Trasportatori meccanici fissi

I trasporti meccanici fissi sono dei sistemi di movimentazione per materiali tra punti fissi.

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I trasporti meccanici fissi sono dei sistemi di movimentazione per materiali tra punti fissi.

La loro posizione è determinata, in fase di installazione, in funzione delle esigenze di layout o della posizione di macchinari o di postazioni di lavoro.

Generalmente, sono disposti sul piano pavimento (per lo più all’interno dei fabbricati), anche se non mancano applicazioni su piani sopraelevati.

> TRASPORTATORI A RULLI E A CATENE

I trasportatori meccanici a rulli e a catene sono dei sistemi di trasporto continui utilizzati per la movimentazione di unità di carico o colli distinti.

La loro denominazione discende, come per gli altri trasportatori meccanici, dagli elementi mobili che sono a diretto contatto, e quindi sostengono, il carico movimentato.

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1. TRASPORTATORI A RULLI

I trasportatori a rulli consistono in una serie di rulli montati su apposite strutture portanti. Sono impiegati per il trasferimento e l’accumulo di colli rigidi dotati di un piano di appoggio regolare, il quale deve avere lunghezza tale da appoggiare consecutivamente su almeno due rulli al fine di evitare impuntamento tra due rulli. Sui materiali movimentati con un trasportatore a rulli si possono eseguire operazioni di vario genere, quali: montaggi, lavorazioni, imballi e pesature.

I trasportatori a rulli sono impiegati per la movimentazione di forme da fonderia lingotti e trafilati in acciaieria contenitori e palette, casse, colli in genere. Essi sono inoltre utilizzati come elementi di sostegno e di scorrimento nei trasportatori a nastro.

I rulli dei trasportatori sono costituiti da tubi in acciaio montati su cuscinetti a sfere. I cuscinetti sono a loro volta calettati su un albero di sostegno, fisso, che attraversa il rullo ed appoggia sulla struttura portante in vari modi.

I rulli devono essere scelti tenendo conto dell’impiego cui essi saranno destinati e delle condizioni ambientali e di funzionamento. Diverse sono le loro esecuzioni dal punto di vista della lubrificazione e del grado di protezione esterna. Per quanto riguarda la lubrificazione si hanno: rulli lubrificati in fase di costruzione, rulli muniti di ingrassatori e rulli a lubrificazione permanente.

Le strutture portanti dei trasportatori sono in genere costituite da una incastellatura in profili metallici.

Per i trasportatori a struttura orizzontale l’avanzamento del materiale avviene mediante spinta oppure con rulli comandati mediante: catene motorizzate che comandano la rotazione dei rulli nastri mobili che scorrono lungo la parte inferiore.

Quando le strutture portanti sono in pendenza ed i rulli sono “folli”, l’avanzamento del materiale sovrastante può avvenire per gravità È sufficiente una pendenza del 1-6% per assicurare l’avanzamento dei colli.

I trasportatori a rulli possono essere così suddivisi:

– trasportatori a rulli orizzontali: le strutture portanti sono disposte in piano, per cui il movimento dei materiali sui piani a rulli avviene solo a seguito di intervento dell’uomo o di un mezzo meccanico;

– trasportatori a rulli a gravità: la pendenza delle strutture portanti provoca l’avanzamento del materiale per gravità trasportatori a rulli motorizzati: la rotazione di tutti o di parte dei rulli è assicurata da motori, catene, nastri trasportatori a rotelle.

2. TRASPORTATORI A CATENE

I trasportatori a catene consistono in due o più catene mosse da ruote dentate collegate ad un gruppo motoriduttore. Il carico viene movimentato è appoggiato sulle catene.

I trasportatori a catene si integrano con altri sistemi di trasporto meccanici, quali quelli a rulli.

> TRASPORTATORI A NASTRO

I trasportatori a nastro sono impiegati per il trasporto continuo, in orizzontale od in pendenza, di materiali alla rinfusa e carichi leggeri. Si può introdurre una prima distinzione fra nastri trasportatori: in tela e gomma fibre naturali e sintetiche in acciaio in rete metallica.

I principali elementi costituenti un trasportatore a nastro sono: un nastro di sostegno del carico, una doppia serie di rulli, una puleggia motrice, una puleggia di rinvio ed una struttura metallica.

