Attività di produzione
6.1 Caso My-DATEC
La macchina My-DATEC è una macchina progettata da una ditta francese di nome GAC. Tale ditta è stata acquisita da una società italiana di cui anche la ditta SIEM-Fusani fa parte. In Francia, grazie anche alle nuove normative che regolano il ricircolo dell'aria negli uffici e nelle case private a bassa classe energetica la VMV ha riscosso un discreto successo e la società madre ha deciso di provare il lancio sul mercato italiano.
Poiché la ditta SIEM-Fusani è provvista di attrezzature adatte al taglio e al montaggio della carpenteria le è stato quindi affidato l'incarico della produzione ,inizialmente in piccola serie, di questo tipo di macchine.
Il TARGET prefissato risulta:
- produzione di macchine verticali RTV200, RTV250, RTV300 con rapporto di 2:2:1, - produzione di 240 macchine annue con consegne a lotti mensili di 20 macchine,
- necessità di avere le prime macchine pronte entro la metà del mese per rispettare consegne urgenti che possono essere richieste a TELEMA all'inizio del mese,
- utilizzo costante di due operai specializzati con possibilità di straordinari e possibile impiego di un terzo operaio nel caso di consegne urgenti.
Nell'analisi di questo progetto si è supposto che la durata delle operazioni fosse di tipo deterministico.
L'inizio dell'attività di produzione si è svolta nel seguente modo:
• ricezione di un prototipo di macchina da parte di GAC con annesso il progetto e le procedure standardizzate per eseguire i vari test (Temperatura,Tenuta,etc,)
• suddivisione del montaggio nelle varie operazioni elementari
• ordine della materia prima necessaria
• realizzazione di 10 prototipi in cui si è preso il tempo di ogni singola operazione.
• riorganizzazione delle Op elementari in gruppi di operazioni da svolgersi insieme per evitare sprechi di tempo dovuti a movimentazione ed attrezzaggio
• analisi del progetto ed eventuali piccole modifiche dello stesso atte a ridurre i costi di materia prima ed i tempi di montaggio.
I tempi sono stati misurati sulla produzione di 10 macchine, a partire dalla quinta realizzata per avere un idea più precisa.
6.2 Produzione My-DATEC
Nella tabella sottostante si elencano le operazioni elementari necessarie alla produzione di una VMC e la loro rispettiva durata espressa in minuti.
I tempi sono stati misurati sulla produzione di 10 macchine e ne è stata presa la media.
Operazione Tempo medio Te Operazione N°
Taglio laser 25 1
Taglio punzonatrice 20 1
Piegatura lamiere 180 2
Piantaggio inserti filettati 60 3
Taglio Coibentazione 150 4
Taglio tubi in rame 30 5
Piegatura tubi in rame 90 6
Taglio cavi elettrici 50 7
Montaggio carpenteria esterna 60 8
Montaggio carpenteria interna 60 9
Montaggio componenti impianto 50 10
Saldatura tubi in rame 100 11
Incollaggio coibentazione 125 12
Fissaggio scheda elettronica 15 13
Cablaggio cavi elettrici 180 14
Verniciatura collari 20 15
Applicazione targhette/adesivi 10 16
Movimentazione 13 17
Test azoto 35 bar 240 18
Test tenuta a vuoto 20 19
Carica gas r407c 30 20
Ricerca fughe gas 15 21
Assiemaggio finale 30 22
Rilievo temperature 120 23
Imballaggio 10 24
L'organizzazione del luogo di lavoro, l'esperienza degli operatori e modifiche al progetto del tipo ''design for assembly'' hanno contribuito a diminuire notevolmente i tempi di tali operazioni.
Nei paragrafi seguenti si illustrano più a fondo le operazioni di produzione riorganizzate in modo da risparmiare tempo sulla movimentazione e soprattutto sull'attrezzaggio (set-up).
6.2.1 Taglio della carpenteria
La ditta Siem-Fusani dispone sia di una macchina a taglio laser della lamiera, sia di una macchina punzonatrice.
