Uno stabilimento di stampaggio

STUDIO DI UNO STABILIMENTO PER LO
STAMPAGGIO AD INIEZIONE DI
COMPONENTI IN PLASTICA
INTRODUZIONE
Si richiede lo studio di massima di uno stabilimento per lo
stampaggio ad iniezione di prodotti in materiali termoplastici destinati
all’industria dell’elettrodomestico. Lo stampaggio ad iniezione di resine
termoplastiche rappresenta una tecnica di lavorazione tradizionale
eseguita con stampi in acciaio su presse idrauliche.
Metodo di trasformazione:
Attrezzature di produzione:
Macchinario:
Stampaggio ad iniezione
Stampi in acciaio
Presse idrauliche ad iniezione
Banchi di assemblaggio e controllo
Linea di montaggio
NOTE GENERALI
Lo stabilimento deve essere concepito come un complesso
produttivo a sè stante.
Lo studio e la progettazione saranno eseguiti tenendo conto delle
seguenti informazioni di carattere generale:
• 230 gg lavorativi all’anno con 2 turni al giorno (per complessive 15 h
giornaliere);
• le materie prime giungono allo stabilimento mediante autotrasporto; il
loro stoccaggio è da prevedere in un magazzino opportunamente
attrezzato;
• stoccaggio dei prodotti stampati ed assemblati è previsto in un unico
magazzino;
• la produzione è in flusso senza stoccaggi intermedi.
DESCRIZIONE DEL PRODOTTO
Componenti resina termoplastica (ABS-PC e Poliammide) stampati per
iniezione. Lo stampaggio ad iniezione si ottiene per riscaldamento del
materiale sino a giungere alla plastificazione e successiva iniezione in stampi
che impongono una forma delimitata e precisa al materiale interposto, segue
quindi il raffreddamento e la solidificazione.
TECNOLOGIE E MACCHINARIO
Le operazioni realizzate nella produzione allo studio sono le seguenti:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
ricevimento materia prima ed immagazzinamento
caricamento del materiale in silos
essicamento del materiale
caricamento del materiale nella tramoggia della pressa
stampaggio [Plastificazione – Iniezione – Raffreddamento – Estrazione]
prelievo del particolare stampato tramite robot manipolatore
smaterozzatura [eliminazione della carota di iniezione dal pezzo]
deposizione e movimentazione su nastro trasportatore
scarico manuale dal nastro
preassemblaggio componenti su banco e controllo
assemblaggio finale su linea di montaggio
imballo in scatola
pallettizzazione ed invio al magazzino
etichettatura e spedizione.
In particolare, le suddette operazioni consistono nelle seguenti attività:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
- il materiale plastico arriva sotto forma di
granuli all’interno di contenitori in cartone (“octabins “) oppure in sacchi;
CARICAMENTO DEL MATERIALE IN SILOS – gli octabins vengono trasportati a
lato delle singole presse ed i granuli caricati, a mezzo di un sistema di
aspirazione in depressione, all’interno mini-silos di essicazione posti
anch’essi a lato pressa;
ESSICAMENTO DEL MATERIALE – all’interno di silos i materiali plastici
vengono essiccati allo scopo di eliminare la umidità residua prima del
successivo riscaldamento per la plastificazione;
CARICAMENTO DEL MATERIALE NELLA TRAMOGGIA: il materiale essiccato viene
aspirato nella tramoggia di carico della pressa, posta al di sopra del
gruppo di plastificazione – iniezione;
PLASTIFICAZIONE: il materiale cade nel gruppo di plastificazione e qui viene
scaldato fino ad essere portato allo stato fluido;
INIEZIONE: il materiale fuso viene iniettato all’interno dello stampo;
RAFFREDDAMENTO : giunto all’interno dello stampo e completata la figura
del pezzo stampato, il materiale si raffredda e ritorna allo stato solido;
ESTRAZIONE DEL PEZZO E SCARICO: lo stampo si riapre ed il robot
manipolatore montato sulla pressa estrae il pezzo a mezzo di una mano
di presa e lo deposita su un nastro trasportatore posto a lato della
pressa;
PREASSEMBLAGGIO DI COMPONENTI: alcuni componenti di fissaggio [ inserti,
perni,ecc. vengono montati per permettere il succesivo assemblaggio
delle parti stampate sulla linea di assemblaggio finale – segue un
controllo visivo;
ASSEMBLAGGIO FINALE: tutti i pezzi stampati o preassemblati nelle
operazioni precedenti , dotati degli opportuni componenti, convergono e
vengono assemblati tra di loro su una linea manuale di assemblaggio per
ottenere il prodotto finito;
IMBALLAGGIO E PALLETTIZZAZIONE : il prodotto finale assemblato viene
inscatolato e pallettizzato su pedana;
RICEVIMENTO MATERIA PRIMA
12.