La struttura dei nastri di tela e gomma consiste essenzialmente in un nucleo di tele ed in una copertura. Il nucleo del nastro è costituito dalla sovrapposizione di due o più tele ed è rivestito sulla faccia superiore (portante il materiale trasportato), sulla faccia inferiore (aderente al tamburo di comando ed alla puleggia di rinvio) e lateralmente da uno strato di gomma-

I nastri in tela e gomma, senz’altro i più diffusi, sono adatti per il trasporto di materiali alla rinfusa, specie se si devono superare dislivelli. Sono stati realizzati trasportatori a nastro lunghi anche centinaia di metri. Rinforzando il nucleo tessile con cavi di acciaio si arriva fino ad alcuni km.

I nastri in rete metallica si prestano alla movimentazione di materiali dentro essiccatoi, raffreddatori, ecc. Tali nastri sono appoggiati su guide laterali ed eventualmente intermedie.

I nastri piani sono in fibre naturali e sintetiche od in acciaio ed idonei per materiali alla rinfusa o colli singoli in piccole quantità. I nastri concavi sono di tela e gomma ed idonei per portate elevate di materiali alla rinfusa.

> TRASPORTATORI A PIASTRE E A TAPPARELLE

I trasportatori a piastre sono costituiti da piastre sopportate da ruote e trascinate da due catene disposte ai lati.

Il movimento è assicurato da ruote dentate installate in corrispondenza della testata motrice. Sono noti anche come trasportatori Apron.

Le piastre hanno di solito un profilo tale da consentire la loro rotazione in corrispondenza delle testate e da impedire la caduta di materiale fra una piastra e l’altra. Gli Apron sono particolarmente adatti per il trasporto dei materiali pesanti ed abrasivi o a temperature elevate.

I trasportatori a tapparelle sono analoghi agli Apron, ma se ne differenziano per il fatto che le piastre, costituite da tavole di legno, plastica o lamiera (da cui il nome tapparelle) sono prive di risvolti e presentano interstizi fra l’una e l’altra. I trasportatori a tapparelle sono adatti per il trasporto di colli, sacchi, cassette.

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Principali tipi di carrelli

I carrelli sono mezzi di trasporto e di sollevamento discontinui.

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I carrelli sono mezzi di trasporto e di sollevamento discontinui: essi possono essere a traslazione manuale o motorizzata e si distinguono anche rispetto alla tipologia di sollevamento (piccolo/medio/grande sollevamento).

La classificazione dei carrelli in base al loro funzionamento è la seguente:

1. TRASLAZIONE MANUALE

· A 4 ruote una per ciascuna estremità pivottante

· Piattaforma mobile con timone a leva

· A 4 ruote di cui 2 pivottanti

· A 2 ruote

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2. TRASPORTATORI-ELEVATORI AZIONATI MANUALMENTE

· Transpallet: per movimentazione di pedane, palette e colli attraverso un piano di carico azionato con manopola o mediante pedale, comandato o con un dispositivo idraulico

3. TRASPORTATORI-ELEVATORI MOTORIZZATI

· Transpallet elevatore

· Carrello con forche a sbalzo

· Carrello elevatore a prese laterali

· Carrello a grande altezza: non è previsto sollevamento operatore al livello di prelievo, utilizzato per movimentazioni di unità di carico interne. Si muove su rotaie di contrasto o a campo magnetico, non circolano su piazzali esterni e non vanno su pendenze

· Carrello commissionatore con forche a sbalzo: consente picking e trasporto di unità di carico intere. Le forche hanno un movimento verticale rispetto alla cabina oltre che girevole e telescopico.

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BIM: Building Information Modelling

La tecnologia BIM permette di costruire digitalmente un edificio con un modello virtuale accurato e completo.

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La tecnologia BIM permette di costruire digitalmente un edificio con un modello virtuale accurato e completo. Il modello contiene informazioni necessarie alla costruzione ed alla gestione del processo edilizio. Inoltre, in questo, sono presenti una serie di funzioni che permettono il monitoraggio del ciclo di vita dell’edificio, fornendo le basi per la fattibilità dell’opera, la gestione dei ruoli e le interrelazioni di un team di progetto.

Il modello generato dal computer contiene tutte le informazioni grafiche e tabellari per la progettazione, la costruzione e l’esercizio dell’edificio.

