L’innovazione nella Progettazione: il Caso Engineering Parte 1 · dell’ananas non modifica la...

KAEMaRT GroupPolitecnico di MilanoDipartimento di Meccanica

TRIZ: Un contributo allo sviluppo di principi e cr-Milano, 25 giugno 2004soluzione costruttive innovative 1/41

L’innovazione nella Progettazione:il Caso Engineering

Parte 1

KAEMaRT GroupPolitecnico di Milano

Dipartimento di Meccanica



OUTLINE

ContestoInnovazione di prodotto

Caso Tropical Food: Pelatrice Ananas

Innovazione di processoCaso Zanelli: Processo di produzione di componenti di un miscelatore

Conclusioni



CASO 1: INNOVAZIONE DI PRODOTTO

Azienda: TropicalTropical Food, PMI Area ParmenseFood, PMI Area ParmenseCaso di Studio: Pelatrice per ananas Pelatrice per ananas Il problema: i tamburi dentati richiedono continue sostituzioni, la prima dopo soli cinque mesi a fronte di una vita utile della macchina di quattro anni



Fase 1: Limiti ed obiettivi



MODELLO FUNZIONALE DEL PRODOTTO



MODELLO FUNZIONALE DEL PROCESSO



APPLICAZIONE STRATEGIE

Using the above modules will generate yourProblem Statement

Enter Parametersof Competing

Sys tems

Choose BaseSystem

Transfer PositiveFeatures

Feature Transfer

I want to find outthe key problems

and improveexisting system

I want to reduce partsand cost, this will most

likely cause radicalchanges

I have two (or more)competing systems and I

want to create a new systemwith better features

Product and Process Analysis Product and Process Analysis

FunctionModel

Trimming

Add components Introduce actions

Improve existing system Radical changes

Select problem to solve Concept list

Select problem to solve Concept list

FunctionModel

Add components Introduce actions



STRATEGIE INDIRETTE

Eliminando uno o più componenti:

Spostamento del taglio al di fuori della macchina

Cambiamento della spinta del frutto verso la lama

Eliminazione della dentatura



STRATEGIE DIRETTE (1/3)Effects:Softeningchimico-fisicodella buccia dell’ananas



STRATEGIE DIRETTE (2/3)Effects:Introduzione di una sostanza chimicamente attiva sulla buccia dell’ananas



STRATEGIE DIRETTE (3/3)Principles:Incrudimento superficiale della dentatura



ANALISI DELLE SOLUZIONI

separazione delle funzionitempi lunghimodifiche eccessive alla pelatrice

cambiamento della spinta del frutto intero verso la lama

tempi lunghimodifiche eccessive alla pelatrice

incrudimento superficiale della dentatura

costi eccessivisoftening della buccia dell’ananas

non modifica la pelatricerichiede semplici modifiche al ciclo

SOLUZIONE SCELTAsoftening chimico-fisicodella buccia dell’ananas con vapore, acqua bollente e bicarbonato di sodio



VERIFICA SPERIMENTALE

Obiettiviverifica dell’efficacia della soluzione sceltaindividuazione di tempi e modalità

Strumentazionedurometro

realizzazioneprocedura sperimentaleparametro da misurare

pentola a pressionestrumenti di misura



PROVE ESEGUITE

Frutto crudo (limiti del trattamento)Vapore: 2 s, 4 s, 6 s, 10 sBlanching: 4 s, 10 sBlanching con bicarbonato di sodio

10 s con 1, 5, 10 , 12 , 15 g/l di sale (max 12)5 s con 12 g/l di sale

Combinazione dei trattamenti più efficaci

TABELLA RIASSUNTIVA DEI POSSIBILI TRATTAMENTI

acerbo med.mat. maturo media soft %

B.5 3,16 3,56 3,94 3,55

soft%B.5 35,60% 32,30% 30% 32,00%

V.4 3,17 3,58 3,96 3,57

soft%V.4 36,00% 33,10% 30,70% 32,50%

C.1 3,12 3,51 3,91 3,51

soft%C.1 33,90% 30,50% 29,00% 30,50%

C.2 3,23 3,64 4,02 3,63

soft%C.2 38,40% 35,30% 32,80% 34,90%

C.3 3,20 3,62 4,00 3,60

soft%C.3 37,30% 34,60% 32,00% 33,80%LEGENDAB.5: blanching con 12 g/l di bicarbonato per 10 sV.4: vapore per 10sC.1: vapore per 2 s + blanching per 10 sC.2: vapore per 6 s + blanching con 12 g/l di bicarbonato per 5 sC.3: vapore per 2 s + blanching con 5 g/l di bicarbonato per 10 s



Problemi:Numerose varianti in catalogoScarsa automazioneNotevole impiego di manodoperaLunghi tempi di produzioneElevati costi di produzioneRicorso all’outsourcing

CASO 2: INNOVAZIONE DI PROCESSO

Realizzare un processo di produzione flessibile Realizzare un processo di produzione flessibile che riduca tempi ed impiego di manodoperache riduca tempi ed impiego di manodopera

Azienda: Zanelli S.r.L., PMI Area ParmenseCaso di Studio: Re-ingegnerizzazione del processo di produzione di una girante per miscelatori industriali



Simulations& Data analysis

ExecutionFlows

Information& Data flows

TO-BE 1 TO-BE 2 TO-BE n

IDEF0IDEF0IDEF0

IDEF3 IDEF3 IDEF3

Simul.Model

Simul.Model

Simul.Model

AS-IS

IDEF0

IDEF3

Simul.Model

Prob

lem

i

Sol.

1

Sol.