INVIO IN MAGAZZINO E SPEDIZIONE :
le pedane contenenti le scatole con il
prodotto finito sono inviate in magazzino, etichettate e spedite.
I mezzi di produzione da utilizzare nello stabilimento allo studio sono le
seguenti:
-
Presse idrauliche ad iniezione
Banchi di montaggio
Trasportatori a nastro
Robot manipolatori
Linea di assemblaggio
I fabbisogni di materia prima sono indicati in Tabella I
I volumi di produzione base richiesti sono indicati in Tabella II
I cicli di produzione sono indicati in Tabella III.
I valori di produttività dei macchinari utilizzati sono indicati in Tabella IV.
I tipi di contenitori da utilizzare sono elencati nelle Tabelle V e VI
Il personale impiegato, mansioni e quantità sono indicati in Tabella VII
Il costo dei macchinari, attrezzature ed impianti sono indicati in Tabella VIII
I macchinari specifici da utilizzare sono riportati negli Allegati 3 – 10.
MATERIE PRIME
Nello stabilimento allo studio dovrà essere previsto un magazzino materie
prime, dimensionato in modo da soddisfare le richieste di produzione di Nm
giorni lavorativi. Le materie prime sono costituite da materiali termoplastici
forniti sotto forma di granuli contenuti in sacchi di grosse dimensioni detti “big
bags”. Ciascun sacco contiene 1000 Kg di materiale termoplastico.
Tabella I – Fabbisogni Materia Prima (Materiale termoplastico in granuli)
Ciclo
Prodotto
Materiale
Simbolo
ISO
Peso
Lordo (kg)
A
Corpo
Poliammide
PA
1,08
Peso
Netto1
(Kg)
1,0
B
Coperchio
ABS
0,55
0,50
C
Maniglia di
presa
Guscio inferiore
Acrilonitrile-butadienestirene
Acrilonitrile-butadienestirene
Acrilonitrile-butadienestirene- Policarbonato
ABS
0,25
0,22
ABS-PC
0,20
0,19
D
PRODUZIONE RICHIESTA
La produzione richiesta per ciascun prodotto dovrà essere determinata
utilizzando la seguente espressione:
1
Dopo eliminazione della materia rozza di iniezione
P = 2 x [(C+N)] /30 x produzione base
Dove:
P = produzione richiesta per ciascun prodotto [pz/giorno]
C: numero corrispondente alla lettera alfabetica iniziale del nome dello
studente
N: numero corrispondente alla lettera alfabetica iniziale del cognome dello
studente
Tabella II – Volume di produzione base richiesto
Prodotto finito
Pz/anno
Componenti per piccolo
elettrodomestico
300000
Tabella III – Cicli di produzione
Fase
A
B
C
D
10
Arrivo materia prima in contenitori di cartone
n n n n
20
Immagazzinamento
n n n n
30
Caricamento in tramoggia di essicazione
n n n n
40
Trasporto materia prima alle presse mediante
trasporto pneumatico
n n n n
50
Stampaggio + smaterozzatura
n n n n
55
Controllo visivo di qualità
n n n n
61
Assemblaggio inserti metallici
( x 6 ) sul corpo
62
Assemblaggio guarnizioni ( x 3 ) e perni di
rotazione ( x 2 ) sul coperchio
63
Assemblaggio spugna insonorizzante sui gusci
inferiori ( x 2 )
n
n n
n
70
Assemblaggio finale di tutti i pezzi
n
80
Inscatolamento in scatolone pallettizzato a
lato pressa
n
90
Trasporto in magazzino spedizioni
n
Etichettatura – Filmatura
n
Spedizione al cliente
n
100
60
Tabella IV– Cedenze produttive del macchinario e delle postazioni
Op
Macchinario / Operatori
Produzione media netta oraria
[pezzi/ora]
A
50
B
C
Pressa 200 Ton /
D
130
1 Operatore
50
Pressa 400 Ton /
65
1 Operatore
50
Pressa 600 Ton /
65
65
1 Operatore
61
Banco di assemblaggio
inserti metallici /
65
1 Operatore
62
Banco di assemblaggio
guarnizione e perni /
65
2 Operatori
63
Banco di assemblaggio
spugna insonorizzante /
130
2 Operatori
70
Linea di assemblaggio /
4 operatori
270
MAGAZZINI MATERIA PRIMA, COMPONENTI E PRODOTTI FINITI
Nello stabilimento allo studio dovranno essere previsti:
• un magazzino prodotti finiti, dimensionato in modo da garantire una
capacità di stoccaggio pari a C giorni lavorativi [ ggll].
