1 Gli studenti: Chiara Niccolai Eleonora Zanzi Luisa Gianfrotta
Simone Topazzini I docenti Gualtiero Fantoni Roberto Mirandola
Forl, 18 Maggio 2013 Universit degli Studi di Pisa Corso di Laurea
Magistrale in Ingegneria Gestionale Un Progetto dellInsegnamento di
Progettazione e Sviluppo di Sistemi e Processi
Slide 2
La Nascita del Progetto Lobiettivo assegnato al Gruppo era
quello dello sviluppo di un prodotto che rispondesse ad alcune
delle esigenze primarie di quella fascia della popolazione del sud
del mondo che vive in particolari condizioni di disagio sociale. Il
Progetto, grazie al contributo dellAssociazione Ingegneria Senza
Frontiere, si concretizzato nello sviluppo di un dispositivo che
permettesse di rendere pi efficiente ed efficace il processo di
lavaggio dei capi in assenza di energia elettrica, sfruttando il
principio di funzionamento delle lavatrici moderne. Lavadora
Rodillo Ingegneria Gestionale Il Progetto Lavadora Rodillo il
risultato di un lavoro di gruppo svolto nellambito del corso di
laurea magistrale in Ingegneria Gestionale dellUniversit di Pisa
per linsegnamento di PSSP (Progettazione e Sviluppo dei Sistemi e
dei Processi)
Slide 3
ISF: Ingegneria Senza Frontiere Ingegneria Senza Frontiere
(ISF) unassociazione volontaria, indipendente, senza fini di lucro,
che agisce seguendo i principi della tolleranza e del rispetto fra
le culture di ogni popolo, nella parit e nella reciprocit. ISF nata
nel 1995 allinterno del mondo universitario, ed composta da:
Studenti; Docenti; Ricercatori; laureati. Chiunque pu collaborare
con ISF; la collaborazione di ciascuno dei membri di Ingegneria
Senza Frontiere esclusivamente volontaria, nel senso che lattivit
da essi svolta a favore dellassociazione non viene da questa in
alcun modo retribuita. Attualmente ISF Pisa impegnata in Per, nel
territorio di Livitaca, per la realizzazione della Casa
Solare.
Slide 4
Le fasi di sviluppo del Progetto PROGETTAZIONE PRELIMINARE
ANALISI DEL CONTESTO ANALISI DEI BISOGNI RISORSE DISPONIBILI
PROCESSO DI LAVAGGIO ANALISI DEI PRODOTTI SOSTITUTIVI GENERAZIONE
IDEE CONCETTUALI SELEZIONE IDEE CONCETTUALI FILTRO PER LACQUA USO
DEI PNEUMATICI SISTEMA DI RIMESCOLO MANICO SISTEMA DI APPOGGIO
SCALDARE LACQUA CORPO E SPORTELLO ATTREZZI NECESSARI PROGETTAZIONE
CONCETTUALE PROGETTAZIONE DI DETTAGLIO COSTRUZIONE PROTOTIPO Pest
BRAINSTORMING Analisi SWOT WORK BREAKDOWN STRUCTURE (WBS) Diagramma
di gantt Risk Management Check List 4 P ANALISI FUNZIONALE Mission
statement BENCHMARKING Specifica obiettivo Quality Function
Deployment Brainstorming CONCEPT SCREENING e SCORING Specifica
finale FASI DI COSTRUZIONE 40 Principi triz CAD ( SOLID WORKS)
Failure Mode and Effects Analysis (FMEA) Specifiche e disegni
DISEGNI, SCHEMI MANUALE DI ISTRUZIONE Documenti di informazione e
promozione REVIEW REVIEW REVIEW
Slide 5
ANALISI DEL CONTESTO ANALISI DEI BISOGNI ANALISI DELLE RISORSE
DISPONIBILI ANALISI DEL PROCESSO DI LAVAGGIO ANALISI DEI PRODOTTI
SOSTITUTIVI GENERAZIONE DELLE IDEE CONCETTUALI SELEZIONE DELLE IDEE
CONCETTUALI FILTRO PER LACQUA USO DEI PNEUMATICI SISTEMA RIMESCOLO
PANNI MANICO E SUO SISTEMA DI ROTOLAMENTO SISTEMA DI APPOGGIO DEL
MANICO SISTEMA PER SCALDARE LACQUA CORPO E SPORTELLO LAVATRICE
STRUMENTI NECESSARI FASI DI COSTRUZIONE PROGETTAZIONE CONCETTUALE
PROGETTAZIONE DI DETTAGLIO COSTRUZIONE PROTOTIPO PROGETTAZIONE
PRELIMINARE BRAINSTORMING ANALISI FUNZIONALE SOLID WORKS CONCEPT
SCREENING e SCOORING Le fasi di sviluppo del Progetto
Slide 6
Per: Il contesto Economico - Sociale Pi del 39% della
popolazione totale e 2/3 della popolazione rurale del Per vive al
di sotto della soglia di povert; I bambini sono i pi vulnerabili e
meno protetti. Alta la disparit tra zone urbane e rurali e tra le
varie regioni: un quarto della popolazione non ha accesso ai
servizi sanitari, nonostante l'assistenza sanitaria gratuita dal
2002. I livelli dei tassi di mortalit, povert e malnutrizione tra i
gruppi indigeni sono il doppio di quello delle medie nazionali; il
Per ha uno dei pi alti livelli mondiali di disuguaglianza tra
redditi. Basso tasso di alfabetizzazione nelle zone rurali.