La carpenteria necessaria alla realizzazione di un My-DATEC può essere tagliata agevolmente sia con la macchina laser, sia con la macchina punzonatrice, previo acquisto degli stampi che devono essere realizzati su misura con un notevole costo iniziale.
Il costo orario per queste lavorazioni è stato stimato in:
Operazione Costo orario €/h
Taglio laser 61
Taglio con punzonatrice 35
Tale costo orario è comprensivo della paga dell'operatore adibito alla macchina.
Come prima cosa si provvede a separare i vari componenti di lamiera e a misurarne tutte le misure necessarie.
La carpenteria della VMC(sia RTV che RTH) è composta da N°30 particolari in lamiera che sono stati realizzati in 3D, mediante il software Solid-Works, utilizzando gli appositi comandi di lamiera.
Realizzato il particolare in 3D, esso viene appiattito dall'apposita funzione ''ripetizione piatta'' che ne calcola lo sviluppo, tenendo conto di parametri quali il raggio di curvatura e la deformazione della lamiera nella zona piegata.
Tali parametri sono stati inseriti nel software manualmente dopo aver effettuato numerosi test pratici sulle lamiere.
33 . 0 8 . 0 = = piegatura piegatura k mm
ρ
Il k di piegatura rappresenta il rapporto fra la distanza tra la linea di sviluppo della lamiera e il bordo interno e lo spessore della lamiera. Lo sviluppo effettivo della lamiera cambia ovviamente al variare di k.
Questi parametri variano in funzione dello spessore della lamiera, del tipo di punzone usato e del tipo della matrice usata dal piegatore.
Nelle figure sottostanti si riporta il modello 3D e la ripetizione piatta di un particolare in lamiera.
Figura 6.1: Particolare in lamiera V2
Il disegno bidimensionale viene ripulito di ogni quota e inviato, in scala 1:1, all'operatore che gestisce la macchina laser.
Ovviamente è stato preparato un ''Nesting'' della carpenteria, ossia è stato pensato a come disporre il taglio dei particolari sulle lamiere di formato standard in modo da ridurre al minimo lo sfrido di lavorazione.
Questo aspetto verrà approfondito nel capitolo ''Ottimizzazione della produzione''.
Questa lavorazione può essere eseguita prima di iniziare la produzione vera a propria del My-DATEC, considerando che la macchina laser può lavorare anche di notte.
Proprio per questo motivo si è deciso di eseguire il taglio con macchina laser.
Occorre tenere presente che la ditta Siem-Fusani è specializzata in taglio e piega di carpenteria e si correva il rischio di avere un carico di lavoro molto elevato dovuto ad altre commesse.
È stato scelto, quindi, di portarsi avanti, producendo la carpenteria per un numero prefissato di macchine(15/30), in modo da essere sicuri di non avere mai un fermo produzione dovuto alla mancanza di carpenteria tagliata e piegata.
Il tempo di taglio e piega lamiera può quindi essere considerato abbattuto in quanto gli operatori addetti al montaggio hanno sempre a loro disposizione le lamiere tagliate e piegate.
Figura 6.2: Macchina laser
6.2.2 Piegatura lamiere
La piegatura delle lamiere ha ovviamente il taglio come unica precedenza.
Il tempo stimato è di circa 3 ore per piegare un kit intero di lamiere per un Datec modello RTV.
Le lamiere tagliate vengono passate al piegatore, assieme al disegno Solid-Works di lamiera che provvede alla piega.
Una volta ultimato il kit le lamiere finite vengono trasportate in appositi scaffali industriali posizionati nella zona adibita alla produzione.
Questi tempi possono essere ancora abbattuti facendo in modo che ci siano sempre lamiere piegate disponibili per il montaggio.
Anche in questo caso è stato considerato che il piegatore avrebbe potuto avere grossi carichi di lavoro dovuti ad altre commesse e quindi si è deciso di iniziare a produrre con una buona scorta di lamiera e ordinare la piega di nuove lamiere prima di aver esaurito le scorte.
