La scelta del processo di fabbricazione

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ITIS “OTHOCA” ORISTANO
CARATTERISTICHE DEI PROCESSI
PRODUTTIVI
LAY-OUT IMPIANTI
PARTE 1
Prof. Ignazio Peddis A.S. 2007/08
Il ciclo di produzione
●
●
●
La progettazione e il processo produttivo di un prodotto
segue un ciclo di vita che qualunque prodotto può
teoricamente avere;
il tasso di innovazione del prodotto e il suo contenuto
tecnologico dipendono dalla fase di sviluppo in cui si
trova;
Possono infatti esistere 3 fasi nel tempo:
–
Fase fluida;
–
Fase di transizione;
–
Fase statica.
●
●
●
La fase fluida comprende il primo periodo di lancio del
prodotto sul mercato.
In questa fase risulta alto il tasso di innovazione mentre
la forma e le prestazioni si evolvono velocemente.
In questa fase vengono utilizzate al meglio le attrezzature
esistenti e risultano bassi gli investimenti.
–
I calcolatori anni '60 avevano grandi dimensioni e forme
diverse, non erano chiari gli sviluppi applicativi e la loro
evoluzione tecnica. Il processo produttivo in continua
evoluzione e indifferenziato, ma non automatizzato.
●
●
La fase di transizione è quella nella quale il prodotto,
diffuso nel mercato, ha già ridotto il suo tasso di
innovazione
raggiungendo
una
certa
stabilità
progettuale;
In questa fase cresce la tecnologia e gli investimenti nel
processo produttivo al fine di aumentare la produzione.
–
Esempi: la calcolatrice da tavolo, la penna a sfera e
l'orologio da polso, sono prodotti che confermano sempre
le stesse forme e dimensioni, raggiungendo lo stereotipo
–
Questo comporta una diminuzione del tasso di innovazione
del processo produttivo e la sua stabilizzazione consente
l'automazione con attrezzature costose ad alto contenuto
tecnologico.
●
●
La fase statica è quella finale nella quale il prodotto, non
riesce più ad evolversi e non riesce più a soddisfare le
esigenze del mercato in continua evoluzione.
Il contenuto tecnologico degli investimenti sul processo
tende a divenire costante facendo aumentare gli utili.
–
Esempio: la macchina fotografica con pellicola; il prodotto
non riesce più ad avere innovazioni (ultimo la gestione
elettronica del controllo)
–
Il prodotto rimane stabile e possono essere assorbiti gli
investimenti fatti nel passato
●
Alla fine della fase statica quando il contenuto
tecnologico non cresce più, si possono verificare due
ipotesi:
–
la cessazione della produzione;
–
modificare il prodotto individuando una nuova
prestazione
–
Esempio da cinepresa a videocamera
–
Molte ditte sono soggette alla sindrome del veliero
rimanendo legati per molto tempo ad un prodotto obsoleto
senza che si prenda una drastica decisione
Le fasi di progettazione
●
●
La progettazione di un prodotto è articolata in due fasi di
cui una preliminare e una finale.
Nella fase preliminare si cerca di individuare:
–
tutte le possibili soluzioni adottabili per quel prodotto
–
l'affidabilità del prodotto
–
le difficoltà riscontrabili in sede di manutenzione e
revisione
–
durata del prodotto
Le fasi di progettazione
●
●
Nella fase finale vengono allestiti i prototipi del prodotto
al fine di:
–
Provare i processi produttivi
–
Analizzare le difficoltà riscontrate durante il processo di
produzione
–
Verificare le caratteristiche richieste
Dalla sperimentazione sui prototipi si procede alle:
–
Eventuali modifiche per minimizzare il costo del prodotto
–
Esecuzione dei disegni complessi e particolari.
Scelta del processo di fabbricazione
●
I principali fattori che influenzano la scelta del processo di
produzione sono quelli che condizionano la potenzialità
degli impianti di produzione, cioè:
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la domanda prevista;
●
la standardizzazione dei componenti;
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il ritmo di produzione;
●
la ripetitività dei cicli delle singole operazioni di lavoro;
●
la difficoltà di lavorazione.
