POLITECNICO DI BARID.U. Ingegneria Elettrica

Tesi in Qualità nei Prodotti e nei Sistemi

MIGLIORAMENTO DEL PROCESSO DI PRODUZIONE SULLA LINEA TRAFILATURA

RAME DELLO STABILIMENTO PIRELLI CAVI E SISTEMI S.p.A. DI GIOVINAZZO (BA)

Anno Accademico 2001/2002

Relatore: Chiar.mo Prof. N. GiaquintoTutor aziendale: Ing. G. De Santis

Diplomando: DONATO CALIA

DONATO CALIA

3° livello qualitativo

2° livello qualitativo

1° livello qualitativo

KAIRYO: MIGLIORAMENTO IMPROVVISO

KAIZEN: MIGLIORAMENTO GRADUALE E CONTINUO

OBIETTIVO

MIGLIORAMENTO DI UN PROCESSO

DONATO CALIA

AZIONI NECESSARIE PER ATTUARE IL MIGLIORAMENTO CONTINUO

- Studio del processo

- Individuazione dei parametri che influenzano l’obbiettivo (nel nostro caso: riduzione dei costi di trafilatura)

- Campionamento mirato dei parametri individuati

- Analisi statistica dei dati campionati

- Azioni di miglioramento

DONATO CALIA

FASI DEL PROCESSOSBOZZATURA TRAFILATURA CORDATURA DEI FILI ELEMENTARI

PRODUZIONE DELLA MESCOLA

ISOLAMENTO DELLA CORDINA

DI RAME

CONFEZIONAMENTO DEL CAVO UNIPOLARE A SEMPLICE ISOLAMENTO

CORDATUTA DEI CAVI ELEMENTARI

INGUAINATURA

CONFEZIONAMENTO

DEL CAVO MULTIPOLARE

INGUAINATURA DEL CAVO UNIPOLARE CONFEZIONAMENTO DEL CAVO UNIPOLARE A DOPPIO ISOLAMENTO

1

2

3

4 5 6

DONATO CALIA

SBOZZATURA

Materia prima: VERGELLA DI RAME

Diametro iniziale: 8mm

Diametro finale: 2mm

DONATO CALIA

TRAFILATURA SOTTILE

La trafilatura sottile avviene nelle macchine multifilo ad 8, 12 o 24 fili

Diametro iniziale: 2mm

Diametro finale: 0.262mm – 0.5mm

Caso in esame Samp24 fili 0.262mm

DONATO CALIA

TRAFILATURA

Tranne la ricottura sono gli stessi per sbozzatura e trafilatura sottile

Trafilatura: Lavorazione per deformazione plastica atta ad ottenere una riduzione di sezione

-Forma della Filiera-Lubro-Refrigerazione-Impostazione dello Slittamento-Ricottura-Bobinatura

PARAMETRI INFLUENTI

DONATO CALIA

LA FILIERA

Filiera in diamante Naturale o SinteticoEntrata

Riduzione

Bearing

Back Relief

Uscita

La riduzione deve essere limitata per evitare la rottura del filo. Devo usare più filiere in serie.

La filiera si usura nel tempo!

DONATO CALIA

LUBRO-REFRIGERAZIONE

ScopiAsportare il calore prodotto per attrito

Ridurre l’attrito durante la trafilatura

Si effettua con un’emulsione di olio in acqua

Caratteristiche dell’emulsione

Temperatura: 35°C-40°CConcentrazione olio 6% - 8%Ph: 8 - 9Conducibilità <4000 μSAssenza di batteri e funghi

DONATO CALIA

SLITTAMENTO DEL FILOE VELOCITA’ DEI CABESTANI

Ad ogni riduzione di sezione corrisponde un aumento di lunghezza del filo.

Le velocità dei cabestani (che tirano il filo tra le diverse filiere) devono essere opportunamente regolate.

