Industrializzazione rapida Prof.ssa Wilma POLINI
Industrializzazione
rapida
• Orari lezioni:
– Lunedì 9.00-11.00 (T2)
– Giovedì 11.00-13.00 (1.1) e 14.00-17.00 (3.2)
• Ricevimento studenti:
• Al termine delle lezioni
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rapida
• Testi consigliati:
– Kalpakjan S., Schmid S.R., Tecnologia
Meccanica, Prentice Hall, 2008.
– Gatto A., Iuliano L., Prototipazione rapida,
Tecniche Nuove, 1998.
– Bosch J.A., Coordinate Measuring Machines
and Systems, Marcel Dekker Inc., 1995.
3 Introduzione prof.ssa Wilma Polini
Introduzione prof.ssa Wilma Polini 4
• Testi consigliati:
– Wilson B.A., Design Dimensioning and
Tolerancing, The Goodheart-Willcox Company
Inc., 1996.
– Meadows J.D., Geometric dimensioning and
tolerancing, Marcel Dekker, 1995
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• Per contattare docente:
– telefono: 0776 2993679
– e-mail: [email protected]
• Esame:
– orale
– progetto da svolgere in gruppo
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• L’industrializzazione è quel processo di
trasformazione della società da un tipo di vita ad
economia rurale ad un tipo di vita ad economia
industriale.
• La produzione industriale o manifatturiera è il
processo di conversione di materie prime in
prodotti; comprende la progettazione e la
fabbricazione di prodotti utilizzando varie
tecniche e metodi di produzione.
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• La produzione industriale può essere:
– per processo
• gli elementi originari che costituiscono il prodotto
finale non possono essere facilmente identificati;
• Il prodotto non può essere scomposto a ritroso
poiché i componenti originari non sono più
distinguibili tra loro o hanno cambiato natura;
• esempi: acciaio, carta, cemento, prodotti chimici,
etc.
– per parti o manifatturiere
7 Introduzione prof.ssa Wilma Polini
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• La produzione industriale può essere:
– per processo
– per parti o manifatturiere
• il prodotto finale risulta composto da un numero
finito di componenti discreti (parti);
• il processo produttivo è compreso da due fasi:
fabbricazione ed assemblaggio.
• esempi: automobili, elettrodomestici, calcolatori,
calzature, etc.
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• La progettazione di prodotto è un’attività molto
importante, il 70-80% dei costi di sviluppo e
produzione di un prodotto è determinato dalle
prime fasi di progettazione.
– Richiede una chiara comprensione delle funzionalità e
delle prestazioni attese.
– Tale prodotto può essere nuovo o il risultato del
miglioramento di un prodotto esistente.
– Il mercato di riferimento per il prodotto e il suo
prevedibile utilizzo devono essere definiti in modo
chiaro. 9 Introduzione prof.ssa Wilma Polini
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rapida
Dominio
delle
Soluzioni
Tecnologiche
Prodotto
Processi
Soluzione
Tecnologica
t CONTESTO
t
PROGETTAZIONE
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rapida
ESPLORAZIONE
CONCEZIONE
SVILUPPO e
INGEGNERIZZ.
PROGETTAZIONE
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Industrializzazione
rapida
ESPLORAZIONE
CONCEZIONE
SVILUPPO e
INGEGNERIZZ.
opportunità
potenzialità
idea di prodotto
prototipo
DNA DNA
DNA
soluzione
tecnologica
PROGETTAZIONE
12 Introduzione prof.ssa Wilma Polini
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rapida
LOGICA TRADIZIONALE DI PROGETTAZIONE
PRODOTTO
DNA DNA
PROCESSO SISTEMA
DNA
13 Introduzione prof.ssa Wilma Polini
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rapida
prog. produz.