Scelta del processo di fabbricazione
●
●
La scelta del processo di fabbricazione (continuo, ripetitivo,
intermittente) dipende non solo dai fattori su esposti, ma
soprattutto da:
–
fattori economici (investimenti fissi di capitale; costi di
esercizio e costi unitari di fabbricazione)
–
fattori tecnici (flessibilità e livello di qualificazione
della manodopera).
Secondo i fattori di produzione esposti, è possibile definire un
diagramma che consente di individuare la tipologia del processo
in funzione delle specifiche del prodotto.
Scelta del processo
Scelta del processo
●
●
●
Qualora iI punto
rappresentativo si trovi al
disotto della retta si ha che:
gli investimenti fissi realizzati
sono limitati; il sistema ha
struttura flessibile;
si hanno costi unitari elevati
poiché si utilizzano
attrezzature non
specialistiche.
Scelta del processo
●
●
●
●
Qualora la condizione
operativa si trovi al disopra
della retta rappresentativa si
può concludere che:
sono stati effettuati
investimenti consistenti in
attrezzature specializzate;
gli impianti sono scarsamente
flessibili;
l'incidenza dei costi unitari è
molto bassa.
Tipologie di automazione
●
●
●
L'Area CAM (Computer Aided Manufacturing) si articola
in 4 settori:
1. Machining Center (MC) - centri di lavoro polifunzionali che
prevedono oltre al controllo automatico della macchina anche il
cambio dell'utensile e della attrezzatura;
●
2. Industrial Robot (IR) – è un manipolatore con più gradi di libertà
●
3. Flexible Manufacturing System (FMS) – integrano le
caratteristiche dei centri di lavoro e quelle dei robot con i sistemi di
movimentazione automatica (MA)
Affinché possano essere utilizzati in un FMS, i componenti devono avere
determinate caratteristiche di modularità che li rendano compatibili tra loro:
●MACCHINA A CONTROLLO NUMERICO: i cicli di lavorazione vengono
svolti su macchine operatrici a C.N;
●MAGAZZINO INTERMEDIO: consente il deposito dei pezzi in attesa di
lavorazione;
●DISPOSITIVO PER IL CAMBIO UTENSILE: le stazioni di lavoro
dispongono di attrezzature per il cambio automatico degli utensili;
●DISPOSITIVO PER IL CAMBIO DEL PEZZO MONTATO SU PALLET:
consente il passaggio dei pezzi dalla stazione di lavoro al mezzo di trasporto
automatizzato.
●Il contributo dell’operatore umano si riduce ad aspetti di controllo e non più
operativi:
● preparazione del lavoro (decidere cosa fare e quando);
● elaborazione del programma di produzione;
● approvvigionamento dei materiali, degli utensili e delle attrezzature;
● sorveglianza e manutenzione del sistema (intervento in caso di guasti).
●
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●
●
L'FMS consente:
la produzione in piccoli lotti a
costi contenuti;
produzioni
variabili
funzione della domanda;
diversi tipi di produzioni.
in
●
●
●
4. Computer Integrated Manufacturing (CIM) – è considerato il
quarto settore del CAM.
Questa complessa tecnologia persegue la completa integrazione
tra processo e informazione, consiste in pratica nello stabilire un
dialogo tra i calcolatori di processo e quelli gestionali.
Questa completa integrazione consente, ad esempio, che le
informazioni commerciali relative alla vendita di un prodotto siano
comunicate al processo che varia la quantità di produzione in
funzione della domanda realizzando la cosiddetta fabbrica
automatica.
Criteri di scelta del livello di automazione
●
La scelta del tipo di macchine (o attrezzature) va fatta
considerando opportunamente :
Velocità e qualità di produzione;
●Facilità e sicurezza d'uso;
●Tipologia di manodopera richiesta;
●Flessibilità;
●Tempi necessari all'attrezzaggio;
●
Facilità e frequenza di manutenzione;
●Verifica rischio di obsolescenza;
l'individuazione del livello di automazione comporta l'analisi tra
- macchine con elevata flessibilità ma bassa produttività
- macchine poco flessibili (specializzate) ma alta produttività
●
Piano di produzione
●
Si definisce piano di produzione l'insieme delle
procedure necessarie alla realizzazione di un nuovo
prodotto in uno stabilimento che può essere già esistente
o da costruire.
