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Impianti industriali e gestione della produzione > Configurazione in linea > Flashcards

Configurazione in linea Flashcards

1
Q

Caratteristiche principali

A
  • come le celle, gruppi di macchine dedicate ad una singola famiglia di prodotti
  • ogni gruppo è autonomo rispetto agli altri
  • A differenza delle celle, i prodotti di una famiglia, oltre a condividere le macchine, condividono la stessa sequenza di lavorazione
  • sistema di movimentazione è fisso
  • sistema fortemente automatizzato, spesso singolo operatore in ogni linea, con funzione di supervisione
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Q

tipi di linee

A
  • fabbricazione

- montaggio

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3
Q

linee di fabbricazione: punti di forza

A
  1. elevato tempo di saturazione: una linea ben progettata lavora per tutto il tempo disponibile, quando una macchina termina una lavorazione, inizia subito la successiva
  2. poco spazio occupato: macchine molto vicine, sistema compatto
  3. semplicità gestionale:
    a. problema sequenza lancio in produzione: ridotto perché relativo alla singola linea, indipendente dalle altre
    b. problema scelta fra macchine alternative: non esiste, non sono ammessi cicli alternativi
    c. problema sequenziamento sulla singola macchina: non esiste, corrisponde alla sequenza di lancio iniziale
    d. coordinamento tra linee diverse: non esiste, ogni linea si occupa di una famiglia diversa dalle altre
  4. ridotto fabbisogno di manodopera
  5. ridotto WIP, code spesso assenti
  6. ridotto tempo di attraversamento: sempre per l’assenza di code
  7. caratteristiche uniformi dei prodotti: è più semplice il controllo qualità, perché prodotti attraversano le stesse macchine, nella stessa sequenza; inoltre vengono effettuate misure a seguito della lavorazione, inviate al sistema di controllo che può agire in tempo reale per migliorare la lavorazione
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4
Q

linee di fabbricazione: punti di debolezza

A
  1. investimento iniziale elevato: dovuto alla elevata automazione del sistema, che deve essere progettato come una grande macchina, e ha quindi costo maggiore rispetto alle singole macchine
  2. scarsa flessibilità:
    a. mix: solitamente si lavora con lotti dello stesso prodotto, un prodotto alla volta
    b. volume: capacità produttiva è ben definita e difficilmente modificabile
    c. prodotto: per aggiungere un prodotto, questo dovrebbe condividere le stesse lavorazioni nella stessa sequenza della linea presente
    d. espansione: il progetto iniziale riguarda l’intera linea, aggiungere una macchina a posteriori è molto difficile
    e. percorso: il percorso è unico per tutti i prodotti della famiglia
  3. obsolescenza: dipende dal sistema nel suo complesso, non dalle singole macchine
  4. elevato tempo d’avvio: dovuto a scarsa flessibilità
  5. difficoltà di bilanciamento: problema fondamentale
  6. vulnerabilità ai guasti: se una macchina si guasta, l’intera linea si blocca
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5
Q

problema bilanciamento

A
  • Linea bilanciata se ogni stazione impiega lo stesso tempo di lavoro
  • Linea bilanciata permette maggiore capacità produttiva e numero inferiore di macchine, non presenta svantaggi: è fondamentale bilanciamento
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6
Q

Linee di assemblaggio: tipologie

A
  1. Linee stop and go
  2. 1 trasferimento sincrono: tutti i pezzi vengono trasferiti alla macchina successiva nello stesso momento
  3. 1.1 a cadenza (automatico): timer comanda spostamento
    vantaggio: capacità produttiva perfettamente definita, ogni tempo di ciclo esce un pezzo completo
    svantaggio: se montaggio è manuale c’è rischio di spostamento prima di completare l’operazione
  4. 1.2 a consenso (manuale): ogni operatore, al termine della propria operazione, dà consenso alla movimentazione. Quando tutti i consensi sono stati raccolti, avviene la movimentazione
  5. 2 trasferimento asincrono (automatico o manuale: BUFFER tra una stazione e l’altra permette accumulo di pezzi in attesa di lavorazione
    vantaggi: se il montaggio è manuale, le operazioni sono disaccoppiate e gli operatori possono impiegare tempi diversi senza problemi; se il montaggio è automatico sono possibili brevi interruzioni senza compromettere le stazioni successive
  6. Linee a trasferimento continuo: sistema di movimentazione si muove a velocità costante e bassa
    vantaggio: ogni operatore lavora su una lunghezza assegnata in modo da concedere ritardi, non è necessario buffer
  7. 1 operatori possono fermare la linea: provoca fermata di tutto il sistema, poco usata
  8. 2 operatori non possono fermare la linea: in questo caso è possibile non arrivare a completare il pezzo
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7
Q