6.2.3 Piantaggio inserti filettati
Per il montaggio della carpenteria occorre impiantare degli inferti filettati in fori precedentemente realizzati sulla lamiera tramite laser.
Questa operazione ha come unica precedenza il taglio e la piega della lamiera.
Il suo tempo, inizialmente stimato in 120 minuti a macchina, è stato ridotto a 90 minuti con l’acquisto di una pistola automatica spara inserti.
6.2.4 Taglio coibentazione
Non avendo in azienda macchine adatte al taglio del polistirene espanso(del tipo a filo caldo o a fresa), la coibentazione viene tagliata manualmente utilizzando un taglierino.
Per facilitare l’operazione sono state realizzate delle maschere in lamiera che ricalcano il profilo della coibentazione da tagliare.
Questa operazione non ha nessuna precedenza di produzione ed è molto onerosa: occorrono circa 2 ore e mezza per il taglio della coibentazione per una macchina RTV.
Per evitare sprechi di materiale è stato realizzato un nesting.
Un'altra possibile soluzione potrebbe essere quella di trovare una ditta esterna che possa tagliare con facilità la coibentazione e fornire il materiale con un apposito nastro biadesivo che faciliti anche l’incollaggio e, a tal proposito, è stato richiesto un preventivo.
6.2.5 Taglio e piegatura dei tubi in rame
Anche queste due operazioni possono essere effettuate senza rispettare alcuna precedenza. I tubi sono stati modellati con Solid-Works e il loro sviluppo calcolato secondo l’asse.
I tubi in rame sono forniti in rotoli e l’operatore procede a tagliarne la lunghezza con la sega secondo lo sviluppo fornitogli.
La piega dei tubi avviene manualmente con una piegatrice graduata che permette di controllare l’angolo e risulta molto onerosa in termine di tempi.
Anche in questo caso è stata preparata una scheda di piega da inviare a ditte specializzate per un preventivo di piegatura.
Nelle figure sottostante si riporta una delle 10 tubature necessarie al funzionamento dell’impianto.
Il Tempo complessivo per queste due operazioni è attualmente stimato in 120 minuti per macchina.
Figura 6.3 : Foto e messa in tavola del tubo T2
6.2.6 Taglio cavi elettrici
I cavi elettrici sono un elemento indispensabile al funzionamento della macchina in quanto collegano tutti gli elementi attivi alla scheda elettronica che legge determinati dati (pressione, temperatura ...) e regola i vari componenti.
Il taglio dei cavi è un' operazione senza precedenze e il suo tempo è stimato in 50 minuti per macchina.
6.2.7 Realizzazione del "pre-assemblato interno"
Il passo successivo è la realizzazione di una struttura interna, il cuore della macchina,che permetta di fare test funzionali prima della chiusura completa nella carpenteria esterna.
Si realizza il montaggio della carpenteria interna mediante avvitatura (60min), la saldatura dei tubi al compressore, alle valvole e alle batterie (condensatore ed evaporatore) (100 min), la saldatura della vaschetta per la condensa e il fissaggio di compressore e batterie (20 min) e infine il fissaggio dei componenti elettronici alla carpenteria ed il collegamento dei cavi al compressore ed al condensatore elettrico(15 + 55 min).
Il resto del cablaggio viene eseguito a seguito dei test.
Il tempo necessario per questo montaggio è stimato in circa 4 ore lavorative (mezza giornata) e gran parte del tempo è dovuto alla saldatura dei tubi.
L’unico modo per ridurre drasticamente questi tempi è quello di fare lavorare più persone contemporaneamente al montaggio in modo sinergico.
Questa operazione ha ovviamente come precedenza tutte le operazioni sovrastanti e deve essere eseguita necessariamente in mezza giornata per non allungare i tempi di tutta la produzione, possibilmente la mattina.
Nel caso di ritardi saranno necessari gli straordinari, in quanto un ritardo in questa fase provocherebbe un ritardo nell'intera commessa essendo il punto di partenza per tutte le operazioni seguenti.
La struttura interna appare come nella figura seguente.
