AUTOMAZIONE INDUSTRIALE. Prof. Maria Pia Fanti Dipartimento di Elettrotecnica ed Elettronica Politecnico di Bari

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Rebecca Valeri
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1 AUTOMAZIONE INDUSTRIALE Prof. Maria Pia Fanti Dipartimento di Elettrotecnica ed Elettronica Politecnico di Bari

2 Contenuti - I sistemi di produzione - Alcuni cenni storici - La produzione di tipo discreto - I sistemi flessibili di produzione - Un esempio 2

3 Sistemi di Produzione Produzione - processo di trasformazione di materie prime in beni dotati di valore di mercato attuata in passi successivi, con il concorso di lavoro manuale di macchine, utensili ed energia. Alcuni elementi storici Nel 1700 iniziò l'era industriale. Nel 1800 un'industria era costituita da un insieme di macchine produttive (esempio in Inghilterra una fabbrica per costruire pulegge e differenziali con 44 macchine e 10 operatori) Nel 1913 Henry Ford progettò una linea di produzione che assemblava un motore in 84 stadi. Visto che i risultati nella produzione furono eccellenti Ford estese il metodo a tutta la produzione dell'intero veicolo e ciò gli consentì di aumentare la produzione con una conseguente riduzione del prezzo, senza modificare i salari. 3

4 Negli anni nascono le prime macchine a controllo numerico (NC). I dati di ingresso alla macchina utensile per definire la geometria del pezzo da produrre sono di tipo numerico e vengono memorizzati su carta o su nastro. Oggi le macchine sono dotate di un computer programmabile in cui sono memorizzati i dati necessari alle lavorazioni (CNC). La macchina è controllata dal computer su cui si possono cambiare i part program e fornire quindi una larga varietà di lavorazioni su pezzi di diverse dimensioni, diversa forma e diversi materiali. La macchina diviene flessibile. Intorno al 1975 nasce anche il DNC, controllo numerico diretto: attraverso linee di comunicazione dedicate, un computer trasmette il programma di lavoro alle unità di controllo di diverse macchine. Il robot è usato in campo industriale per eseguire trasporto, assemblaggio ed altre operazioni come una stazione programmabile. 4

5 Due tipi di sistemi produttivi Produzioni di tipo continuo: industrie di processo (industria della carta, siderurgica, chimica, della plastica, ecc.) Il flusso ininterrotto di materie prime subisce con continuità trasformazioni fisico chimiche. Produzione di tipo discreto: industrie sequenziali (meccaniche, elettromeccaniche, dei componenti elettronici, ecc.), i singoli oggetti in produzione seguono una successione di operazioni. La produzione viene eseguita in serie ovvero in grandi quantità e secondo uno stesso modello. La produzione dei pezzi è divisa in lotti: la dimensione e la frequenza dei lotti è decisa dal marketing di produzione. 5

6 La produzione discreta oggi è realizzata con le seguenti tipologie: linea di produzione Le linee di produzione sono oggi completamente dedicate alla produzione di grandi serie, ovvero dedicate alla produzione di un prodotto specifico, caratterizzato da un'elevata domanda. Un mezzo di trasporto provvede con continuità ed automaticamente al trasferimento da una stazione di lavoro alla successiva, dei pezzi. Tra una stazione e la cuccessiva possono essere posizionati magazzini di contenimento dei pezzi. Serie di pezzi prodotti :dai 1000 ai vantaggi: alta produttività - riduzione drastica del personale addetto problemi: blaccaggio ed attesa complessa equilibratura del carico di lavoro e dei centri di servizio. 6

7 Officina tradizionale (job shop) Una percentuale alta dell'intera produzione manifatturiera riguarda pezzi metallici fabbricati in esemplari per volta. Il job shop è poco efficiente per i seguenti motivi: utilizzazione delle macchine una macchina attende il pezzo il 55% del tempo, il 30% del tempo impiegato per posizionare il pezzo, il 15% usato per la lavorazione. giacenze dei pezzi nel sistema le scorte di prodotti finiti tende ad essere alta perchè a causa dei ritardi nella produzione si tende ad anticipare gli ordini. Costi della manodopera elevati per il basso livello di automazione. 7

8 Fattori di mercato che hanno spinto alla flessibilità Concorrenza elevata La vita media dei prodotti si è accorciata L'estrema variabilità della domanda I Sistemi Flessibili di Lavorazione Negli ultimi trenta anni si è sviluppato un nuovo tipo di produzione detto FMS. Si tratta di un sistema di produzione altamente competitivo, efficace soprattutto per la produzione in medio o basso volume di prodotti, come nell'industria di automobili, aerei, acciaio, elettronica. 8

9 Architettura di un FMS I tipici elementi di un FMS sono: macchine a controllo numerico CNC, equipaggiate da un gestore degli utensili (questi ultimi si possono cambiare) e con la capacità di eseguire una grande varietà di operazioni; magazzini dove i pezzi attendono di essere lavorati, sia in ingresso ed in uscita dalle macchine (buffer locali) che centrali nel sistema; la stazione di carico e di scarico dei pezzi dall'fms; Pallet, ovvero dispositivi standardizzati per lo spostamento dei pezzi nel sistema (attrezzature speciali fissano i pezzi sui pallets); Un sistema di trasporto che sposta i pezzi e gli utensili da una macchina all'altra. Il sistema di trasporto può essere costituito da carrelli, nastri, robots ed è guidato automaticamente e controllato da un calcolatore. 9

10 Esempio b 1 m 1 s 11 s 12 b 4 j 1 b 2 m 2 s 21 s 22 b 5 u 2 j 4 u 1 b 3 s 31 m 3 b 6 j 3 j 2 10

11 Gli eventi Eventi controllabili: - caricamento di un pezzo, - inizio di un'operazione, - inizio di un trasporto Eventi non controllabili: - rottura e riparazione di un server, - rottura e riparazione di un'unità di trasporto, - rottura e riparazione di un sistema di trasporto, 11

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