Linee di assemblaggio: punti di forza

A
  1. elevata saturazione
  2. flusso di materiali razionale: ci sono due flussi ben ordinati: prodotti in corso di assemblaggio e componenti da assemblare
  3. ridotto WIP: code molto ridotte solo nei buffer
  4. sistema compatto
  5. facile addestramento della manodopera (assemblaggio manuale): operatore deve imparare operazioni semplici di breve durata
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8
Q

linee di assemblaggio: punti di debolezza

A
  1. difficile bilanciamento: presente in ogni caso, anche con buffer
  2. vulnerabilità ai guasti: buffer non sono fatti per assorbire lunghe pause per guasto ma solo brevi fermate. guasto blocca tutta la linea
  3. ridotta flessibilità
  4. elevato tempo di avvio di nuove produzioni
  5. lavoro ripetitivo (assemblaggio manuale) può portare a insoddisfazione dell’operatore
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9
Q

condizioni di applicabilità configurazione in linea

A
  1. famiglie di prodotti ben definite, per consentire flusso unidirezionale nelle stazioni
  2. volumi produttivi elevati, per giustificare investimento iniziale
  3. prodotti con ciclo di vita lungo, sempre per l’elevato investimento iniziale
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10
Q

dimensionamento: passi logici di progetto

A
  1. definizione del grafo delle precedenze, che mostra graficamente le dipendenze delle operazioni
  2. determinazione tempi di esecuzione delle singole operazioni: per lavori manuali si possono fare test con cronometro su operaio esperto, oppure usare metodi MTM (Motion Time Measurement), che consistono nella definizione di movimenti elementari, ciascuno con il relativo tempo di esecuzione; la lavorazione poi viene scomposta in movimenti elementari, la cui somma dei tempi dà il tempo di esecuzione stimato
  3. definizione tempo di ciclo: a partire dalla capacità produttiva richiesta dall’ufficio commerciale
  4. progettazione e bilanciamento della linea
  5. valutazione capacità produttiva effettiva
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11
Q

bilanciamento: vincoli

A
  • alle stazioni vengono assegnate operazioni elementari di durata non scomponibile
  • precedenze, tempo di ciclo
  • incompatibilità tra operazioni, per sicurezza, dimensioni dispositivi, dispositivi costosi in una sola stazione, impossibilità di esecuzione per la macchina
  • necessità o opportunità di riunire operazioni
  • spazio
  • impiego di più operatori, qualifica operatori
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12
Q

bilanciamento: obiettivi

A
  • problema del 1° tipo: problema tipico, dato il tempo di ciclo, si minimizza il numero di stazioni
  • problema del 2° tipo: molto meno frequente; dato il numero di stazioni, si minimizza il tempo di ciclo
  • minimizzazione tempo di inoperosità totale, definito come differenza tra tempo a disposizione della linea per un esemplare di prodotto, e tempo totale utilizzato
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13
Q

bilanciamento: massimo grado di saturazione imposto

A
  • si definisce grado di saturazione della stazione il rapporto tra somma dei tempi di lavorazione nella stazione e tempo disponibile (tempo di ciclo):
    GS = sum{i in S}ti / TC
  • per ogni stazione si impone GS < = Alpha, nel rispetto dei vincoli di precedenza, con Alpha compreso tra 0 e 1 da fissare a priori
  • metodo semplice, non garantisce ottimalità
  • soluzione non è unica e dipende dall’esperienza del progettista
  • scelta di Alpha: nel caso di montaggio automatico naturalmente = 1; per montaggio manuale si può porre < 1 per lasciare tempo per inevitabili rallentamenti; ha senso anche metterlo più basso nelle prime stazioni, per evitare blocchi dell’intera linea
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14
Q