Le caratteristiche del BIM sono le seguenti:

  • i componenti dell’edificio sono rappresentati digitalmente e correlati con le relative informazioni
  • contiene dati sul comportamento di ciascuna delle parti dell’edificio
  • i dati sono coerenti e non ridondanti: ogni loro modifica all’interno di un componente viene immediatamente visualizzata in tutte le viste del componente stesso

Andiamo ora ad analizzare tutte le principali funzioni del BIM:

  1. PROGETTAZIONE: per progettare le parti architettoniche, strutturali, gli impianti, oltre alla zona circostante l’edificio
  2. ESTRAZIONE DI DISEGNI 2D: derivare dal modello disegni 2D aggiornati
  3. QUANTITA’ TAKE-OFF: estrazione delle quantità durante la fase di offerta e per gli acquisti durante quella di costruzione
  4. STIMA DEI COSTI: collegando prezzi a quantità è possibile valutare i costi
  5. COSTRUZIONE: gestione della sicurezza e studio del layout di cantiere, pianificazione della costruzione, controllo delle sequenze di installazione dei componenti, revisioni di costruibilità e stato di costruzione
  6. CONTROLLO DEL PROGETTO
  7. ANALISI: simulazione delle prestazioni del ciclo di vita dell’edificio, analisi strutturali, impiantistiche, energetiche, acustiche e di illuminazione
  8. SUPPORTO ALLE DECISIONI: studio di alternative differenti confrontando parametri di funzionalità e costi. Utile per decisioni sugli investimenti
  9. VISUALIZZAZIONE E COMUNICAZIONE: modello 3D utile per la comprensione di soluzioni progettuali, creazione di animazioni e render
  10. FACILITY MANAGEMENT: supporto durante il funzionamento e la manutenzione dell’edificio

La tecnologia BIM permette una migliore comprensione, visualizzazione e risoluzione dei problemi grazie alle rappresentazioni 3D, rapide e pragmatiche. La condivisione delle informazioni consente di avere processi più rapidi ed efficaci.

Inoltre grazie a questa tecnologia molte aziende hanno potuto usufruire di una stima con una precisione entro il 3% per i costi di progetto, oltre a consentire la consegna dello stesso con una riduzione dei tempi stimata intorno al 7%.

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LEAN Production: strumenti

Il noto approccio “Lean” si serve di diversi strumenti per raggiungere i propri obiettivi

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Il noto approccio “Lean”, ovvero un flusso produttivo ed informativo snelli ed essenziali, si serve di diversi strumenti per raggiungere i propri obiettivi:

  • VALUE STREAM MAP (VSM): si focalizza sulla progressiva generazione di valore per il cliente e non sulla visualizzazione delle attività e dei flussi produttivi delle parti e dei componenti movimentati
  • FUTURE STREAM MAP: è la VSM TO BE, a partire dalla current state map si vuole abbattere il tempo/costo non a valore aggiunto ed identificare/controllare in ogni fase del processo ogni potenziale perdita di valore
  • 5 WHYS: tecnica d’indagine semplice che mira a trovare rapidamente la causa ultima di un problema. Si basa sul ripetere 5 volte la domanda <perché?> alle soluzioni intermedie prospettate
  • 5 S: Separare, Ordinare, Pulire, Standardizzare e Disciplina (Shitsuke)
  • SPAGHETTI CHART: per visualizzare flussi fisici di materiali, persone, informazioni e documenti, in modo da individuare sprechi relativi ad attese, trasporto e movimenti (incrocio tra flussi)
  • METODO A3: metodologia di problem solving come report. A SX di questo report si illustra la situazione corrente (con utilizzo di 5 Whys), a DX troviamo il piano di implementazione per il futuro (contromisure con le 5 S)

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Elementi di studio del Plant Layout

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Lo studio sistematico delle possibili soluzioni di plant layout viene condotto prendendo in esame i tipi delle lavorazioni, i possibili sistemi di trasporto interno ed i posti di lavoro.

TIPI DI LAVORAZIONI
Per quanto concerne i tipi di lavorazioni distinguiamo 2 casi:

  1. Lavorazioni in serie o in linea: produzione di grandi partite dello stesso prodotto, la successione delle operazioni è sempre la stessa, ovvero la successione delle operazioni produttive.
  2. Lavorazioni a piccoli lotti o per commesse: produzione di numerosi prodotti in piccole quantità, la successione delle operazioni cambia da una lavorazione all’altra e si ha un layout per lavorazioni specializzate ovvero per reparti.