• un magazzino componenti di assemblaggio in grado garantire una
capacità di stoccaggio di 3 ggll.
• un magazzino materia prima in grado di garantire una capacità di
stoccaggio di 10 ggll
I vari prodotti finiti, componenti e materiali sono contenuti entro contenitori
riportati alle tab. V e VI.
Tabella V – Contenitori materia prima e componenti
Tipo
Codice
Scatolone “Octabin” 2 su
A
pedana
Scatolone “Octabin” su pedana
A
Quantità
Dimensioni [mm]
1000 kg 1000 x 1200 x 1500
ABS PC
Scatolone “Octabin” su pedana
A
1000 kg 1000 x 1200 x 1500
Spugna
Scatola in cartone
C
150
400 x 300 x 300
Perni
Scatola in cartone
B
200
300 x 200 x 200
Guarnizione
Scatola in cartone
C
200
400 x 300 x 300
Inserto
Scatola in cartone
B
1600
300 x 200 x 200
PA
ABS
1000 kg 1000 x 1200 x 1500
Tabella VI – Contenitori prodotti semifiniti e prodotto finito
Corpo
Coperchio
Tipo
Codice
Scatolone in cartone su pedana
D
Quantità
45 pz
Dimensioni [mm]
1000x1200x800
Scatolone in cartone su pedana
D
45 pz
1000x1200x800
Prodotto
Scatola in cartone su pedana
finito
Portamaniglia Scatolone in cartone su pedana
E
1
400x400x600
D
152 pz
1000x1200x800
D
96 pz
1000x1200x800
Guscio
inferiore
Scatolone in cartone su pedana
Tabella VII – Personale
Sulla base dei due turni lavorativi base il personale da prevedere nel reparto
produttivo dello stabilimento è il seguente:
2
Contenitore in cartone a base ottagonale
Figura
Operaio
Codice
OP1
Quantità
Vedi Tabella IV
Capoturno
CT
1 per turno
Carrellista
OP2
Da definire per turno
Addetto pressa
OP3
1 ogni 4 presse
Manutentore
-
1 per turno
Mansione
Prelievo pezzi stampati da
trasportatore a lato pressa,
assemblaggio componenti.
Supervisione attività lavorativa
Trasporto prodotti finiti in magazzino
e componenti dal magazzino al
reparto produttivo
Regolazione parametri di stampaggio
Attività di manutenzione
programmata e supporto alla
produzione
CONTENUTI DELLO ESERCITAZIONE DA PRESENTARE
A) Lo studio dello stabilimento dovrà comprendere gli elaborati seguenti:
1. studio del plant layout sulla base di disegno quotato, in scala 1:100, con
indicata la disposizione delle macchine e delle relative postazioni di lavoro,
dei magazzini e delle zone accessorie ( manutenzione,uffici,servizi,ecc.);
2. studio di un’area di lavoro di dettaglio in scala 1:25;
3. su una copia del disegno di plant layout deve essere riportato il flusso dei
materiali.
B) Nell’ambito dello stabilimento si considerino le seguenti aree:
-
ufficio accettazione arrivi
magazzino materie prime
magazzino prodotti finiti
magazzino componenti
sono inoltre da prevedere e disporre nel lay-out, senza dettagliarne la
progettazione interna le seguenti Aree di Servizio:
-
-
attrezzeria e manutenzione
250 m2
isola tecnica adiacente al fabbricato principale (sala compressori, centrale
elettrica, centrale termica, sala pompaggio acqua)
80 m2
1 uffici supervisori di reparto
4x16 m2
uffici direzione
80 m2
deposito stampi
50 m2
2 aree ristoro
10 m2
infermeria
20 m2
2
mensa
1,6 m per ogni dipendente contemporaneamente presente
servizi igienici 0,25 m2 per ogni dipendente contemporaneamente presente
2 spogliatoi
1,6 m2 per ogni dipendente contemporaneamente presente
Lo studio deve essere esplicitato, oltre che dai disegni, anche da una relazione
descrittiva, la quale svilupperà, tra l’altro, i seguenti argomenti:
-
volume di produzione annuo dei diversi prodotti;
superficie coperta, volume e disposizione dei pilastri dell’edificio
posizione degli accessi, uffici e servizi igienico sanitari;
numero totale di addetti;
soluzioni adottate per la movimentazione dei materiali e calcolo dei mezzi
di movimentazione;
soluzioni adottate per i magazzini.