bilanciamento: modello programmazione lineare

A

VARIABILI: xik={0,1} se operazione i eseguita nella stazione k, i=1,N k=1,K

FUNZIONE OBIETTIVO: minimo numero di macchine
min sum(i=1,N)(k=1,K) cikxik
cik tale che Ncik < = cik+1

VINCOLI:
- rispetto tempo di ciclo:
sum(i=1,N) xik*ti < = TC Vk
ti tempo esecuzione operazione i

  • operazioni eseguite in una e una sola stazione
    sum(k=1,K) xik = 1 Vi
  • rispetto precedenze operazioni
    xvh < = sum(r=1,h)xuh V(u,v) in IP (grafo precedenze)
  • impossibilità (eventuale) assegnamento operazioni u e v alla stessa macchina
    xuk + xvk < = 1 Vk V(u,v) in ZD insieme operazioni incompatibili
  • necessità (eventuale) assegnamento due operazioni u v alla stessa stazione
    xuk = xvk Vk V(u,v) in ZS insieme operazioni accoppiate
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15
Q

parallelismo

A

Nel caso di metodo del massimo grado di saturazione imposto
consiste nel duplicare una stazione; l’insieme di stazioni in parallelo va considerata con una unica entità, il cui tempo di produzione è da calcolarsi dividendo il tempo di ogni stazione per il numero di stazioni
utilizzo:
- se non riesce ad ottenere soluzione con minimo numero di stazioni, è possibile rendere alcune stazioni parallele
- se una operazione richiede tempo superiore al tempo di ciclo, è obbligatorio adottare soluzione in parallelo

altri vantaggi e svantaggi

  • il costo dei macchinari aumenta, da valutare impatto economico
  • a seguito di blocco, la linea non si ferma, continua a produrre grazie alla stazione in parallelo, anche se a minore capacità produttiva
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16
Q

valutazione capacità produttiva linea monoprodotto: passaggi

A
  1. calcolo Takt Time TT
    TT = TD / D
    TD : tempo disponibile
    D : domanda
  2. progettazione e bilanciamento linea, usando il takt time come limite minimo
  3. calcolo tempo di ciclo
    TC = max{TSk}
    TSk: tempo di lavoro stazione k
  4. calcolo effetto delle perdite:
    - difettosità
    - blocchi brevi
    - politica intervento operatore
    - guasti
17
Q

modello linea

A

modello linea, stazione, macchina, operatore

linea: sequenza di stazioni
stazione: coppia macchina operatore

18
Q

modello macchina

A

matrice [Mk]

  • colonne: ingresso (buono, difettoso non bloccante, difettoso bloccante)
  • righe: uscite (buono, difettoso non bloccante, difettoso bloccante)
  • celle: probabilità

dati
Xk: probabilità che pezzo buono esca difettoso
Yk: probabilità che pezzo buono esca bloccante

19
Q

modello operatore

A

matrice [Mo]

  • colonne: ingresso (buono, difettoso non bloccante, difettoso bloccante)
  • righe: uscite (buono, difettoso non bloccante, difettoso bloccante)
  • celle: probabilità

operatore può solo rilevare blocco; non può agire su pezzi buoni o non bloccanti

in caso di pezzo bloccante in ingresso, sono possibili diverse politiche di intervento

20
Q

politiche di intervento operatore

A
  • politica A: operatore sostituisce componente difettoso con uno buono, colonna [1 0 0]’
  • politica B: rimuove componente difettoso, colonna [0 1 0]’
  • politica C: rimuove assieme difettoso, colonna [0 0 1]’
21
Q

modello stazione

A

matrice Sk

[Sk] = [Ok] [Mk]

