Capitolo 7
IL SOFTWARE IMPIEGATO
7.1. Scelta del programma di gestione utensili
Nei capitoli precedenti sono state indicate le procedure relative allo svolgimento delle attività attinenti la gestione degli utensili, dall’archiviazione alla selezione dei componenti, dall’identificazione alla ricerca in officina; il corretto utilizzo di tali procedure si fonda sulla realizzazione e la consultazione di archivi contenenti il patrimonio di conoscenze tecnologiche proprio dell’azienda.
A tal fine, come anticipato, è necessaria l’adozione di un opportuno software, rivolto in particolare alla classificazione in famiglie degli elementi prodotti ed alla gestione degli utensili impiegati; tale software fornisce al personale tecnico un utile supporto per l’elaborazione della lista utensili necessaria alla realizzazione del generico elemento commissionato.
La scelta del software più appropriato deve essere svolta tenendo conto delle esigenze tipiche della tipologia produttiva propria dell’azienda; sulla base delle considerazioni svolte nei capitoli precedenti sono state individuate le principali funzioni che il software deve prevedere;
• creazione delle famiglie di elementi; • archiviazione dei microcicli di lavorazione;
• catalogazione degli utensili e dei dispositivi accessori; • identificazione dei componenti catalogati;
• selezione dei componenti più appropriati;
• registrazione ed aggiornamento della posizione occupata dal singolo componente; • registrazione delle lavorazioni eseguite.
I moduli relativi alle funzioni indicate sono presenti all’interno di PRO-CAPP, programma rivolto alla gestione delle famiglie di pezzi e del magazzino utensili, attualmente disponibile presso il Dipartimento di Ingegneria della Produzione della facoltà di Ingegneria dell’Università di Pisa.
Il software è stato creato utilizzando il programma Microsoft Visual Basic 6.0 in modo da permettere la creazione di database e tabelle con Microsoft Access; l’impiego del programma PRO-CAPP è stato reso semplice ed immediato grazie all’adozione di un’apposita interfaccia grafica.
Le modalità d’impiego e la logica di funzionamento connesse alle varie funzioni presenti sono descritte in maniera approfondita nei paragrafi successivi, corredate da immagini relative alle corrispondenti schermate al fine di renderne più intuitiva la comprensione.
7.2. Il modulo di gestione delle famiglie di pezzi
Nell’ambito del presente paragrafo sono brevemente esposti i principi di funzionamento del modulo di gestione delle famiglie; le operazioni previste da tale modulo riguardano:
• la classificazione in famiglie degli elementi prodotti;
• l’assegnazione di un nuovo elemento ad una delle famiglie definite;
• l’elaborazione del ciclo di lavorazione e dei corrispondenti utensili e parametri di taglio ottimizzati;
• la valutazione del preventivo di costo di lavorazione.
Il modulo di gestione delle famiglie consente all’utente di attribuire un nuovo elemento alla famiglia di pezzi con i quali condivide il maggior numero di caratteristiche tecnologiche e morfologiche; nell’eventualità che l’elemento esaminato non sia riconducibile a nessuna delle famiglie definite, il programma provvede ad introdurre una nuova famiglia, il cui capostipite è rappresentato dal nuovo elemento.
Come anticipato nel capitolo precedente, tale modulo può essere applicato correttamente alla classificazione di elementi cilindrici e prismatici; nel caso dei pezzi 3D è stata definita un’apposita metodologia di gestione che tiene conto delle particolari caratteristiche tecnologiche e morfologiche di tali complessi elementi.
In fase d’introduzione di un nuovo elemento il programma provvede alla classificazione sulla base di alcune domande poste all’utente, che successivamente può selezionare, dal ciclo di lavorazione di riferimento relativo alla famiglia di appartenenza, le operazioni necessarie alla realizzazione del pezzo esaminato.
L’utente, consultando l’archivio proprio della famiglia di appartenenza, è in grado di elaborare, oltre al ciclo di lavorazione, la lista utensili ed i corrispondenti parametri di taglio ottimizzati.
Inoltre il programma è in grado di calcolare un preventivo del costo delle lavorazioni basato sui dati raccolti nell’archivio relativamente agli altri pezzi della famiglia: in tal modo vengono forniti all’utente due valori, corrispondenti al costo massimo ed al costo minimo, entro i quali è compreso il costo finale dell’elemento esaminato.