Tenendo conto dei costi in opera delle macchine operatrici e delle relative
attrezzature e di altri costi (forniti nella tabella o individuati durante lo
sviluppo del progetto) dovrà essere valutato l’investimento necessario e
previsto un ampliamento proporzionato ad un aumento del 30% della
produzione attuale.
Tabella VIII – Costo delle macchine, attrezzature ed impianti
Pressa 200 ton
Pressa 400 ton
Pressa 600 ton
Banco di assemblaggio inserti
Banco di assemblaggio guarnizione
Banco di assemblaggio perni
Banco di assemblaggio spugne insonorizzanti
Edificio industriale
Impianti generali (riscaldamento,
illuminazione,f.e.m., acqua industriale e potabile, aria
compressa)
Carriponte da 10 t per trasporto stampi con interasse
fra rotaie di scorrimento:
< 20 m
> 20 m
- vie di corsa e rotaie per carriponte
- linee di alimentazione f.e.m.
Scaffalatura
- tradizionali
- drive in
- autoportanti
- a gravità
Transpallet elettrico
Transpallet manuale
Carrelli a forche:
- altezza di sollevamento 3 m
- altezza di sollevamento 6 m
Carrelli trilaterali altezza di sollevamento > 10m
Trasportatori a rulli folli
Trasportatori a rulli/catene motorizzati
Portoni
Porte di sicurezza
€
€
€
€
€
€
€
€/m2
€/m2
260
480
560
78
35
40
15
€/cad
“
€/m
€/m
150.000
180.000
500
80
€/vano
€/cad
€/cad
€/cad
€/m
€/cad
“
000
000
000
000
000
000
000
500
80
50
40
100
180
1.500
900
30.000
45.000
90.000
500
1.800
9.000
3.500
Tamponature fonoassorbenti
ALLEGATI
Allegato 1 : Immagine del prodotto finito
Allegato 2 : Schema pressa ad iniezione
Allegato 3 : Immagini presse ad iniezione
Allegato 4 : Vista e dimensioni pressa 200 T
Allegato 5 : Vista e dimensioni pressa 400 T
Allegato 6 : Vista e dimensioni pressa 600 T
Allegato 7 : Vista banchi di preassemblaggio
Allegato 8 : Vista linea di assemblaggio
Allegato 9 : Esempio di Layout
€/m2
80
NOTE ESPLICATIVE
La sequenza delle attività da eseguire per sviluppare il tema proposto è la
seguente :
Fase della
esercitazione
Calcolo del volume di
produzione
Procedimento
-
Determinazione dei mezzi di produzione e del personale
-
-
Scelta del tipo e di
dimensionamento del
magazzino.
-
-
Definizione dei Layout di
dettaglio delle isole di lavoro
Dimensionamento dei singoli reparti, e delle aree di
servizio
Calcolo delle quantità annue di prodotti da
produrre sulla base dei parametri
personalizzati.
Calcolo, sulla base dei dati di produttività,
[Tabella IV] del numero di presse, banchi di
assemblaggio e addetti alla produzione.
I valori di produttività sono al netto di
efficienze produttive (guasti, interruzioni,
ecc.)
I calcoli del numero di macchine deve
solamente tener conto della capacità
produttiva complessiva di ogni tipologia di
macchinari. Nella presente esercitazione non
sono inserite valutazioni inerenti la
programmazione della produzione e la
conseguente ripartizione dei carichi di lavoro
sui diversi macchinari.
Sulla base dei tipi di unità di contenimento
(Tabb. V e VI) e della quantità di materiale
da immagazzinare, calcolare il numero di udc
da stoccare nei vari magazzini.
Procedere alla scelta del tipo di magazzino
più idoneo e calcolarne le dimensioni, sulla
base delle indicazioni contenute nella Unità
3, lezione Progettazione di un magazzino.