CABESTANO

PORTAFILIERE

DONATO CALIA

IMPOSTAZIONE DELLA VELOCITA’ DEI CABESTANI

Lo slittamento è la differenza tra l’allungamento meccanico della macchina e l’allungamento del filo tra le filiere

1

12

V

VVAm

1

2

2

d

DA

CONDIZIONE NORMALEAll. Filo < All. Macch. IL FILO SI ROMPEAll. Filo > All. Macch. IL FILO SLITTA

DONATO CALIA

LA RICOTTURA

Serve per restituire al rame le caratteristiche elettriche ( conducibilità) e meccaniche (resistenza alla trazione) perse durante la trafilatura in seguito agli sforzi meccanici

Preriscaldamento

RicotturaRaffreddamento

Asciugatura

DONATO CALIA

RICERCA DEI PARAMETRI DA ANALIZZARE

OBIETTIVO: RIDUZIONE COSTI DI TRAFILATURA

Costi relativi alla trafilatura del rame per km di filo prodotto:

MANO D’OPERAMANUTENZIONE ORDINARIALUBRO-REFRIGERANTEENERGIACOSTO RAMECOSTO FILIERE

Costi Fissi

Costi Variabili

DONATO CALIA

DATI CAMPIONATI

Il parametro più idoneo per monitorare l’andamento della quantità di rame utilizzata per km di filo prodotto e lo stato di usura delle filiere è il diametro del filo di rame.

Misuratore laser di diametro Aeroel, ad alta precisione

I diametri sono stati misurati per circa due mesi.

DONATO CALIA

ANALISI DEI DATI

Con i dati campionati è stato costruito un istogramma:

Istogramma

0

20

40

60

80

100

120

0.25

440.

2549

0.25

540.

2560

0.25

650.

2570

0.25

750.

2581

0.25

860.

2591

0.25

960.

2602

0.26

070.

2612

0.26

170.

2622

0.26

280.

2633

0.26

380.

2643

0.26

490.

2654

Altr

o

Classe

Frequenza

Frequenza

L’andamento è a isole, infatti alcuni dati tendono a disporsi su una campana secondaria distante dalla campana principale. Questo effetto è stato attribuito alla presenza di 4 filiere tra le 24, con un diametro leggermente più grande

DONATO CALIA

RELAZIONE TRA DIAMETRO E RESISTENZA ELETTRICA

La norma pone i limiti sulla resistenza elettrica, ma si preferisce utilizzare il diametro medio. Controlliamo che queste grandezze siano legate tra loro secondo la nota legge:

S

lR

mm 310017.0con

0.257 0.258 0.259 0.26 0.261 0.26213.2

13.25

13.3

13.35

13.4

13.45

13.5

13.55

13.6

13.65

diametro medio (mm)

resi

sten

za li

near

e (o

hm/k

m)

dati campionati curva della Rid retta di interpolazione

DONATO CALIA

RELAZIONE TRA DIAMETRO E RESISTENZA ELETTRICA

Valutiamo l’errore relativo percentuale tra la resistenza lineare misurata e quella attesa con con la relazione fisica.

0.257 0.258 0.259 0.26 0.261 0.262-0.4

-0.3

-0.2

-0.1

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

Diametro medio (mm)

erro

re p

erce

ntua

le (

%)

L’errore relativo non supera lo 0.6%

DONATO CALIA

ANALISI DI CORRELAZIONE

Ho cercato un legame tra diametro del filo elementare e le tonnellate di rame lavorato

0 100 200 300 400 500 600 700 800 9000.254

0.256

0.258

0.26

0.262

0.264

0.266

0.268

tonnelate prodotte (T)

dia

metr

o m

edio

(m

m)

DONATO CALIA

0 100 200 300 400 500 600 700 800 9000.254

0.256

0.258

0.26

0.262

0.264

0.266

0.268

Tonnelate prododde (T)

diam

etro

med

io (

mm

)

ANALISI DI CORRELAZIONE

Andamento dei diametri medi del filo in funzione delle tonnellate

Alcuni dati non sono utilizzabili

DONATO CALIA

ANALISI DI CORRELAZIONE

0 100 200 300 400 500 600 700 800 9000.254

0.256

0.258

0.26

0.262

0.264

0.266

0.268

tonnellate lavorate (T)

dia

metr

o m

edio

(m

m)

0 100 200 300 400 500 600 700 800 9000.254

0.256

0.258

0.26

0.262

0.264

0.266

0.268

Tonnellate lavorate (T)

Dia

metr

o m

edio

(m

m)

dati campionati retta di regressione campioni utilizzati per la retta

Retta di regressione costruita con i dati campionati

r=88.77%

0.2590102.2435 -6 Td

DONATO CALIA

ANALISI DI CORRELAZIONE

Troviamo l’errore relativo tra diametro misurato e quello previsto con la retta di regressione

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900-1

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

Tonnelate lavorate (T)

erro

re r

elat

ivo

(%)

L’errore relativo non supera lo 0.9%.