22
Q

modello ingressi

A 
[Ik] = [i1k i2k i3k]'
ingressi nella stazione k
i1k: probabilità buono
i2k: probabilità difettoso non bloccante
i3k: probabilità bloccante
23
Q

modello uscite

A 
[Uk] = [u1k u2k u3k]'
ingressi nella stazione k
u1k: probabilità buono
u2k: probabilità difettoso non bloccante
u3k: probabilità bloccante
24
Q

relazione ingresso uscita stazione

A

[Uk] = [Sk] [Ik]

25
Q

modello linea

A

[Ik+1] = [Uk]

[UN] = [u1N u2N u3N]

u1N: probabilità che pezzo esca buono dall’ultima stazione

26
Q

concetto tempo di ciclo equivalente

A

serve per considerare effetto dei blocchi

  • linea senza buffer
    TCeq = TC + sum(k=1,N) INTk*Yk

dove TC: tempo di ciclo
INTk durata intervento su macchina k
Yk probabilità blocco macchina k

  • linea con buffer
    TCeq = maxk{ TSk + INTk*Yk }

dove TSk tempo di lavorazione nella stazione k

27
Q

calcolo capacità produttiva effettiva

A

CPeff = 1/TCeq * u1N * Alinea

Alinea disponibilità della linea

28
Q

tasso utilizzazione operatore

A

valore utile per valutare interferenza uomo macchina

per un operatore che supervisiona K macchine:
GSop = sum(k=1,K) Yk*INTk/TCeq

29
Q

valutazione capacità produttiva linea multiprodotto: ipotesi

A
  • produzione a lotti, al cambio di lotto viene eseguito setup (ipotesi verosimile)
  • tempi di setup non dipendono dalla sequenza di produzione (ipotesi non sempre realistica ma necessaria per semplificare il modello)
30
Q

valutazione capacità produttiva linea multiprodotto: risultati

A
  1. percentuale pezzi buoni in uscita dalla linea
  2. tempi di impegno di ogni macchina, considerando tempi di lavorazione e microfermate
  3. capacità produttiva effettiva della linea
31
Q
  1. valutazione capacità produttiva linea multiprodotto: percentuale pezzi buoni in uscita
A
  • Xkj : probabilità che pezzo j lavorato nella stazione k sia difettoso
    Ykj : probabilità che pezzo j lavorato nella stazione k sia bloccante
  • definizione matrici [Mkj] , [Okj] , [Skj] = [Okj]*[Mkj] ,
    I[kj] , [Ukj] , per ogni prodotto j
    I[k+1,j] = U[kj]
32
Q
  1. valutazione capacità produttiva linea multiprodotto: calcolo tempo di utilizzo di ogni macchina
A
  • calcolo tempo atteso di blocco dato da macchina k per pezzo j:
    TBkj = sum(h=1,K) TinthjYhj in assenza di buffer
    TBkj = Tintkj    Ykj
  • Calcolo tempo di ciclo equivalente per ogni prodotto j:
    TCeqj = maxk{TSkj + TBkj}
  • calcolo tempo (secondi/anno) per produzione di pezzi j:
    Tj = sum(k=1,K) TCeqkj * Qj / u1Nj + TSUj*NLj

dove Qj quantità da produrre
u1Nj percentuale pezzi j buoni in uscita
TSUj tempo setup prodotto j
NLj numero lotti prodotto j

33
Q
  1. valutazione capacità produttiva linea multiprodotto: calcolo capacità produttiva effettiva
A
  • calcolo tempo necessario per tutto il mix :
    T = sum(j=1,M) Tj / Alinea
    Alinea disponibilità linea
  • CPeff = 1/T * 3600 * sum(j=1,M) Qj
34
Q

valutazione capacità produttiva linea multiprodotto: saturazione media operatore

A
  • saturazione operatore relativa a prodotto j:
    GSopj = sum(k) Tintkj * Ykj / TCeqj
  • saturazione media operatore:
    GSop = sum(j=1,M) Tj *GSopj / sum(j=1,M) Tj

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