Disegnare il Layout delle singole postazioni
di lavoro secondo i cicli di produzione indicati
in Tabella III e sulla base delle indicazioni
contenute nella Unità 1, lezione Studio del
plant layout e Unità 5, lezione Studio del
lavoro ed ergonomia.
Una volta definite le postazioni di lavoro
procedere al dimensionamento dei reparti
includendo le aree di servizio sopra indicate,
sulla base delle indicazioni contenute nella
Unità 1, lezione Metodi di studio.
Definizione del Plant Layout
a blocchi ed ottimizzare la
disposizione dei reparti
-
-
-
-
-
Definizione del Plant Layout
definitivo
-
Disegnazione di un’area di
lavoro
-
Calcolo dei mezzi di
movimentazione
-
-
Disegnare un Plant Layout ove le varie aree
di lavoro, magazzini ed aree di servizio sono
in forma di semplici aree rettangolari [
Blocchi componibili]
Ottimizzare il Layout sulla base delle
indicazioni contenute nella Unità 1, lezione
Scelta del plant layout ottimale.
Posizionare i corridoi perimetrali e di reparto,
gli uffici e i magazzini, sulla base delle
indicazioni contenute nella Unità 1, lezione
Aree di servizio interne ed esterne
Posizionare le colonne del fabbricato sulla
base della maglia prescelta sulla base delle
indicazioni contenute nella Unità 1, lezione
Elementi principali dei fabbricati industriali
Riadattare le forme delle aree di lavoro,
magazzini e aree di servizio, sino a giungere
ad una forma rettangolare del fabbricato, con
dimensioni relative tra i due lati che si
avvicinino al rapporto 1: 2
Posizionare le uscite pedonali e i portoni
sulla base delle indicazioni contenute nella
Unità 1, lezione Strutture varie.
Disegnare il Plant Layout definitivo in scala
1:100.
Indicare le principali quote sul disegno e in
particolare:
o Dimensioni complessive fabbricati
o Maglia del fabbricato (intesa
sull’interasse delle colonne)
o Estensioni aree di lavoro
o Distanze degli assi di mezzeria dei
macchinari dagli interassi delle colonne
più vicine, per definire la loro posizione
rispetto a dei punti fissi
o Un riferimento cardinale
Disegnare il Layout di dettaglio di una
postazione di lavoro in scala 1:25, sulla base
delle indicazioni contenute nella Unità 1,
lezione Studio del plant layout e Unità 5,
lezione Studio del lavoro ed ergonomia
Scegliere le tipologie di mezzi di
movimentazione sulla base delle indicazioni
contenute nella Unità 2 Trasporti Interni, e
in particolare nella Lezione Carrelli per il
trasporto e il sollevamento
Calcolare la quantità di mezzi di
movimentazione:
o Per quanto concerne i carrelli elevatori,
prendere in considerazione le distanze tra
reparti riferendosi per semplicità ai
Flussi di movimentazione
-
Valutazione dei costi
-
Stesura della relazione
-
baricentri dei reparti; tenere conto dei
seguenti dati
o Velocità media di traslazione 1 m/s
o Tempo per ogni operazione di
prelievo o deposito nelle postazioni
di lavoro 30 s
o Tempo per ogni operazione di
deposito o prelievo nei magazzini 45
s
Su una copia del layout indicare i flussi di
movimentazione dei materiali, sulla base
delle indicazioni contenute nella Unità 1,
lezione Scelta del plant layout ottimale
Valutare, con i dati di Tabella VII, il costo
dell’investimento iniziale per lo stabilimento
secondo i volumi produttivi calcolati, il
fabbisogno di macchinario relativo ed il
Layout definito, sulla base delle indicazioni
contenute nella Unità 4, lezione Fasi degli
investimenti.
Redigere una sintetica relazione tecnica dello
studio svolto secondo le indicazioni
contenute nel testo.
Allegato 1: Prodotto finito
1
Allegato 2 - Schema pressa ad iniezione
2
Allegato 3 - Presse ad iniezione [ Esempi]
3
Allegato 4 - Pressa 200T
4
Allegato 5 Pressa 400T
5
Allegato 6 - Pressa 600 T
6
Allegato 7 - Banchi di preassemblaggio e controllo [Esempio]
7
Allegato 8 - Vista linea di assemblaggio
8
Allegato 9 - Esempio di Layout
9