Progettazione come
sequenza di tasks
separati
AMBIENTE CONSIDERATO: SEPARATAMENTE
PROGETTAZIONE, PRODUZIONE (distribuzione,
uso, manutenzione)
LOGICA TRADIZIONALE DI PROGETTAZIONE
14 Introduzione prof.ssa Wilma Polini
Industrializzazione
rapida
PROBLEMI
le regole relative alla producibilità e alla
“supportabilità” non sono prese in
considerazione se non alla fine del processo
di progettazione
aumento dei costi e riduzione delle
prestazioni
LOGICA TRADIZIONALE DI PROGETTAZIONE
15 Introduzione prof.ssa Wilma Polini
Industrializzazione
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le singole fasi utilizzano tools e logiche
differenti e possono trasmettere solo
conoscenza “codificata”
frammentazione, perdita e
inconsistenza delle informazioni
LOGICA TRADIZIONALE DI PROGETTAZIONE
PROBLEMI
16 Introduzione prof.ssa Wilma Polini
Industrializzazione
rapida
PROBLEMI
i progettisti hanno una elevata conoscenza
specialistica ma non una visione sistemica
ottimizzazione locale delle decisioni
che quasi mai coincide con l’ottimo
globale
LOGICA TRADIZIONALE DI PROGETTAZIONE
17 Introduzione prof.ssa Wilma Polini
Industrializzazione
rapida
produz.
progettazione, produzione,
distribuzione, uso,
manutenzione, dismissione e
riciclo
Abbattere il muro
AMBIENTE CONSIDERATO: SIMULTANEAMENTE
TUTTE LE FASI DI VITA DELLA SOLUZIONE
TECNOLOGICA
Lavoro di gruppo,
multicompetenze
LOGICA INTEGRATA DI PROGETTAZIONE
18 Introduzione prof.ssa Wilma Polini
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rapida
PUNTI DI FORZA
analisi dettagliata dei processi
possibile definizione di schemi di
processo alternativi e scelta sulla base
delle prestazioni del prodotto
LOGICA INTEGRATA DI PROGETTAZIONE
19 Introduzione prof.ssa Wilma Polini
Industrializzazione
rapida
progettazione strategica del prodotto
grossa attenzione sulle caratteristiche
ultime del prodotto: prestazioni,
qualità sostenibile, servizio, ...
LOGICA INTEGRATA DI PROGETTAZIONE
PUNTI DI FORZA
20 Introduzione prof.ssa Wilma Polini
Industrializzazione
rapida
PUNTI DI FORZA
progettazione del sistema di produzione
coordinata con quella di prodotto
ottimizzazione e razionalizzazione
dell’intero sistema
analisi economica delle diverse alternative di
progettazione
LOGICA INTEGRATA DI PROGETTAZIONE
21 Introduzione prof.ssa Wilma Polini
Industrializzazione
rapida
• La progettazione simultanea (concurrent
engineering), detta anche concorrente, è un
approccio sistematico che integra la
progettazione e la fabbricazione dei prodotti con
l’obiettivo di ottimizzare tutti gli elementi coinvolti
nel ciclo di vita del prodotto. I principali obiettivi
del concurrent engineering sono:
– riduzione numero di modifiche progettuali
– abbattimento tempi e costi di sviluppo del prodotto,
dalla ideazione fino alla commercializzazione.
22 Introduzione prof.ssa Wilma Polini
• La progettazione del prodotto richiede la
modellazione analitica e fisica del prodotto come
base per l’analisi di fattori, quali forze, tensioni,
deformazioni e forma geometrica ottimale del
prodotto.
• La definizione e lo studio di modelli analitici è
possibile attraverso l’uso del calcolatore e delle
tecniche di progettazione, ingegnerizzazione e
fabbricazione assistiti da calcolatore (CAD, CAE
e CAM). 23 Introduzione prof.ssa Wilma Polini
Industrializzazione
rapida
• La simulazione al calcolatore è uno strumento
potente ed efficace per la valutazione delle
prestazioni del prodotto e la pianificazione del
sistema produttivo, in particolare per i sistemi di
produzione complessi.
• La simulazione al calcolatore aiuta
nell’individuazione tempestiva degli errori
progettuali, nell’identificazione di possibili problemi
in un particolare sistema di produzione e
nell’ottimizzazione delle linee per la
minimizzazione del costo di produzione. 24 Introduzione prof.ssa Wilma Polini
Industrializzazione
rapida
• Il passo successivo nel processo di sviluppo del
prodotto è la realizzazione di un prototipo,
ovvero di una prima versione del prodotto, sulla
quale effettuare analisi e prove funzionali.