6.2.8 Test dell’azoto in pressione
Questo test è realizzato sulla struttura interna della macchina.
Si carica la struttura con azoto in pressione (32 bar) e si aspettano un minimo di 4 ore per verificare che la pressione all’interno del circuito frigorifero rimanga invariata e verificare, quindi, che non ci siano perdite.
Il tempo necessario per questa operazione è di 10 minuti per la carica e di 4 ore per la verifica che però non devono essere contate nei tempi totali, in quanto il test dell’azoto verrà realizzato di notte o in parallelo ad altre operazioni.
Figura 6.5: Test azoto in pressione
6.2.9 Carica gas vettore e ricerca di eventuali fughe
La carica del gas deve avvenire secondo una procedura ben definita.
La quantità di gas che deve essere inserita all'interno del circuito è pari a 900 g ed è quindi necessaria una bilancia elettronica con un apposito incastro dove inserire la bombola del gas capovolta.
Collegata la bombola al circuito si aprono le apposite valvole e si controlla il peso del gas immesso sulla bilancia.
Ai fini di un ottimo funzionamento termodinamico è bene che il peso del gas inserito sia compreso fra 870 e 930g.
In seguito si esegue un nuovo test mediante un apposito apparecchio cercafughe che controlla, in prossimità di valvole saldature e raccordi, che non ci siano fuoriuscite di gas vettore che risulta, fra le altre cose, anche inquinante.
Il refrigerante utilizzato è l'R400C.
Il tempo impiegato per queste due operazioni è di 45 minuti.
6.2.10 Montaggio dei particolari termodinamici e cablaggio dei cavi elettrici
Il cablaggio dei cavi elettrici è l'operazione più onerosa in termini di tempo di tutto l'intero procedimento di assiemaggio.
Questa operazione può essere suddivisa in due fasi:
1. cablaggio dei cavi sulla scheda elettronica,operazione che può essere eseguita senza precedenze (125 min).
2. cablaggio dei cavi sui componenti dell'impianto che viene eseguita sul pre-assemblato interno una volta terminati i test (55 min).
La seconda fase deve seguire il montaggio di tutti i componenti termodinamici rimanenti e del freesmart (30 minuti).
La grossa perdita di tempo è dovuta al fatto che si hanno un grandissimo numero di cavi che collegano la scheda elettronica a tutti i componenti dell'impianto (sensori di temperatura, sensori di pressione, freesmart, ventilatori, compressore etc.) ed inoltre nella ditta non ci sono operai specializzati in questo tipo di operazione che quindi richiede molto tempo.
Occorre inoltre ricordare che nell'operazione di cablaggio è compresa l'applicazione dei terminali ai cavi, operazione che deve essere eseguita singolarmente su ogni cavo e che comporta perdite di tempo notevoli.
La soluzione ottimale potrebbe essere quella di spedire le schede elettroniche, assieme ai cavi di collegamento, ad una ditta esterna specializzata che provveda al cablaggio dei cavi sulla scheda.
A questo scopo è stato preparato uno schema elettrico con autocad a partire dalla vista frontale della scheda elettronica, per richiedere un preventivo di cablaggio ad una ditta esterna.
Con la scheda già cablata è sufficiente montare tutti i componenti termodinamici rimanenti quali ventilatori, pressostati, termostati ed infine collegarli ai cavi.
Figura 6.6: Vista frontale della scheda elettronica cablata
6.2.11 Montaggio carpenteria esterna ed incollaggio coibentazione
Il montaggio della carpenteria esterna ha, come unica precedenza, il taglio, la piega e il piantaggio degli inserti sulle lamiere.
L'incollaggio della coibentazione ha, come precedenza, il montaggio della carpenteria esterna e il taglio della coibentazione.
Il tempo complessivo per queste due operazioni è di 185 minuti e generalmente si cerca di completarle di pari passo.
Risulta possibile ridurre notevolmente il tempo di incollaggio ordinando il materiale coibentante già tagliato e adesivizzato.
