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Sistemi Integrati di Produzione Ing. Paolo Renna SISTEMI INTEGRATI DI PRODUZIONE ING. PAOLO RENNA PROGETTO DI FINE CORSO – ANNO ACCADEMICO 2008/2009 Siete stati incaricati di progettare un nuovo sistema di produzione per la vostra azienda. Il sistema deve essere realizzato per la produzione dei cinque pezzi indicati nella tabella relativa al vostro progetto. Le caratteristiche geometriche dei pezzi, i requisiti tecnologici, i parametri di taglio, i volumi di produzione annui richiesti e i margini di contribuzione per ogni minuto lavorato sono riportati nelle schede pezzo allegate. Per ciascuno dei pezzi, o per gruppi di essi, dovete scegliere quale sistema di produzione realizzare, seguendo le seguenti indicazioni: per volumi di ciascun pezzo superiori a 10.000 pz/anno occorrerebbe scegliere un Linea a Trasferta (Dedicated Machine Line) dedicata alla produzione del pezzo; per volumi minori occorre raggruppare i pezzi e progettare un FMS. Il progetto prevede una fase di ingegnerizzazione ed una successiva fase di progettazione del sistema di produzione. Fase di ingegnerizzazione Per tutti i pezzi vi si chiede di: 1. calcolare, in base ai dati geometrici e di lavorazione forniti, i tempi di lavorazione di ciascun pezzo (l’unità di misura del tempo di lavorazione ottenuta dai dati a disposizione è minuti); 2. di generare il part program per la lavorazione dei pezzi su macchine a controllo numerico attraverso il software BOBCAM. Fase di progettazione del sistema di produzione Per la linea a trasferta Progettare la linea a trasferta per la produzione richiesta tenendo conto che la linea lavorerà su tre turni giornalieri per un totale complessivo di 4800 ore/anno e che la sua disponibilità effettiva può essere assunta pari a A = 90%. Si bilanci la linea cercando di minimizzare il tempo morto di lavorazione. Dopo aver bilanciato la linea si determini il tasso di produzione reale considerando una probabilità di download di ciascuna stazione pari a p = 4%. Si determini, a questo punto, il grado di soddisfacimento della domanda (rispetto al volume minimo richiesto) della linea progettata. Si determini la probabilità di download limite per soddisfare il volume minimo richiesto. 1

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Sistemi Integrati di Produzione Ing. Paolo Renna

SISTEMI INTEGRATI DI PRODUZIONE

ING. PAOLO RENNA

PROGETTO DI FINE CORSO – ANNO ACCADEMICO 2008/2009

Siete stati incaricati di progettare un nuovo sistema di produzione per la vostra azienda. Il sistema

deve essere realizzato per la produzione dei cinque pezzi indicati nella tabella relativa al vostro

progetto. Le caratteristiche geometriche dei pezzi, i requisiti tecnologici, i parametri di taglio, i

volumi di produzione annui richiesti e i margini di contribuzione per ogni minuto lavorato sono

riportati nelle schede pezzo allegate.

Per ciascuno dei pezzi, o per gruppi di essi, dovete scegliere quale sistema di produzione realizzare,

seguendo le seguenti indicazioni:

per volumi di ciascun pezzo superiori a 10.000 pz/anno occorrerebbe scegliere un Linea a

Trasferta (Dedicated Machine Line) dedicata alla produzione del pezzo;

per volumi minori occorre raggruppare i pezzi e progettare un FMS.

Il progetto prevede una fase di ingegnerizzazione ed una successiva fase di progettazione del

sistema di produzione.

Fase di ingegnerizzazione

Per tutti i pezzi vi si chiede di:

1. calcolare, in base ai dati geometrici e di lavorazione forniti, i tempi di lavorazione di ciascun

pezzo (l’unità di misura del tempo di lavorazione ottenuta dai dati a disposizione è minuti);

2. di generare il part program per la lavorazione dei pezzi su macchine a controllo numerico

attraverso il software BOBCAM.

Fase di progettazione del sistema di produzione

Per la linea a trasferta

Progettare la linea a trasferta per la produzione richiesta tenendo conto che la linea lavorerà su tre

turni giornalieri per un totale complessivo di 4800 ore/anno e che la sua disponibilità effettiva può

essere assunta pari a A = 90%. Si bilanci la linea cercando di minimizzare il tempo morto di

lavorazione. Dopo aver bilanciato la linea si determini il tasso di produzione reale considerando una

probabilità di download di ciascuna stazione pari a p = 4%. Si determini, a questo punto, il grado di

soddisfacimento della domanda (rispetto al volume minimo richiesto) della linea progettata. Si

determini la probabilità di download limite per soddisfare il volume minimo richiesto.