Fig.7.1 Schermata del programma PRO-CAPP
Sulla base delle istruzioni fornite dal ciclo di lavorazione e dalla relativa lista utensili il personale tecnico è in grado di avviare la lavorazione dell’elemento; inoltre, durante l’esecuzione delle operazioni, è possibile raccogliere ulteriori dati ed informazioni da inserire nell’archivio tecnologico della famiglia di appartenenza in modo da arricchire il patrimonio di conoscenze dell’azienda.
L’operatore, tramite l’impiego del modulo di gestione delle famiglie di pezzi, può quindi elaborare rapidamente il ciclo di lavorazione e la relativa lista utensili, oltre che il preventivo del costo di lavorazione; tuttavia, al fine di individuare e localizzare gli utensili ed i dispositivi accessori da impiegare, è fondamentale il ricorso al modulo predisposto per la gestione degli utensili, i cui contenuti sono descritti nei successivi paragrafi.
7.3. Il modulo di gestione utensili
Il programma PRO-CAPP è stato realizzato in modo da costituire un valido supporto per il personale tecnico nello svolgimento delle numerose e complesse attività connesse alla gestione degli utensili; le funzioni disponibili consentono di eseguire le seguenti operazioni:
• realizzazione dell’archivio utensili; • creazione guidata della scheda utensile; • registrazione delle lavorazioni effettuate; • localizzazione dell’utensile;
• aggiornamento dei dati di lavorazione.
Com’evidenziato nei capitoli precedenti, il corretto impiego del programma richiede l’adozione di un opportuno sistema d’identificazione dei vari componenti presenti in officina che consenta di conseguire un efficace monitoraggio, garantendo la disponibilità di dati aggiornati ed affidabili.
A tal fine è stato introdotto il sistema d’identificazione descritto nei capitoli 5 e 6, basato sull’impiego di transponders collocati sul portautensile di ciascun utensile completo impiegato in officina.
Il primo passo verso la costituzione del sistema di gestione ideato e descritto nei capitoli precedenti si fonda sulla realizzazione dell’archivio utensili; tale operazione consiste nella creazione delle schede relative a ciascun utensile o dispositivo accessorio presente in officina.
All’interno della scheda l’utente inserisce il codice di identificazione del componente interessato; tale codice viene registrato anche sul transponder fissato al portautensile dell’utensile completo in modo da garantirne l’individuazione tramite un dispositivo di “Scrittura / Lettura”.
Il sistema d’identificazione adottato provvede automaticamente ad aggiornare sulla scheda il campo relativo alla posizione occupata in magazzino, al fine di consentirne la localizzazione in caso di necessità.
Tramite il modulo di gestione utensili il programmatore è quindi in grado di localizzare in tempo reale gli utensili selezionati; risulta possibile controllare se un determinato componente è momentaneamente impiegato a bordo macchina o se invece è collocato in uno dei magazzini e quindi disponibile per iniziare una nuova lavorazione.
Occorre infine evidenziare l’opportunità di registrare ed aggiornare l’insieme di lavorazioni effettuate dal singolo utensile, insieme ai corrispondenti parametri di taglio ottimizzati ed alla durata di ciascun’operazione; tale funzione consente di arricchire continuamente il contenuto di dati ed informazioni raccolti nell’archivio, rendendoli disponibili per le applicazioni successive.
Inoltre, sulla base della durata delle lavorazioni svolte, è possibile eseguire una stima affidabile della vita utile residua del singolo utensile secondo la procedura indicata nel Capitolo 4.
La schermata iniziale del programma presenta le varie funzioni disponibili; per accedere al sottomenù della funzione desiderata è sufficiente cliccare sulla casella corrispondente. Nei paragrafi successivi sono descritte in maniera dettagliata le varie operazioni eseguibili dal programma, insieme alle corrispondenti modalità di utilizzo e ad alcune schermate dimostrative.
7.4. Creazione dell’archivio utensili
La realizzazione del database contenente le caratteristiche tecnologiche e logistiche relative a ciascun utensile o componente accessorio può essere compiuta tramite la funzione “Inserimento nuovo utensile in magazzino” visibile nella schermata “Gestione utensili “.
Fig.7.2 Menu gestione utensili
Tale funzione permette di inserire all’interno dell’archivio un nuovo componente, guidando l’utente nella definizione delle caratteristiche e delle informazioni necessarie alla catalogazione.