SISTEMI DI TRASPORTO INTERNO
Dopo aver determinato i lotti di produzione e dopo aver scelto i macchinari occorrenti, si considerano i volumi o i pesi dei materiali da movimentare. Ciò consente di scegliere i mezzi di contenimento ed i sistemi di trasporto idonei alla movimentazione dei materiali, al loro deposito e all’alimentazione dei posti di lavoro. Ad ognuno dei sistemi di trasporto interno corrisponde una diversa sistemazione di macchinari e degli impianti, dei reparti e dei magazzini.

POSTI DI LAVORO
Definiti il tipo di lavorazione e noti i sistemi di trasporto interno dei materiali, lo studio di layout sposta la sua attenzione sulla disposizione dei singoli posti di lavoro. I princìpi cardine di questa fase dello studio sono quelli di economia dei movimenti e sono:

  • Movimenti semplici di mani e braccia
  • Collocazione fissa di utensili e materiali
  • Utensili e materiali vicini e di fronte all’operatore
  • Evitare lavoro in piedi
  • Minimizzare gli sforzi
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Il Takt Time

Il Takt Time è il tempo medio tra l’inizio della produzione di un’unità e della sua successiva.

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Il Takt Time è il tempo medio tra l’inizio della produzione di un’unità e della sua successiva: tale delta tempo è impostato in modo da soddisfare in maniera puntuale la domanda del cliente.
Ad esempio, se un cliente desidera 10 unità a settimana, quindi, data una settimana lavorativa di 40 ore e un flusso costante attraverso la linea di produzione, il tempo medio tra gli inizi della produzione dovrebbe essere di 4 ore (in realtà dovrebbe essere inferiore perché bisogna tenere conto di variabili come i fermi macchina e le interruzioni dei dipendenti retribuite pianificate).


Il Takt Time riflette semplicemente il tasso di produzione necessario per soddisfare la domanda: nell’esempio precedente, indipendentemente dal fatto che siano necessari 4 minuti o 4 anni per produrre il prodotto, il Takt Time è basato sulla richiesta del cliente.


Se un processo o una linea di produzione non sono in grado di produrre in tempo utile, per correggere il problema sono necessari livellamento della domanda, risorse aggiuntive o reingegnerizzazione del processo.

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Principali tipi di Layout di uno stabilimento produttivo

Parola chiave è funzionalità…

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In base alla disposizione ed al posizionamento di massima dei centri di lavoro in uno stabilimento produttivo si possono individuare 4 tipologie di layout:


1. LAYOUT PER PRODOTTO
Caratteristico delle industrie manifatturiere di produzioni di grande serie, ogni area dello stabilimento è destinata alla produzione di un solo prodotto o di prodotti similari.
L’operazione di trasformazione dei semilavorati ha un contenuto grado tecnologico.
Le dimensioni dei particolari e delle postazioni di lavoro sono piuttosto limitate.


2. LAYOUT PER PROCESSO
Le lavorazioni simili, o comunque dello stesso tipo, vengono riunite in un unico reparto.
E’ particolarmente indicato per produzioni in modeste quantità ed utile quando i prodotti hanno cicli di fabbricazione differenziati.


3. LAYOUT A PUNTO FISSO
I materiali, o il componente principale del prodotto, rimangono in una posizione prefissata nello stabilimento, mentre gli attrezzi, i macchinari, il personale e i sotto-componenti confluiscono verso tale posizione. Tra i vantaggi principali ci sono l’ampliamento delle capacità professionali e responsabilizzazione dei dipendenti, la flessibilità sulla varietà dei prodotti e gli investimenti di capitale nel layout minimi.
Questa tipologia schema è adatto per la produzione di oggetti voluminosi e pesanti (macchine utensili, aerei, navi).


4. LAYOUT A ISOLE
Riunisce in un unico spazio tutte le lavorazioni su una famiglia di prodotti, con un flusso di un solo pezzo per volta. Le attrezzature vengono disposte su ruote per permettere facili permutazioni tra un’isola e l’altra. Tutti i servizi (energia elettrica, aria compressa, acqua, vapore) sono disposte sopra i macchinari con connessione a mezzi flessibili, riducendo l’ingombro a pavimento.
Tale layout favorisce la cosiddetta Lean Production.

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Layout di uno stabilimento produttivo

Posizionamento dei vari elementi…

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Il layout di uno stabilimento produttivo è la disposizione plano-altimetrica dei macchinari, degli impianti, degli addetti e dei materiali.

La definizione del plant layout comprende la progettazione della disposizione ottimale delle attrezzature industriali (manodopera, macchinari, scorte, trasporti interni e tutti i servizi accessori) e delle strutture atte a contenere e proteggere quest’ultime.

