Bilanciamento del carico sulle linee di assemblaggio propulsori

Bilanciamento delle linee di assemblaggio propulsori

Come tutte le aree della produzione automotive, anche gli stabilimenti di assemblaggio dei gruppi motopropulsori devono adattarsi alle esigenze della produzione multi-modello, tenere il passo con la rapida evoluzione delle tecnologie e far fronte alle fluttuazioni della domanda.

Più gli stabilimenti di assemblaggio sono veloci a risolvere i colli di bottiglia sulla linea o a effettuare le conversioni da un modello all'altro, più la redditività aumenta.

In qualsiasi operazione di assemblaggio, il segreto delle prestazioni è un'efficiente distribuzione delle attività automatizzate e manuali nelle stazioni di lavoro. Idealmente, ci dovrebbe essere un flusso continuo da un'attività all'altra, e non ci dovrebbero essere operatori inattivi o sovraccarichi di lavoro in nessun punto del processo.

Ma su linee di assemblaggio di gruppi motopropulsori che possono essere lunghe anche 200 metri e prevedere 150-250 operazioni diverse, può essere difficile raggiungere una distribuzione ottimale dei carichi di lavoro.

Identificare i colli di bottiglia

Esistono vari fattori che possono provocare squilibri anche su una linea ben progettata. Ad esempio, una variazione della velocità della linea o le richieste dei clienti nella produzione giornaliera, oppure un cambiamento di modello possono avere un impatto sproporzionato sulle stazioni di lavoro. 

Ovviamente, la prima cosa da fare per correggere lo squilibrio consiste nell'individuare il collo di bottiglia. I “Time Study” sono stati considerati per decenni il metodo di elezione da questo punto di vista.

Negli anni in cui lavoravo negli impianti di assemblaggio dei gruppi motopropulsori ho partecipato a molti Time Study basati sull'osservazione e sul cronometraggio per l'acquisizione dei dati. Naturalmente, questi metodi possono spaventare gli operatori e influenzare le abitudini di lavoro,

pertanto il rischio è che i dati raccolti non rispecchino le caratteristiche tipiche delle operazioni.

Oggi però abbiamo a disposizione dei software di monitoraggio che funzionano in incognito e forniscono informazioni in tempo reale sullo stato e sui tempi di ciascuna attività, oltre al tempo ciclo totale della stazione di lavoro. Queste informazioni permettono ai process manager dell'impianto di analizzare le attività delle stazioni di lavoro e di riassegnarle in maniera più efficace.

Il problema con il controllo di zona

Quindi si tratta di riequilibrare la linea basandosi sul processo più efficiente individuato. Negli impianti con un'architettura tradizionale basata sul controllo di zona, riequilibrare la linea può essere un compito complesso e costoso. 

Nel caso degli assemblaggi tipici, ogni zona ha un solo PLC che controlla la sezione corrispondente del trasportatore e tutte le stazioni di lavoro manuali connesse. Ogni stazione di lavoro automatizzata ha un proprio PLC che esegue una logica indipendente per le proprie funzioni ed è integrato con il controllore di zona.

Per riassegnare o modificare un'attività manuale, un tecnico addetto alle macchine deve accedere al programma del PLC utilizzato per la zona e analizzarlo per modificarlo. Dopodiché si procede al riattrezzaggio dell'hardware della linea e al debug del codice, infine si devono eseguire dei test e attività di validazione.

Tutto il processo di riprogrammazione e bilanciamento di una linea può richiedere anche due settimane e molte di queste attività devono essere svolte al di fuori dell'orario di lavoro o nei weekend, pertanto sono retribuite come straordinari.

Controllo più distribuito + sistema di configurazione = più flessibilità

La prima cosa da fare per ottimizzare il processo consiste nell'adottare un approccio più distribuito per il controllo della linea di assemblaggio. In un'architettura molto distribuita, ogni stazione di lavoro manuale ha il proprio PLC, indipendente dal controllore o dai controllori del trasportatore. Ogni stazione di lavoro automatizzata ha anche il proprio PLC che esegue una logica indipendente per tutte le funzioni.

Con un'architettura più distribuita è possibile utilizzare strumenti di configurazione che permettono di riequilibrare il carico di lavoro delle stazioni di lavoro manuali senza eseguire la riprogrammazione.

Come funziona?

In primo luogo, ogni stazione di lavoro manuale e automatizzata deve contenere la stessa struttura fondamentale del PLC. La logica è identica per tutte le stazioni manuali, e tutte le funzioni sono disponibili su tutte le stazioni di lavoro manuali. Dal momento che le definizioni relative a tutte le attività possibili sono contenute nel file master sotto forma di libreria standard, cambiano solo i parametri di ogni nuova attività che viene selezionata o riassegnata.

Non sono richiesti interventi di programmazione.

Una linea di assemblaggio configurabile per gruppo motopropulsore può anche comprendere stazioni dedicate a operazioni specifiche, che possono essere by-passate o utilizzate a seconda della sequenza di assemblaggio del lotto di produzione del momento. Potendo selezionare o deselezionare intere stazioni di lavoro, è raro che si renda necessario il riattrezzaggio dell'hardware della linea. 

Utilizzando uno strumento di progettazione e configurazione come Rockwell Automation® Production Performance Builder (PPB), i tempi richiesti per il bilanciamento di una linea di assemblaggio per gruppi motopropulsori si riducono sensibilmente. La riconfigurazione della linea infatti può anche essere svolta durante interventi programmati o nelle pause pranzo.

E il fatto di avere una linea di assemblaggio configurabile si traduce anche in una riduzione dei costi operativi complessivi. Lo strumento di progettazione e configurazione è vantaggioso anche per i produttori di macchinari per l'assemblaggio del gruppo motopropulsore, poiché favorisce la ripetibilità della progettazione e un dimensionamento corretto del sistema sin dall'inizio. 

Leggete altre informazioni sulla flessibilità dei sistemi di produzione e assemblaggio dei gruppi motopropulsori.

David Rimmell
Pubblicato 8 Gennaio 2018 Da David Rimmell, Automotive Industry Consultant, Powertrain, Rockwell Automation
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