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Sistemi Integrati di Produzione Ing. Paolo Renna

Si determini successivamente il numero di pallet da prevedere per la linea utilizzando la Mean

Value Analysis (MVA). Infine, si progetti, sempre utilizzando la MVA, il numero di posizioni

buffer da prevedere per ciascuna stazione.

Per il sistema FMS

Il sistema FMS sarà costituito dai seguenti centri di lavoro a controllo numerico computerizzato: un

centro di lavoro per la fresatura, uno per la foratura, uno per la tornitura ed un centro di misura e di

lavaggio dei pezzi. I tempi di lavorazione sulle macchine operatrici (fresatura, foratura e tornitura)

sono stati calcolati al punto precedente (ingegnerizzazione); i tempi di lavorazione sulle macchine

di misura e lavaggio sia, per tutti i pezzi, pari al 10% della somma dei tempi di lavorazione sulle

macchine operatrici.

Vi si chiede di:

1. determinare il numero di risorse per ciascuna tipologia (cioè la capacità produttiva) attraverso

un modello ottimizzante basato sull’allocazione statica tenendo conto che:

• i volumi di produzione, che devono essere determinati contestualmente con la capacità

produttiva delle macchine, abbiano i limiti riportati su ciascuna scheda pezzo;

• la capacità produttiva di ciascuna risorsa produttiva sia pari a 1.600 ore/anno;

• il costo di investimento di un centro di lavoro (fresatura, foratura e tornitura) è di

300.000€, mentre quello del centro di misura e lavaggio è di 200.000 €;

• l’orizzonte di riferimento per volumi e capacità produttiva è l’anno;

• si debba determinare la capacità produttiva e i volumi che ottimizzano il Valore Attuale

Netto dell’investimento a 7 anni (n = 7) assumendo un tasso di sconto dell’investimento

pari al 5% e un vincolo di budget di 1.600.000 €;

• si determini il numero dei pallet da inserire nel sistema utilizzando il metodo

dell’”extended bottleneck” trascurando i tempi di trasporto ed utilizzando i mix di

produzione ottenuti dal modello ottimizzante;

• si determinino le performance del sistema progettato utilizzando il metodo

dell’allocazione statica;

2. Si affini il progetto utilizzando i metodi basati sulla teoria delle reti di code, ed in particolare

con una rete di Jackson. In particolare si determinino i tempi d’inter-arrivo, esponenzialmente

distribuiti, dei pezzi al sistema in maniera tale che:

• la produzione dei pezzi avvenga nella maniera più uniforme possibile (cioè non si deve

verificare che il sistema finisca per lavorare solamente alcune tipologie di pezzi). A tal fine

si assuma che ciascun centro di lavorazione abbia un tempo di lavorazione medio per pezzo

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(1/μ), esponenzialmente distribuito, pari al tempo medio ponderato (con i volumi) di tutti i

pezzi che transitano dal centro di lavoro stesso;

• il centro di lavoro collo di bottiglia abbia un coefficiente di intensità di traffico (ρ = λ / μ)

al massimo pari al 90%; a tal fine, se per un centro di lavoro, come risultato del modello di

allocazione statica, sono previste più risorse, si modelli il sistema utilizzando il metodo di

decomposizione di processi poissoniani con probabilità di ciascun ramo uguali.

• che il sistema risulti quanto più bilanciato possibile in termini di carico di lavoro ρ delle

risorse di produzione;

• si calcolino le performance delle rete di Jackson e si verifichi che i risultati sono

compatibili con quelli ottenuti dal metodo dell’extended bottleneck; se non lo sono, si

modifichi il numero dei pallet di conseguenza.