Le occasioni da cui scaturisce la necessità di studio di un layout sono generalmente:

  • Riprogettazione parziale o totale del prodotto
  • Messa in linea di un prodotto nuovo
  • Sensibili variazioni della domanda
  • Obsolescenza delle attrezzature esistenti
  • Eccessiva frequenza di infortuni sul lavoro
  • Ambiente di lavoro insoddisfacente
  • Variazioni nell’ubicazione o nella concentrazione dei mercati
  • Riduzione dei costi

Le modifiche al layout si possono distinguere in 2 macro-categorie, quelle “Brown field” (modifiche/trasformazioni parziali di un layout esistente) e quelle “Green field” (costruzione di un nuovo stabilimento).

Il layout ottimale deve soddisfare le esigenze tecnico-economiche complessive dell’azienda. Gli obiettivi di un layout ottimale sono:

  1. Semplificare il processo produttivo (grado di utilizzo, ritardi di produzione, scorte, manutenzione)
  2. Ridurre al minimo i costi del trasporto dei materiali
  3. Ridurre al minimo le scorte di produzione ed i materiali immagazzinati
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Elementi per la scelta del terreno di un Impianto Industriale

Cosa abbiamo a disposizione?

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Una volta individuato il territorio in cui ubicare l’Impianto Produttivo (https://bit.ly/3awIeh6) la scelta del terreno è influenzata dai seguenti elementi:

  • Interventi pubblici a favore di determinate aree (es. incentivi allo sviluppo industriale o servizi)
  • Vie di comunicazione (es. vicinanza a svincoli stradali)
  • Disponibilità di acqua
  • Esposizione ai venti
  • Condizioni ed estensione del terreno (es. caratteristiche e composizione del terreno, posizione rispetto ai corsi d’acqua)
  • Servitù di utilizzo o di passaggio
  • Presenza di aziende complementari ausiliarie

Le dimensioni del terreno variano in funzioni di quelle dello stabilimento che si desidera costruire:

  • Stabilimenti di piccola dimensione ci dovranno essere 10-20 m2/operaio
  • Stabilimenti di media dimensione (industrie meccaniche, automobilistiche, del legno) 150-200 m2/operaio
  • Stabilimenti di grande dimensione (industrie siderurgiche) 400-500 m2/operaio

Da evidenziare ulteriori 2 aspetti, cioè il rapporto ottimale tra i lati stimato 2 a 1 e l’area totale del sito pari a 3 volte la superficie coperta inzialmente.

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Metodi di scelta dell’ubicazione di un Impianto Industriale

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La localizzazione di un Impianto Industriale può essere determinata attraverso diverse metodologie, vediamo le principali:

  • METODO DEL PUNTEGGIO

Tale approccio per la scelta dell’ubicazione è assoggettato ai seguenti steps di esecuzione:

  1. Elencare tutti i fattori ritenuti importanti
  2. Assegnare un peso a ciascun fattore indicante la sua influenza sulla scelta dell’ubicazione
  3. Assegnare una valutazione numerica, in relazione al fattore considerato, a ciascuna delle ubicazioni alternative
  4. Calcolare il punteggio tramite il prodotto del peso per la valutazione numerica
  5. Scegliere l’ubicazione con il massimo punteggio
  • METODO IN BASE AI COSTI

Con questo metodo, invece, si opera il procedimento qui presentato:

  1. Elencare tutti i costi di costruzione, in modo da considerare l’investimento complessivo (oppure individuare solo le voci di costo differenti tra le alterinative
  2. Elencare i costi di gestione annui
  3. Comparare tali valori oppure inserirli in un metodo di valutazione della redditività degli investimenti
  4. Scegliere l’ubicazione con il valore più vantaggioso

Quando le differenze nei costi di investimento e di esercizio sono contrastanti, occorre passare ai costi fissi di esercizio attraverso le rate di ammortamento annuali.

In conclusione si esegue il confronto sulla base dei costi totali annui di esercizio delle soluzioni in lizza.

  • METODO DEI COSTI DI TRASPORTO
    La posizione dell’impianto è influenzata dai costi di trasporto rispetto ai punti di destinazione dei prodotti in uscita (semilavorati o finiti) verso i clienti.
    La scelta dell’ubicazione viene eseguita in base al criterio di minimizzazione dei costi di trasporto esterni.
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