• Per realizzare tali prototipi si possono utilizzare
le tecniche di prototipazione rapida (rapid
prototyping) che consistono nell’utilizzo di
tecniche CAD/CAM e di tecnologie di
fabbricazione di tipo additivo per la produzione
rapida di un prototipo solido. 25 Introduzione prof.ssa Wilma Polini
Industrializzazione
rapida
• La prototipazione virtuale (virtual prototyping) è
una tecnica di prototipazione che consiste
nell’utilizzo del calcolatore, di grafica avanzata e
ambienti di realtà virtuale per permettere ai
progettisti di esaminare un componente. Essa
contiene al suo interno elementi di realtà virtuale
e rappresentazioni grafiche realistiche dei minimi
dettagli dei componenti.
26 Introduzione prof.ssa Wilma Polini
Industrializzazione
rapida
• La progettazione simultanea deve prendere in
considerazione le metodologie per la progettazione del
prodotto per la fabbricazione e l’assemblaggio (DFMA). I
criteri di progettazione che rendono più efficace la
produzione industriale sono:
– i prodotti ed i relativi componenti dovrebbero consentire di
effettuare facilmente le operazioni di lavorazione, assemblaggio,
smontaggio, manutenzione e riciclaggio.
– i materiali dovrebbero essere scelti in funzione delle specifiche di
progettazione e produzione.
– le specifiche geometriche di prodotto dovrebbero essere più larghe
possibile, compatibilmente con la funzionalità del prodotto.
– le lavorazioni aggiuntive e di finitura dovrebbero essere ridotte o
eliminate, in quanto possono aumentare tempi e costi. 27 Introduzione prof.ssa Wilma Polini
Industrializzazione
rapida
• La progettazione simultanea deve prendere in
considerazione anche metodologie di prodotto
per il riciclaggio (design for recycling) e
progettazione del prodotto per l’ambiente (design
for environment). Tali metodi consentono di
tenere conto e di quantificare l’impatto
ambientale che hanno decisioni relative a
materiali, prodotti e processi produttivi.
28 Introduzione prof.ssa Wilma Polini
Industrializzazione
rapida
• Il concetto di produzione sostenibile (sustainable
manufacturing) si riferisce a
– ridurre lo spreco di materiali alla fonte, migliorando il
progetto del prodotto e riducendo la quantità di
materiali utilizzati;
– ridurre l’impiego di materiali pericolosi nei prodotti e
nei processi produttivi;
– garantire una corretta manipolazione e dismissione di
tutti i rifiuti;
– migliorare i processi di trattamento dei rifiuti di
riciclaggio e di riutilizzo dei materiali. 29 Introduzione prof.ssa Wilma Polini
Industrializzazione
rapida
• La filosofia dalla culla alla culla propone di
utilizzare materiali e progetti compatibili con
l’ambiente, tenendo conto dell’intero ciclo di vita
del prodotto in modo da ridurre l’impatto
ambientale complessivo.
• I materiali compatibili con l’ambiente possono
essere:
– parte di un ciclo biologico (organici)
– parte di un ciclo industriale (es. alluminio)
30 Introduzione prof.ssa Wilma Polini
Industrializzazione
rapida
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manifattura
distribuzione
dismissione
uso manutenzione
RICICLO
progettazione PRODUZIONE
IMMATERIALE
PRODUZIONE
FISICA
PRODUZIONE
DI RITORNO
CICLO DI VITA DELLE RISORSE “CHIUSO”
31 Introduzione prof.ssa Wilma Polini
Industrializzazione
rapida
• Progettazione, ingegnerizzazione e fabbricazione assistiti
da calcolatore (CAD/CAPP/CAM).
• Dal prototipo virtuale al prototipo fisico: i sistemi e le
tecnologie per la prototipazione rapida (rapid prototyping).
• Dal prototipo fisico al prototipo virtuale: i sistemi e le
tecnologie per il reverse modeling o reverse engineering.
• Il tolerancing.
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ARGOMENTI DEL CORSO:
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