3. si effettui la progettazione di dettaglio del sistema facendo uso di un modello di simulazione in

SIMAN (non ARENA); in particolare; a tale proposito:

• si preveda una stazione di pallettizzazione e depallettizzazione con tempi deterministici e pari a

2,0 minuti per tutti i pezzi;

• si assumano i tempi di servizio delle stazioni di lavorazione (fresatura, foratura, tornitura e

misura/lavaggio) deterministici con parametro pari a quello determinato al punto 1;

• si assumano i tempi di inter arrivo esponenzialmente distribuiti con parametro pari a quello

determinato alla rete di Jackson (ricordatevi che il parametro richiesto nell’istruzione expo() è il

valore medio dei tempi di inter arrivo);

• si assuma come orizzonte di pianificazione per la simulazione, una produzione pari al 20%

dell’intera produzione annua;

• si assuma come numero di pallet iniziale quello determinato con la rete di Jackson e si verifichi

che la simulazione proceda regolarmente; se si verifica qualche intoppo attribuibile a scarsità di

pallet si incrementi gradualmente il numero di pallet;

• si progettino il numero di buffer da prevedere per ciascuna risorsa;

• si disegni il lay-out dell’FMS disponendo le macchine in linea nell’ordine suggerito dal metodo

di Hollier;

• si determini il numero di navette da prevedere nel sistema progettato considerando che ciascuna

navetta ha una velocità pari a 2 m/sec a vuoto e 1 m/sec carica;

• si calcolino le performance del sistema progettato ed in particolare, il throghput, throughput

time dei pezzi e quello medio, i coefficienti di utilizzazione delle risorse, il WIP, la dimensione

delle code, etc.. ; tutte le performance devono essere statisticamente significative (si spieghi

cosa si intende per “statisticamente significative”);

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• tutte le decisioni progettuali di cui sopra devono essere prese in base a risultati statisticamente

significativi (spiegare cosa significa e come si è proceduto).

Elaborati da consegnare

Testo in cui spiegate le procedure e i ragionamenti che vi hanno condotto alle soluzioni dei vari

punti del problema;

Listato del part program di ciascun pezzo;

Modello della linea dedicata e calcoli relativi al suo progetto;

Modello matematico, soluzione e analisi delle performance del modello di allocazione statica;

Modello matematico, soluzione e analisi delle performance del modello Rete di Jackson;

Listati dei programmi in SIMAN, sia Model che Experiment;

Listati dei file di risultati (SIMAN Summary Report una replicazione e l’output finale).

N.B.

Per consulenza on-line scrivere a: [email protected]

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VolumeDimensioni (larghezza x lunghezza x profondità)

Tipo di Lavorazione

N° di taglienti

Dimensioni utensile

V [m/min] a [mm/giro] p [mm]V1 500x300x10 esatura Fronta 5 ≅ = 100 mm 60-100 2 5V2 10x200 Foratura 2 ≅ = 10 mm 30-40 0.16V3 500x300x25 esatura Fronta 5 ≅ = 100 mm 60-100 2 5V4 100x300x25 esatura Perifer 5 ≅ = 80; L = 100 20-45 1 2.5V5 5x250 Foratura 2 ≅ = 5 mm 30-40 0.1V6 500x300x10 esatura Fronta 5 ≅ = 100 mm 60-100 2 5

Margine € 1,2 per ciascun minuto lavoratomin max

Vol. annui 10,000 12,000

Parametri di taglio

1000 mm

300 mm

300 mm

Sezione A-A

V1 = 500x300x10

V6 = 500x300x10

V2 = 10x200 V3 = 500x300x25

V4 = 100x300x25V5 = 5x250

250 mm

150 mm

750 mm

Sezione A-A

Pezzo 0

Volume

Dimensioni (larghezza x lunghezza x profondità)

Tipo di Lavorazione

N° di taglienti

Dimensioni utensile

V [m/min] a [mm/giro] p [mm]V1 800x400x30 Fresatura Frontale 5 ÷ = 200 mm 80 2 5

V2 200x400x30 Fresatura Front./Lat 5 ÷ = 50 mm 40 2 5

Margine € 1,5 per ciascun minuto lavoratoMin Max

Vol. annui 500 2000

Parametri di taglio

800 mm

400 mm

400 mm

A A

B

B

V1 = 800x400x30

Sezione A-A

Vista

V2 = 200x400x30V2 = 200x400x30

Pezzo 1

5

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Volume

Dimensioni (larghezza x lunghezza x profondità)

Tipo di Lavorazione

N° di taglienti

Dimensioni utensile

V [m/min] [mm/giro] p [mm]

V1 300x500x10 Tasca 5 = 30 mm; L

= 100 mm 30 2 2

Margine € 2,0 per ciascun minuto lavoratoMin Max

Vol. annui 500 3000

Parametri di taglio

Sezione A-A

Vista

V1 = 300x500x10

150 mm 500 mm

50 mm

800 mm

400 mm

400 mm

A A

B

B

Sezione B-B

300 mm

V1 = 300x500x30

Pezzo 2

Volume

Dimensioni (larghezza x lunghezza x profondità)