Attualmente il polyfoam ed il basotech vengono applicati utilizzando nastro biadesivo oppure silicone.
Figura 6.7: Carpenteria esterna pronta per essere coibentata
6.2.12Assiemaggio e applicazione adesivi/targhette
La macchina viene assemblata fissando la carpenteria interna sulla carpenteria esterna.
Una volta ultimato il montaggio si procede con l'applicazione delle targhette e degli adesivi che riportano il logo My-DATEC e il nome dei vari comandi del Freesmart, nonché le indicazioni sui flussi d'aria.
Figura 6.8: Targhetta DATEC Queste operazioni comportano un impiego di tempo di 40 minuti
6.2.13 Rilievo temperature
Il test sulle temperature risulta fondamentale in quanto verifica l'effettivo funzionamento della macchina My-DATEC.
Utilizzando degli appositi sensori si misura la temperatura del flusso d'aria in tutte le condotte della macchina.
Tali temperature devono rimanere stabili per almeno due ore per validare i test.
Il test deve essere svolto sia per il funzionamento estivo, sia per il funzionamento invernale. Occorre tenere presente che il test risulta molto difficile da compiere in condizioni simili a quelle di effettivo funzionamento della macchina.
All'interno di uno stabilimento infatti la temperatura interna è pressoché identica a quella esterna.
La temperatura dell'aria estratta e quella dell'aria esterna sono quindi praticamente coincidenti Si riporta nella tabella sottostante i risultati acquisiti sulle ultime macchine testate.
Sono state elaborate opportune tabelle di conversione che riportano i risultati ottenuti alle temperature standard a cui dovrebbero essere svolti i test.
In futuro si è deciso di allestire una piccola stanza munita di condizionatore in cui posizionare il My-DATEC. Il condizionatore, o pompa di calore, provvederà a realizzare il salto di temperatura necessario per un buon test fra interno (stanza) ed esterno (capannone).
6.2.14 Movimentazione ed imballaggio
Una volta terminate, le macchine vengono trasportate, tramite muletto, su un pancale, in uno spazio a loro dedicato nel magazzino.
Nel momento in cui arriva l'ordine di una macchina questa viene imballata e consegnata al camion che viene a ritirarla.
Il tempo complessivo è stimato in 23 minuti.
6.2.15 Verniciatura collari
Questa è un operazione senza precedenza che viene eseguita solo sul modello verticale. Il tempo stimato è di 20 minuti per unità DATEC.
6.3 PERT My-DATEC
Per tenere sotto controllo il processo produttivo è stato realizzato un PERT.
Per prima cosa si è provveduto a realizzare una nuova tabella con le operazioni riorganizzate, in cui sono evidenziate le precedenze tecnologiche.
Le operazioni in rosso rappresentano il percorso critico ed è su di esse che bisogna agire nel caso si voglia velocizzare la produzione.
Nel capitolo ottimizzazione verrà infine riproposto un nuovo PERT aggiornato in cui si terrà conto di eventuali operazioni realizzate da ditte esterne, di operazioni eseguibili di notte senza bisogno di un operatore in loco etc.
Op.
N° Operazione Tempo (min) Precedenze tecnologiche
1 Taglio carpenteria 25 /
2 Piegatura lamiere 180 1
3 Applicazione inserti filettati 60 2
4 Taglio Coibentazione 150 /
5 Taglio tubi in rame 30 /
6 Piegatura tubi in rame 90 5
7 Taglio cavi elettrici 50 /
8 Realizzazione struttura interna 250 3-6-7
9 Test azoto 250 8
10 Carica gas 30 9
11 Ricerca fughe 15 10
12 Montaggio comp. termodinamici 30 11
13 Cablaggiofinale 125 7
14 Montaggio carpenteria esterna 60 4-3
15 Incollaggio coibentazione 125 14
16 Applicazione di targhette e adesivi 10 15
17 Assiemaggio finale 30 12-13-17
18 Test temperature 120 17
19 Movimentazione 20 18
20 Imballaggio 30 19
21 Verniciatura collari 15 /