In particolare occorre indicare la tipologia del componente esaminato, le dimensioni principali, il materiale costitutivo ed il tipo d’attacco; successivamente l’utente può indicare la postazione assegnata all’interno del magazzino, oltre che il codice d’identificazione.
Figura 7.3 Tabella utensile; caratteristiche geometriche.
In base alle caratteristiche indicate dall’utente, il programma crea all’interno dell’archivio una tabella connessa al componente inserito, nella quale sono registrati i dati morfologici e tecnologici.
Tale tabella, nel caso sia riferita ad un utensile, è suddivisa in due parti distinte; nella prima (Fig 7.3) sono riportate le caratteristiche geometriche, il codice d’identificazione e le informazioni relative all’ubicazione, corredati da un’immagine raffigurante il componente e le quote principali; in particolare, come mostrato nella figura sottostante, è possibile visualizzare anche le lavorazioni eseguibili ed i materiali lavorabili.
La seconda parte della tabella (Fig 7.4), accessibile spuntando la casella “ Parametri di taglio”, consente di inserire, per ciascuna lavorazione eseguibile, i corrispondenti dati di taglio; l’utente può registrare la tipologia di lavorazione (sgrossatura, semifinitura, finitura), il materiale lavorato ed i parametri di taglio ottimizzati (solitamente sono adottati la velocità di rotazione e l’avanzamento).
Figura 7.4 Tabella utensile; caratteristiche tecnologiche.
In seguito alla catalogazione dell’insieme dei componenti impiegati in officina il programma rende rapidamente disponibili i dati tecnologici e logistici registrati; l’utente è quindi in grado di effettuare in maniera semplice le operazioni di selezione e di ricerca degli utensili più indicati per l’esecuzione della generica lavorazione esaminata.
A tal fine il modulo di “Gestione utensili” prevede la funzione “Ricerca utensile” (Fig 7.5) che guida l’utente nella fase di selezione dell’utensile tenendo conto delle caratteristiche della lavorazione che occorre svolgere.
Figura 7.5 Funzione “Ricerca utensile”.
La ricerca all’interno dell’archivio avviene selezionando la famiglia di lavorazioni interessata e successivamente l’eventuale sottofamiglia (ad esempio è possibile scegliere la famiglia delle fresature e fra queste il sottogruppo delle fresature di spianatura); inoltre l’utente indica nell’apposito campo il materiale da lavorare.
Nel caso che il personale desideri restringere la ricerca ad utensili di dimensioni comprese entro determinati valori, è possibile indicare i limiti superiore ed inferiore all’interno dei quali effettuare la selezione, in modo da limitare il numero di elementi elencati (Fig 7.6).
Figura 7.6 Menu “Ricerca utensile”.
Il programma ricerca tutti gli utensili disponibili in grado di eseguire la lavorazione indicata e ne visualizza l’elenco, riportando per ciascuno le principali caratteristiche tecnologiche, il codice identificativo e la postazione occupata.
Selezionando dall’elenco un componente il programma riporta la corrispondente tabella, al fine di presentare l’insieme di dati ed informazioni registrati durante la precedente fase di catalogazione.
Figura 7.7 Risultato della ricerca.
Come visibile dalle figure riportate, il programma presenta un’immagine per ciascun utensile selezionato in modo da visualizzarne chiaramente le caratteristiche tecnologiche e le dimensioni; l’utente può quindi fare affidamento su un valido supporto che permette di svolgere in maniera rapida ed efficiente le operazioni di confronto fra i vari utensili disponibili, garantendo la determinazione di quello più opportuno per la lavorazione esaminata.
Inoltre il programma adottato consente di visualizzare le indicazioni relative alle lavorazioni eseguite ed all’ubicazione che sono state registrate all’interno delle tabelle degli utensili selezionati; tali informazioni permettono il controllo delle movimentazioni e la valutazione della vita utile residua secondo le procedure definite nei successivi paragrafi.
Figura 7.7b Risultato della ricerca.
Occorre infine descrivere un’ulteriore funzione di notevole rilevanza, accessibile dal menù di “Gestione Utensili”; tramite il comando “Assembla Utensile” l’utente può realizzare utensili completi assemblando i componenti di base selezionati dall’archivio (Fig 7.8).