2

Sol.

n

Teoria TRIZPROBLEMAGENERALE

Principles SOLUZIONEGENERALE

MET

OD

OLO

GIA



MODELLO AS-IS (1/3)

Analisi del Processo AS-ISinterviste con gli esperti del processo

Raccolta dati sugli aspetti significativi per la re-ingegnerizzazione del processo (risorse, tempi di produzione)Identificazione dei problemi e possibili aree di intervento



Fase 1: Modello AS-IS (2/3)

A4

PiegareDenti

A1

TranciareLamiera

A5

PunzonareFreccia

A3

TranciareDenti

A2

Forare

Cesoia

Sfridi diLavorazione

Sfridi di Tranciatura

Sfridi di Tranciatura

Ordine diProduzione

AngoloPiegatura Denti

DimensioniQuadrato

Martello PunzoneMacchine Utensili

Necessitàdi Rilavorazione

Necessitàdi Rilavorazione

Necessità Rilavorazione

Tipo e Numero Denti

DiametroForo Centrale

Punzonatrice

Trapano

DiscoPiegato

DiscoDentellato

QuadratoForato

QuadratoLamiera

Fogliodi Lamiera

Manuale

GiranteCowless

Tempi morti per Tempi morti per attrezzaggioattrezzaggio



Fase 1: Modello AS-IS (3/3)

A41

AttrezzareMacchina

A42

PiazzareDisco

A45

Rimuovereil Pezzo

A43

PiegareDenti

A44

Girare ilPezzo

Necessità di Rilavorazione

Numero Denti

DiscoCompletamente

Piegato

Punzonatrice

Discoparzialmente piegato

Disco Prontoper Piegatura

MacchinaAttrezzata

Disco parzialmente piegato

DiscoDentellato

DiscoPiegato


A41

AttrezzareMacchina

A42

PiazzareDisco

A45

Rimuovereil Pezzo

A43

PiegareDenti

A44

Girare ilPezzo

Necessità di Rilavorazione

Numero Denti

DiscoCompletamente

Piegato

Punzonatrice

Discoparzialmente piegato

Disco Prontoper Piegatura

MacchinaAttrezzata

Disco parzialmente piegato

DiscoDentellato

DiscoPiegato




MODELLO FUNZIONALE DI PROCESSO



STRATEGIA ADOTTATA



Diverse strategie di Trimming per esplorare differenti possibili scenari:

Nuova operazione per il taglio e modifica dell’operazione piegatura in essereNuove operazioni sia per il taglio che per la piegaturaRiunire taglio e piegatura in un’unica operazione

TRIMMINGEliminazione di una o piEliminazione di una o piùù operazioni problematiche od insufficienti operazioni problematiche od insufficienti

attribuendone le funzioni ad altre attivitattribuendone le funzioni ad altre attivitàà



Taglio

Piegatura

Progressiva eliminazione delle interazioni meccaniche

PREDICTIONS



PRINCIPLES (CONTRADICTIONS)

“Versatility” increase “Device Complexity” increase

Mechanical interactions substitution

Parameter changes

“Loss of time” decrease “Device Complexity” increase

Multifunctionality



EFFECTS (Data Base Brevetti)

Riscaldamento con laser delle parti da piegare



IDENTIFICAZIONE SOLUZIONI

8 possibili soluzioni 8 TO-BE:3 con un’unica macchina per taglio e piegatura4 con due macchine distinte per le due fasi1 soluzione intermedia

Discussione con i tecnici Discussione con i tecnici ZanelliZanelli per giungere per giungere alla definizione di due nuovi processi alla definizione di due nuovi processi rere--ingegnerizzatiingegnerizzati



I PROPOSTA TO-BE

Due macchine distinteTaglio con Water jetPiegatura con doppio controstampo (PrincipleMultifunctionality)

A33

Piegare

A22

Tagliare

A11

Attrezzare lamacchina

A44

PunzonareFreccia

Ordine diProduzione

Object/

Foglio diLamiera

Object/

GirantiCowless

Object/

&J1

L7L6L5L4L3

L2

L1



II PROPOSTA TO-BE

Una sola macchina:Taglio LaserPiegtaura con Electromagnetic forming

Considerata per sviluppi futuri

A33

ProdurreGiranti

A11

Attrezzare lamacchina

A44

PunzonareFreccia

Ordine diProduzione

Object/

Foglio diLamiera

Object/

GirantiCowless

Object/

&J1

L6L5L4L3

L2

L1



Analisi What-if

Diversi lottiDiverse tipologie di cowless

Cutteeth

Bendteeth

AS-IS vs TO-BE



AS-IS vs TO-BE: Tempi di produzione

0123456789

10

Tem

po

di p

rod

uzi

one

(ore

)

50 Pezzi 30 Pezzi 20 Pezzi 6 Pezzi Lotti

AS-IS in azienda Prima Proposta Seconda Proposta

Prima proposta 34,7%Prima proposta 34,7%

Seconda proposta 61,2%Seconda proposta 61,2%



0123456789

10

Imp

ieg

o d

i man

odop

era

(ore

)

50 Pezzi 30 Pezzi 20 Pezzi 6 Pezzi Lotti

AS-IS in azienda Prima Proposta Seconda Proposta

Prima proposta 50,5%

Seconda proposta 79,8%

AS-IS vs TO-BE: Manodopera



CONCLUSIONI

L’approccio TRIZ è risultato essere un eccellente METODO per affrontare problemi di innovazione in modo sistematicoL’integrazione delle tecniche IDEF e della teoria TRIZ ha dimostrato di essere praticabile E’ possibile re-ingegnerizzare il processo di produzione, confermando l’efficacia delle proposte avanzate mediante simulazioni

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