Tipo di Lavorazione

N° di taglienti

Dimensioni utensile

V [m/min] a [mm/giro] p [mm]

V1 800x400x20Fresatura Frontale 5 0 = 200 mm 80 2 5

V3 100x400x30Fresatura Periferica 5

0 = 200 mm; L = 100 mm 25 2 5

Margine € 1,8 per ciascun minuto lavoratoMin Max

Vol. annui 500 2000

Parametri di taglio

V1 = 800x400x20

Sezione A-A V2 = 100x400x30

Vista

200 mm

800 mm

400 mm

400 mm

A A

B

B

Pezzo 3

6

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Volume

Dimensioni (larghezza x lunghezza x profondità)

Tipo di Lavorazione

N° di taglienti

Dimensioni utensile

V [m/min] a [mm/giro] p [mm]

V1 30x400Foratura

pass. 2 8 = 30 mm 10 0.4 -V2 30x280 Foratura Cieca 2 8 = 30 mm 10 0.4 -

Margine € 3,0 per ciascun minuto lavoratoMin Max

Vol. annui 500 5500

Parametri di taglio

800 mm

Sezione A-A

V1 = 30x400

280 mm

Vista

150 mm 250 mm 250 mm

200 mm

V1 = 30x400

800 mm

400 mm

A A

B

B

V2 = 30x280

400 mm

Pezzo 4

Volume

Dimensioni (larghezza x lunghezza x profondità)

Tipo di Lavorazione

N° di taglienti

Dimensioni utensile

V [m/min] a [mm/giro] p [mm]V1 20x280 Foratura 2 8 = 20 mm 10 0.4 -V2 20x400 Foratura 2 8 = 20 mm 10 0.4 -

V3 100x400x30Fresatura Periferica 5

8 = 200 mm; L = 100 mm 20 2 5

Margine € 1,5 per ciascun minuto lavoratoMin Max

Vol. annui 500 1800

Parametri di taglio

800 mm

Sezione A-A

V1 = 20x280

280 mm

Vista

V2 = 20x280V3 = 100x400x30

150 mm 250 mm 250 mm

200 mm

800 mm

400 mm

400 mm

A A

B

B

Pezzo 5

7

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Volume

Dimensioni (larghezza x lunghezza x profondità)

Tipo di Lavorazione

N° di taglienti

Dimensioni utensile

V [m/min] a [mm/giro] p [mm]V1 400x400x30 Lav. Tasca 5 8 = 210 mm 30 2 5

V2 300x400x30Fres.

Front./Lat 5 8 = 50 mm 40 2 5V3 30x280 Foratura 2 8 = 20 mm 10 0.4 "-"

Margine € 1,9 per ciascun minuto lavoratoMin Max

Vol. annui 500 2000

Parametri di taglio

Sezione A-A

V2 = 300x400x30

250 mm

Vista

150 mm

400 mm

200 mm

800 mm

400 mm

A A

B

B

V1 = 300x300x30

400 mm

300 mm

300 mm

300 mm

V3 = 250x30

Pezzo 6

Volume

Dimensioni (larghezza x lunghezza x profondità)

Tipo di Lavorazione

N° di taglienti

Dimensioni utensile

V [m/min] a [mm/giro] p [mm]V1 300x300x10 Lav. Tasca 5 8 = 30 mm 30 2 2

V2 300x400x10Fres.

Front./Lat 5 8 = 50 mm 40 2 2

Margine € 1,6 per ciascun minuto lavoratoMin Max

Vol. annui 500 3000

Parametri di taglio

Sezione A-A

V2 = 300x400x10

250 mm

Vista

150 mm

400 mm

200 mm

800 mm

400 mm

A A

B

B

V1 = 300x300x10

400 mm

300 mm

300 mm

300 mm

Pezzo 7

8

Sistemi Integrati di Produzione Ing. Paolo Renna

Volume

Dimensioni (larghezza x lunghezza x profondità)

Tipo di Lavorazione

N° di taglienti

Dimensioni utensile

V [m/min] a [mm/giro] p [mm]V1 800x400x30 Fresatura Frontale 5 φ = 210 mm 80 2 5V2 30x280 Foratura 2 φ = 30 mm 16 0,5