Il programma fornisce un importante supporto alla definizione dell’utensile completo grazie alla capacità di verificare la compatibilità dei componenti scelti dall’utente, evidenziando eventuali errori di assemblaggio; inoltre è prevista la possibilità di visualizzare le diverse parti al fine di semplificare ulteriormente le operazioni di montaggio.
In seguito alla realizzazione dell’utensile completo, l’utente può eseguirne la registrazione all’interno del database insieme alla corrispondente lista di componenti; successivamente è possibile indicare la localizzazione dell’utensile assemblato ed i parametri di taglio ottimizzati relativi alle varie lavorazioni eseguite.
Figura 7.8 Comando “Assembla Utensile”
La catalogazione degli utensili completi impiegati per la realizzazione degli elementi prodotti consente di rendere rapidamente accessibili i dati relativi all’insieme delle lavorazioni svolte; tali informazioni possono essere richiamate in qualsiasi momento dall’utente.
La ricerca di un utensile assemblato all’interno dell’archivio avviene in base ai criteri di scelta specificati dall’utente; il programma effettua la selezione degli utensili che presentano le caratteristiche richieste e ne visualizza la lista.
Spuntando uno degli utensili riportati è possibile richiamare l’insieme d’informazioni registrate in fase di archiviazione; l’utente, tenendo conto dei dati riportati derivanti da precedenti esperienze, risulta quindi in grado di selezionare dalla lista l’utensile completo più appropriato alla lavorazione esaminata.
7.5. Controllo delle movimentazioni
Nei capitoli precedenti è stato più volte evidenziato il fatto che negli ultimi anni i tempi legati all’attività di organizzazione degli utensili si sono notevolmente accresciuti a scapito dei tempi effettivi di lavorazione; l’origine di tale fenomeno è da ricercare nell’aumento della quantità di utensili impiegati nelle aziende manifatturiere, che ha reso sempre più difficoltose le operazioni di selezione e di localizzazione degli utensili presenti in officina. Al fine di superare tali difficoltà è fondamentale adottare un’efficiente metodologia per il controllo degli utensili, la cui realizzazione passa necessariamente attraverso l’impiego di un opportuno sistema di localizzazione.
In base a tali esigenze il programma è stato dotato della funzione “Localizzazione utensile” tramite la quale è possibile risalire rapidamente alla posizione occupata da un determinato componente, oltre che verificarne la disponibilità; i tempi ed i costi connessi alla ricerca degli utensili selezionati risultano quindi notevolmente ridotti, permettendo di conseguire un migliore sfruttamento delle risorse impiegate.
Il corretto utilizzo della funzione “Localizzazione utensile” richiede la catalogazione dei componenti che consiste nell’assegnazione ad ognuno del proprio codice d’identificazione; a questo punto i vari componenti codificati sono disponibili per essere impiegati dalle macchine utensili.
Al termine della lavorazione gli utensili completi possono essere trasferiti, dalla macchina CNC sulla quale sono stati impiegati, alla postazione originaria nel magazzino di provenienza; le stazioni lasciate libere a bordo macchina possono ospitare gli utensili destinati alle lavorazioni successive.
L’efficacia del sistema di monitoraggio dei componenti impiegati si fonda sul continuo aggiornamento dei dati riguardanti la localizzazione; è quindi fondamentale registrare in tempo reale, all’interno dell’archivio, i vari trasferimenti effettuati.
Al fine di rispondere a tale esigenza è stata prevista la funzione “Modifica localizzazione utensile” mediante la quale l’operatore può rapidamente aggiornare l’indicazione relativa alla posizione occupata dal singolo componente.
In base alle considerazioni svolte risulta evidente la necessità di disporre di dati attendibili e corretti poiché da questi dipende l’efficacia del monitoraggio degli utensili; l’impiego del sistema d’identificazione a radiofrequenza rende semplice e rapida l’operazione di aggiornamento dei dati e consente di evitare dannosi errori di trascrizione.
L’operazione di “Modifica localizzazione utensile” prevede che l’utente richiami l'utensile del quale occorre aggiornare il dato relativo alla postazione; innanzitutto è necessario indicare la tipologia di utensile .
Successivamente viene presentata all’utente una schermata in cui sono riportati i principali dati relativi all’utensile di cui si desidera modificare la postazione.
