Competere grazie alla statistica: un caso studio nella tecnologia della foratura laser

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Fulvio Damiano
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1 Progettazione Statistica dell Innovazione continua di Prodotto (PRIN 2005) Riunione intermedia STATISTICA E INNOVAZIONE TECNOLOGICA A SOSTEGNO DELLE IMPRESE febbraio Bologna Competere grazie alla statistica: un caso studio nella tecnologia della foratura laser Gaetano de Chiara, Roberto Marrone,, Biagio Palumbo, Università di Napoli Federico II Alcune parti del documento sono intenzionalmente coperte per motivi di riservatezza aziendale. Agenda Profilo dell AVIO Obiettivi Analisi del caso studio Conclusioni Sviluppi futuri 1

2 Profilo dell AVIO Azionisti e struttura Management Avio Holding SpA Avio Inc.. 100% Avio Polska 100% Secosvim 100% DutchAero 80% ELV 70% Regulus 60% AvioFix 60% Avio Group Companies Europropulsion 50% ATLA 30% Eurojet 21% Turbo Union 20% Arianespace 6% Cira 5% 2

3 Sedi e stabilimenti nel mondo 16 sedi,, circa impiegati. R&D ~ 16% del totale degli impiegati. 7 in Italia: Torino (2), Torino (2), Colleferro (Roma), Brindisi, Pomigliano d Arco (Napoli), Acerra (Napoli), AvioFix (Lecco) 2 in Sud America: (Guyana Guyana francese) 1 in Nord America: (New Jersey) 1 in Olanda: (Eindhoven) 1 in Polonia: (Bielsko-Biala) 4 Uffici di rappresentanza: Rome Rome (Italia), Beijing (Cina), Varsavia a (Polonia), Bruxelles (Belgio) Sedi e stabilimenti in Italia Rivalta di Torino (Torino) Covered Area m Covered Area m Mechanical Transmissions Rotating Parts Developement Testing: Engine, components Colleferro (Roma) Covered Area m 2 Space Solid Propulsion Brindisi Covered Area m Military engine assy Military MRO, Naval Package Pomigliano d Arco (Napoli) Covered Area m Combustors, Structural Parts Civil MRO Airfoils Acerra (Napoli) Covered Area m

4 Ricavi per settore Ricavi 2005 (1.281 milioni di euro) SPACE 14,6% AEROENGINES 76,7% CIVIL 38,2% MILITARY 32,7% CIVIL MRO 8,7% ENERGY & INDUSTRIAL 5,9% Nuovi programmi di Ricerca e Sviluppo A380 Marine One RRJ SaM146 Trent 900 CT7-8 Growth JSF Boeing 787 Dreamliner A400M F135 F136 LMS100 GEnx TP400-D6 4

Linee guida per Innovare Ricerca continua di livelli d'eccellenza nell'efficienza e produttività dei processi di trasformazione, testando ed introducendo metodologie di lavorazione innovative;

nelle linee di produzione; Concezione ed implementazione di sistemi produttivi flessibili ed intelligenti. Casi Studio AVIO / DIAS-DIMP DIMP 1.

5 Linee guida per Innovare Ricerca continua di livelli d'eccellenza nell'efficienza e produttività dei processi di trasformazione, testando ed introducendo metodologie di lavorazione innovative; Introduzione nel processo di sviluppo nuovi prodotti di metodologie di simulazione numerica delle lavorazioni; Estensione dell'impiego di tecnologie di monitoraggio ed analisi rapide ed integrate nelle linee di produzione; Concezione ed implementazione di sistemi produttivi flessibili ed intelligenti. Casi Studio AVIO / DIAS-DIMP DIMP 1. Studio statistico in simulazione di strategie di misura di profili circolari mediante CMM. Ing. G. Pisapia,, sett marzo Metodologia statistico-tecnologica tecnologica per l analisi della trasmissione di variabilità in produzione con applicazione al settore aeronautico. o. Ing. F. Sansone, nov giugno Dipendente Avio fino a dicembre Progettazione degli esperimenti di foratura laser DOF: studio statistico ed interpretazione tecnologica. Ing. R. Marrone, gen. luglio Dipendente Avio. 4. Caratterizzazione statistica di lavorazioni di fresatura in ambito lean manufacturing. Ing. G. Russo, feb.-ott Dipendente Avio. 5

6 Analisi di un caso studio Obiettivi Evidenziare come una collaborazione condivisa ed integrata tra Università ed Azienda nella progettazione ed esecuzione delle attività sperimentali abbia consentito di: 1. catalizzare il processo di innovazione; 2. promuovere la ricerca industriale ed il trasferimento tecnologico; o; 3. diffondere in modo trasversale le competenze tra le diverse aree aziendali. 6

Contesto tecnologico Su gran parte dei componenti di un motore aeronautico sono presenti un elevato numero di micro-fori di raffreddamento.