Margine € 2,5 per ciascun minuto lavoratoMin Max

Vol. annui 500 2000

Parametri di taglio

800 mm

400 mm

400 mm

A A

B

B

V1 = 800x400x30

Sezione A-AV2 = 80x280

280 mm

Vista

200 mm

200 mm

Pezzo 8

Volume

Dimensioni (larghezza x lunghezza x profondità)

Tipo di Lavorazione

N° di taglienti

Dimensioni utensile

V [m/min] a [mm/giro] p [mm]V3 30x280 Foratura 2 φ = 30 mm 16 0,5 -V4 30x280 Foratura 2 φ = 30 mm 16 0,5 -

V1 100x400x30Fresatura Periferica 5

φ = 200 mm; L = 100 mm 20 2 5

V2 100x400x30Fresatura Periferica 5

φ = 200 mm; L = 100 mm 20 2 5

Margine € 2,7 per ciascun minuto lavoratoMin Max

Vol. annui 500 1100

Parametri di taglio

800 mm

Sezione A-A

V3 = 30x280

280 mm

Vista

V2 = 100x400x30V1 = 100x400x30

150 mm 250 mm 250 mm

200 mm

30 mm

V4 = 30x280

800 mm

400 mm

400 mm

A A

B

B

Pezzo 9

9

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Volume

Dimensioni (larghezza x lunghezza x profondità)

Tipo di Lavorazione

N° di taglienti

Dimensioni utensile

V [m/min] a [mm/giro] p [mm]

V1 10x140cilindratura

conica 50 0.25 5V2 20x400 Foratura φ = 20 mm 16 0.5 -

Margine € 2 per ciascun minuto lavoratoMin Max

Vol. annui 500 6520

Parametri di taglio

600 mm

100 mm

10 mm

V1

140 mm

200 mm

V2

20 mm

400 mm

Pezzo 10

Volume

Dimensioni (larghezza x lunghezza x profondità)

Tipo di Lavorazione

N° di taglienti

Dimensioni utensile

V [m/min] a [mm/giro] p [mm]V1 20x600 cilindratura 90 0.5 5

Margine € 2,4 per ciascun minuto lavoratoMin Max

Vol. annui 500 5205

Parametri di taglio

600 mm

100 mm

20 mm

V1

Pezzo 11

10

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Volume

Dimensioni (larghezza x lunghezza x profondità)

Tipo di Lavorazione

N° di taglienti

Dimensioni utensile

V [m/min] a [mm/giro] p [mm]

V1 10x140cilindratura

conica 50 0.25 5V2 30x50 sfacciatura 40 0.2 5

Margine € 2,2 per ciascun minuto lavoratoMin Max

Vol. annui 500 4005

Parametri di taglio

600 mm

100 mm

10 mm

V1

140 mm

200 mm

V2

30 mm

Pezzo 12

11

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Tabella

N. Progetto Studente Pezzi 1 Valerio Summa 0, 2, 5, 6,122 Giorgio Stella 0, 4, 5, 9,113 Marco Indrio 0, 2, 5, 9,104 Donato D. Zaccagnino 0, 1, 2, 9,115 Donato Stante 0, 1,3, 5,10 6 Francesco Bonelli 0,1, 5, 8,11 7 Daniele Catalani 0, 2, 4, 7,128 Antonio Bochicchio 0, 2, 6, 8,129 Giuseppe Nicastro 0, 4, 6, 8,11

10 Giampiero Cantisani 0, 2, 4, 8,1111 Daniele Perrone 0, 1, 4, 7,1012 Raffaele Pepe 0, 1, 3, 7,1013 Fabrizio Colucci 0, 4, 5, 6,1114 Gerardo Giglio 0, 3 ,4 ,9,1215 Caterina Maio 0, 1, 2, 4,1116 Michele Verrastro 0, 1, 3, 9,1017 Chiara Romano 0, 6 7 ,8,11 18 0, 7 ,8 ,9,1019 0,6,8,9,12 20 0,2,3,9,12 21 0,1,5,9,10 22 0,5,7,9,11 23 0,4,7,8,11 24 0,4,8,9,10 25 0,2,3,8,10 26 0,3,5,9,10 27 0,3,8,9,11 28 0,3,6,9,11 29 0,4,7,9,11 30 0,5,7,8,10 31 0, 3, 5, 8,1232 0, 1, 8, 9,1233 0, 5, 8, 9,1134 0, 2, 4, 6,1235 0, 2, 6, 7,1036 0, 4, 6, 7,1237 0,2,4,9,11 38 39 40

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