ed utensili specializzati è molto alto. L automazione delle macchine può essere molto spinta e di tipo rigido. Incominciano a diffondersi macchine speciali riconfigurabili 15/49

16 Product-Flow Layout Adatto per alti volumi di produzione. 16/49

17 Flow Layout Schema dei tempi in gioco in un S.P. di tipo a flusso. I segmenti t rappresentano il tempo dovuto a: trasferimento da centro a centro e superamento della fila di attesa; i segmenti tratteggiati rappresentano i tempi di lavorazione vera e propria 17/49

18 Product-Flow Layout Il breakdown di una macchina fa bloccare tutta la linea Cambiamenti al progetto del prodotto sono difficili da gestire Il tasso di produzione è determinato dalla macchina più lenta Alti costi di investimento 18/49

19 Batch production Si intende la produzione di lotti di pezzi di media quantità. I lotti possono essere unici o ripetibili nel tempo. In genere le capacità produttive sono superiori alla domanda quindi il sistema produce anche per il magazzino e quando lo stock è ritenuto soddisfacente Viene cambiato il tipo di pezzo da produrre. 19/49

20 La moderna produzione per lotti Viene abitualmente realizzata mediante Macchine Utensili CNC dotate di automazione flessibile. Il lay-out può essere: Nel caso più semplice una struttura job-shop con macchine CNC dedicate. Strutture per Group Technology (centri di lavoro, celle di lavoro, linee di lavoro flessibili). 20/49

21 FMM FMM - Flexible Manufacturing Module (Centro di Lavoro) E costituita da una macchina a CNC che è in grado di realizzare lavorazioni che normalmente sono effettuate da più macchine utensili diverse. I vantaggi sono la diminuzione dei tempi di trasporto e di setup e l adattabilità del modulo a lotti di pezzi diversi 21/49

22 Centro di Lavoro a Coordinate 22/49

23 FMM 23/49

24 FMC FMC Flexible Manufactoring Cell ( Cella GT) Celle di lavorazione con un determinato numero di macchine. Ogni cella è specializzata nel produrre i pezzi di una famiglia. Non tutti i pezzi della stessa famiglia subiscono tutte le lavorazioni che la cella può eseguire 24/49

25 Cell Layout La combinazione di elementi di mass production e job shop production comporta vantaggi e svantaggi tipici di ognuna delle due impostazioni produttive 25/49

26 Esempio di Cella Flessibile - FMC 26/49

27 Tipologia di sistemi produttivi Volume Sistema rigido Officine Sistema con macchine isolate flessibile Varietà parti 27/49

28 GTSL TMSG Tornio manuale 28/49

29 Tipologia di sistemi produttivi Volume Linee a trasferimento Sistema rigido Officine con Sistema macchine isolate flessibile Varietà parti 29/49

30 Tipologia di sistemi produttivi Volume Linee a trasferimento Sistema rigido FMS Officine Sistema con macchine isolate flessibile Varietà parti 30/49

31 Volumi di produzione LINEE CELLE JOB-SHOP Prodotti 31/49

32 Linea FMS 32/49

33 Impianto FMS 33/49

34 Definizione di sistema FMS Gruppo di macchine utensili automatizzate, collegate da un sistema automatico di movimentazione e controllato da un calcolatore di processo, atto a produrre una data varietà di pezzi con sequenza qualunque 34/49

35 Motivazioni che hanno portato alla realizzazione dei sistemi FMS Riduzione tempo di vita del prodotto Diversificazione dei modelli Domanda variabile: rapido adattamento del sistema alle variazione delle quantità da produrre 35/49

36 Caratteristiche di un sistema FMS Presenza di macchine dotate di automazione flessibile (macchine CNC, robot, CMM, ecc.) Presenza di un sistema automatico di trasporto dei pezzi Integrazione informatica e controllo tramite computer esterno 36/49

37 Componenti fondamentali di un sistema FMS Unità operative Sistema di trasporto pezzi Sistema di gestione utensili Sistema di controllo 37/49

38 Tornio a CN 38/49

39 Centro di lavorazione a CN 39/49

40 Robot 40/49

41 Macchina di misura 41/49

43 Sistemi di trasporto pezzi Rete di trasporto pezzi Unità operativa Unità operativa Unità operativa Unità operativa 43/49

44 Sistemi di trasporto pezzi Movimentazione tramite nastri trasportatori Movimentazione tramite pallet mobile su guide fisse Movimentazione tramite AGV 44/49

45 Movimentazione tramite nastri trasportatori Unità operativa Robot fisso Linea trasporto pezzi 45/49

46 Movimentazione tramite pallet mobile su guide fisse Pallet Guida fissa di trasporto Unità operativa 46/49

47 Movimentazione tramite AGV Unità operativa AGV veicoli a guida automatica Pallet 47/49

49 Sistema di gestione utensili: la tool-room Magazzino utensili e portautensili Montaggio Smontaggio Ricondizionamento Presetting Controllo Codifica Lavaggio Reparto produttivo 49/49

50 Pre-setting utensili Unità ottica mobile Profilo utensile Utensile 50/49

52 Controllo tramite rete Host Computer Rete informatica CNC CNC CNC CNC Unità operativa Unità operativa Unità operativa Unità operativa 52/49

53 Funzioni svolte dall host computer Fornire istruzioni alle unità operative Inviare istruzioni per sostituzioni utensili Gestire il traffico dei pezzi Registrare i volumi di produzione 53/49

54 Funzioni svolte dall host computer Generare lo scheduling ottimizzato dell impianto Generare percorsi alternativi dei pezzi in caso di guasti Monitorare le operazioni svolte dalle unità 54/49

55 Esempio di sistema di produzione FMS per lavorazione di pompe ad ingranaggi per motori di aereo (Cessna). Produzione su 2 turni di due famiglie di pompe. Mix variabile, produttività prodotti/anno con rendimento dell 80%. Numero medio di componenti per ogni pompa: 35. Tempo di attraversamento medio: 20. Impianto gestito da 2 persone. Funzionamento unmanned: 4 ore. 55/49

56 Esempio di sistema di produzione 1. Centri di lavoro CNC 2. Robot di movimentazione 3. Robot di assemblaggio 4. Macchina di misura 5. Macchina di lavaggio 6. Magazzini 56/49

57 Esempio di sistema di produzione Produzione di alberi a gomito, corpo compressori, coperchi, condotti, ecc. Lavorazione di 85 pezzi diversi appartenenti a 7 famiglie 160 pezzi/giorno in ordine casuale Impianto di lavaggio robotizzato Magazzino automatico per stoccaggio e smistamento pezzi 57/49

58 Esempio di sistema di produzione Sistema di trasporto pallet Centri di lavoro Prelavaggio Lavaggio robotizzato Carico e scarico 58/49

59 Esempio di sistema di produzione Produzione di teste porta mandrino e magazzini utensili Lavorazione di 4000 pezzi di cui 1500 cilindrici e 2500 prismatici Possibilità di produzione random non a lotti Nell impianto lavorano 3 persone per turno 59/49

60 Esempio di sistema di produzione Magazzino pezzi da lavorare Rettificatrice Tornio Centro di lavoro verticale Trasporto pezzi con AGV Trattamento superficiale Carico e scarico Centri di lavoro orizzontali 60/49

61 Fixed-Position Layout Adatto per sistemi project-shop. Manufatto molto grande, il sistema produttivo si adatta ad esso. Es: aerei, edifici, dighe. 61/49