●
Ed è necessario individuare i seguenti elementi:
●
l'oggetto della produzione (cosa);
●
in quale periodo produrre ed in quanto tempo bisogna
attuare la produzione (quando e in quanto tempo);
●
la quantità da produrre (numero esemplari, quanto);
●
il processo di produzione (la tecnologia, come);
●
il luogo in cui produrre (ubicazione, dove).
Piano di produzione
●
La produzione può essere ottenuta:
–
tutta all'interno della stessa azienda;
–
parte in azienda e parte da aziende esterne;
–
tutta da aziende esterne.
Tipi di produzione e processi
●
La produzione, sia esterna o interna all'azienda può
essere organizzata:
–
in serie
piccola
– media
– grande
–
–
a lotti
grandissima
– definiti
– ripetibili
–
–
Just in Time
quantità giusta
– al momento giusto
–
●
La produzione, considerata secondo altri criteri
tecnico-organizzativi,
può
essere
ancora
suddivisa in:
●
continua o intermittente
●
per reparti o in linea
●
per magazzino o per commessa.
●
Produzione in serie:
consiste nel costruire i singoli elementi di
un sistema (complessivo), l'uno
indipendentemente dall'altro,
assicurandone l'intercambiabilità.
Produzione a lotti:
–
●
–
si intende la fabbricazione di un numero
ridotto di esemplari, al limite solo due.
●
●
In realtà non esiste una netta separazione tra
la produzione in serie e quella a lotti.
Infatti si passa dalla:
–
produzione a lotti definiti
–
produzione a lotti ripetibili
–
produzione di piccola serie
–
produzione di media serie
–
produzione di grande serie
–
produzione di grandissima serie
●
●
●
Produzione per reparti e in linea
Sono definiti reparti quelle zone dell'azienda nelle
quali si eseguono delle lavorazioni simili
(tornitura, fresatura, verniciatura, etc)
Si definisce linea di produzione una successione
concatenata di posti di lavoro che eseguono una
data operazione in un tempo uguale.
Produzione per reparti
●
●
●
I reparti possono essere realizzati in fabbricati diversi o
nello stesso capannone con delimitazioni fisse o ideali
mediate raggruppamento delle macchine che
eseguono lavorazioni simili.
Per le varie lavorazioni i pezzi dovranno passare da un
reparto ad un altro secondo la frequenza e l'ordine
previsto dal cartellino del ciclo di lavorazione.
Nella progettazione del lay-out di officina
(sistemazione dei reparti) si dovrà fare in modo che
risultino minimizzati i percorsi più frequenti dei pezzi in
modo che siano ridotti i costi di trasporto.
Produzione per reparti
●
Nel trasporto dei pezzi da un reparto ad un altro
si possono seguire le seguenti modalità:
–
FLUSSO DEL LOTTO TOTALE – tutto il lotto viene
lavorato in un reparto e poi trasportato in quello
successivo.
–
FLUSSO DI SOTTOLOTTI – il lotto complessivo
viene suddiviso in sottolotti che possono essere
spostati da un reparto ad un altro appena ultimati.
Produzione per reparti: flusso del lotto totale
Il diagramma di carico macchine
(o di Gantt)
Produzione per reparti: flusso del lotto totale
●
Si determina che il tempo necessario per completare la
lavorazione del lotto risulti essere la somma di tutti i tempi di
macchina più quelli di trasporto la lavorazione inizia nel
punto A e finisce nel punto B. Si utilizza per lotti piccoli
Produzione per reparti: flusso del sottolotto
Il diagramma di carico macchine (Gantt)
Produzione per reparti: flusso del sottolotto
●
Con la suddivisione in sottolotti si hanno i seguenti vantaggi:
–
La durata della lavorazione dell'intero lotto diminuisce
(con la stessa occupazione del reparto).
–
Si ottiene l'anticipo di inizio consegna dei pezzi finiti del
primo sottolotto, e al limite si può verificare che i pezzi
dell'ultimo sottolotto non siano stati iniziati quando si
consegnano i pezzi del primo sottolotto. In questo caso i
difetti nei primi pezzi si possono correggere negli ultimi.
–
La suddivisione in sottolotti aumenta il numero dei
trasporti e quindi il loro costo. Si possono ridurre le spese
scegliendo opportunamente la grandezza dei sottolotti.

La scelta del processo di fabbricazione

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