La selezione all’interno dell’archivio dell’utensile desiderato richiede l’inserimento del codice d’identificazione corrispondente; poiché generalmente la ricerca riguarda un componente appartenente ad un set di utensili destinati alla realizzazione di un determinato particolare, è stata prevista la possibilità di ricercare il codice utensile indicando i dati relativi alla lista utensili impiegata.
Tale operazione può essere richiamata dall’utente tramite il comando di ricerca del codice; indicando il codice del disegno del particolare ed il numero dell'utensile, il programma fornisce il codice d’identificazione desiderato.
Fra le varie caratteristiche riportate nella tabella dell’utensile selezionato è presente l’indicazione relativa all’ubicazione; l’utente può modificare tale indicazione semplicemente registrando il dato aggiornato che viene così memorizzato nell’archivio e reso disponibile per le successive ricerche dell’utensile.
7.6. Registrazione delle lavorazioni effettuate
Nei capitoli precedenti sono stati indicati i benefici derivanti dall’adozione di un registro contenente l’insieme di lavorazioni eseguite da ciascun utensile impiegato; sulla base dei dati raccolti è infatti possibile effettuare la scelta degli utensili più indicati per l’esecuzione di una determinata lavorazione, insieme ai corrispondenti parametri di taglio ottimizzati. Inoltre l’elenco delle operazioni eseguite permette di ottenere una valutazione sufficientemente attendibile della vita utile residua dell’utensile esaminato; occorre registrare il tempo delle lavorazioni eseguite, insieme ai corrispondenti dati di taglio (velocità di taglio, avanzamento, materiale lavorato).
L’impiego di tale metodologia consente di individuare, fra i vari utensili disponibili per realizzare una determinata operazione, quelli che hanno una vita residua tale da portarla a termine, riducendo così il numero d’interruzioni ed i tempi di lavorazione.
Risulta quindi evidente la necessità di registrare e rendere rapidamente disponibili i dati continuamente raccolti tramite il sistema di monitoraggio adottato; per rispondere a tali esigenze, il programma è stato dotato della funzione “Storico delle lavorazioni effettuate”. Tale funzione consente di creare, per ciascun utensile catalogato, una tabella contenente tutti i dati relativi alle lavorazioni eseguite; l’elenco può essere rapidamente aggiornato in modo da conseguire una corretta valutazione della vita utile residua dell’utensile corrispondente.
Inoltre, inserendo le nuove lavorazioni svolte ed i corrispondenti parametri di taglio ottimizzati, si arricchisce l’insieme di conoscenze tecnologiche a disposizione del personale, che quindi è in grado di ridurre i tempi legati alla fase elaborazione della lista utensili relativi a successivi elementi commissionati.
La funzione “Storico delle lavorazioni effettuate” prevede la possibilità di inserire una nuova lavorazione all’interno della tabella relativa all’utensile impiegato; il programma guida l’utente nella descrizione della lavorazione richiedendo i corrispondenti dati ed informazioni necessari alla registrazione all’interno dell’archivio.
Inoltre, nell’eventualità che il programmatore abbia la necessità di individuare l’utensile più indicato per eseguire una determinata lavorazione, è possibile effettuare una ricerca all’interno dell’archivio; il programmatore indica le caratteristiche principali della lavorazione esaminata (ad esempio fresatura di spianatura) ed un intervallo di valori relativi alle dimensioni dell’utensile da impiegare.
Seguendo tale procedura è possibile selezionare un insieme di lavorazioni fra le quali scegliere quella che presenta le maggiori analogie con la lavorazione esaminata, evitando di restringere la ricerca ad una geometria ben precisa, che potrebbe non essere ancora presente all’interno dell’archivio.
La figura sottostante riproduce il menù di ricerca che presenta i campi da riempire riguardanti la lavorazione esaminata; il programma effettua la ricerca all’interno dell’archivio e riporta gli utensili in grado di eseguire lavorazioni aventi le caratteristiche indicate dall’utente (fig. 7.9).
Il programma riporta per ciascun utensile selezionato i dati relativi ai parametri di taglio adottati, il codice d’identificazione dell’utensile e la sua ubicazione all’interno dell’officina. Tenendo conto di tali informazioni il programmatore può selezionare l’utensile più opportuno insieme ai corrispondenti parametri di taglio ottimizzati durante gli impieghi precedenti.