DONATO CALIA

ANALISI DEI COSTI IN FUNZIONE DELLE

TONNELLATE LAVORATE

Costo del rame per km di filo prodotto

SlP C=c · P

4

2dS

0.2590102.2435 -6 Td

Ho trovato il costo per km di filo in funzione delle tonnellate0 200 400 600 800 1000 1200

0.845

0.85

0.855

0.86

0.865

0.87

tonnelate lavorate (T)

cost

o lin

eare

del

ram

e (€

/km

)

DONATO CALIA

ANALISI DEI COSTI IN FUNZIONE DELLE

TONNELLATE LAVORATE

Ammortamento del costo filiereST

pF

l

pFcF

0 200 400 600 800 1000 12000

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

tonnelate lavorate

ripart

izio

ne d

el costo

fili

era

sul fil

o (

€/k

m)

L’andamento è iperbolico, più rame lavoro meno il costo filiere incide sul costo del filo

DONATO CALIA

ANALISI DEI COSTI IN FUNZIONE DELLE

TONNELLATE LAVORATE

Per avere l’andamento complessivo dei costi sommo il costo del rame e la ripartizione del costo filiere

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 20000.8

0.85

0.9

0.95

tonnelate lavorate (T)

cost

o to

tale

del

filo

(€/

km)

Un cambio anticipato delle filiere è sconveniente a causa del ridotto ammortamento del costo filiere. Un cambio ritardato è sconveniente a causa dell’aumento di quantità di rame necessario a produrre 1 km di filo.

DONATO CALIA

ISTANTI OTTIMALI DI SOSTITUZIONE DELLE FILIERE

Impostando il costo massimo attribuibile al rame è possibile ottenere l’intervallo in cui effettuare la sostituzione delle filiere

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 20000.8

0.85

0.9

0.95

tonnelate lavorate (T)

cost

o to

tale

del

filo

(€/

km)

La condizione ottimale è nel minimo della curva, che con i prezzi attuali è tra le 700 e le 800 tonn.

DONATO CALIA

REALIZZAZIONE DEL MODELLO GENERALE

I CALCOLI PRESENTATI SI RIFERISCONO AI PREZZI ATTUALI DEL RAME E DELLE FILIERE.

UN MODELLO GENERALE UTILIZZABILE ANCHE IN FUTURO E’ STATO IMPLEMENTATO IN AMBIENTE MATLAB.

IL PROGRAMMA RICHIEDE I PREZZI AGGIORNATI E UTILIZZANDO I DATI STORICI DISPONIBILI SULL’USURA DELLA FILIERA RESTITUISCE IL GRAFICO DEI COSTI TOTALI.

DONATO CALIA

CONCLUSIONI

Il compito di questo lavoro era trovare un modello matematico che fornisse gli intervalli di sostituzione ottimali per le filiere (sostituendo il procedimento “a occhio”).

E’ stato costruito e implementato in Matlab un modello parametrico che, in base ai costi del rame e delle filiere, individua gli istanti di sostituzione più remunerativi economicamente.

La base statistica di questo modello si basa sui dati campionati in un periodo breve. Si consiglia all’azienda di continuare a monitorare il diametro medio per migliorare la precisione del modello e verificare l’esattezza delle ipotesi statistiche utilizzate.

DONATO CALIA

Ringrazio la Pirelli Cavi e Sistemi S.p.A e i dirigenti dello stabilimento di Giovinazzo per l’opportunità offertami

Ringrazio l’Ing. De Santis per la disponibilità offertami durante il periodo di stage

Ringrazio tutti i professori del mio corso di studi, ed in particolare il mio relatore Prof. Giaquinto, per l’attenzione prestata durante questi anni.