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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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).