Tra le varie tecnologie laser applicate la tecnologia D.O.F.

Strategia ed obiettivo aziendale Promuovere la diffusione della nuova tecnologia (D.O.F.

7 Contesto tecnologico Su gran parte dei componenti di un motore aeronautico sono presenti un elevato numero di micro-fori di raffreddamento. Microfori di raffreddamento Film isolante di aria L Avio di Pomigliano d Arco realizza i fori di effusion principalmente mediante tecnologia laser. Tra le varie tecnologie laser applicate la tecnologia D.O.F. (Drilling( On the Fly) ) è quella meglio conciliabile con gli elevati volumi produttivi dell Avio. Strategia ed obiettivo aziendale Promuovere la diffusione della nuova tecnologia (D.O.F.); altamente produttiva, ma di difficile gestione in relazione alla scelta dei tantissimi parametri di processo in gioco. Il metodo sperimentale (Trial & Error) è inadeguato a determinare: e: quali sono i parametri di AVIO S.p.A processo più influenti sulla qualità dei fori. quale è la migliore combinazione dei parametri di regolazione del processo. 7

Qualità di un foro (Variabili di risposta) Dross Barrelling Spatter Strato di

sperimentale Studio della letteratura esistente Consultazione dati storici

conoscenze tecnologiche su appositi fogli allo scopo di una diffusione

Pre-design di tipo iterativo: fase di interazione tra competenze statistiche

variabili di risposta, dei fattori di controllo e dei loro livelli.

8 Qualità di un foro (Variabili di risposta) Dross Barrelling Spatter Strato di rifuso Variabili di risposta considerate Conicità Fasi chiave dell attività sperimentale Studio della letteratura esistente Consultazione dati storici aziendali Opinioni di esperti di processo Raccolta sistematica di tutte le conoscenze tecnologiche su appositi fogli allo scopo di una diffusione trasversale delle informazioni i tra le diverse aree aziendali. Pre-design di tipo iterativo: fase di interazione tra competenze statistiche e tecnologiche, finalizzata all analisi dei vincoli, alla scelta delle variabili di risposta, dei fattori di controllo e dei loro livelli. Progettazione e implementazione del più opportuno piano degli esperimenti nell ottica del Design of Experiment (D.O.E.) 8

9 Fattori, livelli, piano sperimentale e provini Fattori A B Livello basso 1 1 Livello alto 2 2 Unità di misura C 1 2 Delivery Pattern, D E NDP 1 SPDPC 2 fattore qualitativo Piano di screening prove 3 replicazioni Analisi dei risultati 9

10 Interpretazione tecnologica dei risultati 1/2 Minore densità di energia Minore materiale fuso Minima quantità di materiale fuso in movimento A B C D E Maggior metallo in fase vapore Reazione esotermica nulla Maggiore asportazione di fuso Minore materiale fuso Interpretazione tecnologica dei risultati 2/2 Massima quantità di fuso discendente Notevole dissipazione bassa velocità di efflusso del fuso B 1 _ 2 AVIO, S.p.A. D Media dissipazione alta velocità di efflusso Dissipazioni energetiche minime Minima quantità di fuso in moto discendente 10

Trasferimento dei risultati all azienda I risultati più soddisfacenti si hanno utilizzando

presentato è un vero e proprio incubatore di innovazione e costituisce un esempio concreto

L integrazione delle competenze statistiche e tecnologiche costituisce il vero motore

11 Trasferimento dei risultati all azienda I risultati più soddisfacenti si hanno utilizzando il nuovo metodo proposto (SPDPC) e valori AVIO elevati S.p.A. di pressione Assetto n 8 Assetto n 16 Assetto n 7 Assetto n 15 Conclusioni Il caso studio presentato è un vero e proprio incubatore di innovazione e costituisce un esempio concreto di collaborazione sinergica tra Università e Azienda. L integrazione delle competenze statistiche e tecnologiche costituisce il vero motore delle attività sperimentali ed innesca a il processo di innovazione. I risultati conseguiti ed i nuovi scenari tecnologici delineati sono scaturiti da una specifica attenzione posta nella fase di progettazione del piano sperimentale (pre( pre-design). 11

12 Sviluppi futuri In base ai risultati conseguiti nella prima fase sperimentale, è stato avviato in AVIO (Pomigliano d Arco) un progetto specifico sulla foratura laser. In tale progetto, l attività di ricerca con l Università verrà finanziata f e si svilupperà nell ambito del Dottorato di Ricerca in Ingegneria Aerospaziale, Navale e della Qualità. Le successive fasi sperimentali saranno finalizzate al consolidamento dei risultati ottenuti ed all ottimizzazione del processo in ambito industriale. F I N E 12

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