Numerosi gli episodi di violenza sulla donna, in parte conseguente
al diffuso problema dellalcolismo.
Slide 7
Livitaca: Analisi delle Esigenze La piccola citt di Livitaca
posta nella regione di Cuzco, sulle Ande Peruviane a 3800 metri
s.l.m. dove vive una popolazione poverissima afflitta da problemi
legati alla malnutrizione e scarsa igiene, causa di numerose morti
soprattutto in et infantile. La quasi totalit delle abitazioni: NON
HA servizio di elettricit; NON HA acqua corrente; NON HA servizio
di scarico; NON HA acqua potabile. Lassenza di tali infrastrutture
causa primaria di malattie Lassenza di tali infrastrutture,
indispensabili per garantire un adeguato livello
igienico-sanitario, causa primaria di malattie. lavatrice
incremento della qualit della vita Il progetto di costruzione di
una lavatrice, utilizzabile in assenza di rete idrica ed elettrica,
porterebbe senza dubbio a un incremento della qualit della vita
della popolazione di Livitaca.
Slide 8
Lavatrice: Analisi dei Bisogni Alimentazione a forza umana
Riduzione dellimpiego di sforzo/fatica rispetto al lavaggio
tradizionale Minimizzare il deterioramento degli indumenti
Semplicit di apprendimento per lutilizzo Resistenza meccanica del
sistema Minimizzare gli interventi di manutenzione e riparazione
Facilit di trasporto Possibilit di utilizzo su terreni
scoscesi/sconnessi Massimizzare lutilizzo di materiali di recupero
e a costo 0 nella costruzione Producibilit a livello locale
BRAINSTORMING
Slide 9
Analisi delle Risorse Disponibili lutilizzo di materiali di
recupero Successivamente alla Analisi del Processo di Lavaggio si
reso necessario fare un inventario dei materiali disponibili sul
territorio di Livitaca utilizzabili per il nostro progetto, dato
che uno dei requisiti lutilizzo di materiali di recupero.
Linventario ci stato fornito dai volontari di ISF presenti sul
territorio Peruviano e comprende: Nella citt di Cuzco comunque
presente un grosso store, il Maestro in cui reperibile oggettistica
di bricolage
Slide 10
Analisi degli Attrezzi Disponibili Indispensabile per la
progettazione anche conoscere quali attrezzi sono disponibili sul
territorio di Livitaca sfruttabili per la costruzione della
lavatrice. Anche questo inventario ci stato fornito dai volontari
di ISF presenti sul territorio Peruviano e comprende: Metri a
rotella; Pale, zappe, picconi; Filo di piombo, livella;
Tronchesine, pinze; Martelli; Cacciaviti; Seghe; Trapani;
Colla.
Slide 11
Analisi del Processo di Lavaggio Prima di effettuare le fasi di
progettazione vera e propria della lavatrice stato necessario
analizzare nel dettaglio le fasi del processo di lavaggio degli
indumenti sfruttando lo strumento dellAnalisi Funzionale L'analisi
funzionale una tecnica di ricerca ed organizzazione delle funzioni
che trova generalmente applicazione a monte della fase di
concezione del prodotto, ma che pu essere applicata anche dopo la
definizione del progetto per l'analisi delle criticit di singole
parti d'opera. Abbiamo dunque individuato 5 fasi duso:
1.Lutilizzatore inserisce panni sporchi, sapone e acqua nella
lavatrice; 2.La lavatrice lava i panni; 3.La lavatrice risciacqua i
panni; 4.La lavatrice centrifuga i panni; 5.Lutilizzatore estrae i
panni puliti.
Slide 12
Analisi del Processo di Lavaggio Grazie allAnalisi Funzionale
abbiamo potuto individuare i 5 elementi fondamentali per un
lavaggio ottimale: 1.Acqua per diluire e/o pretrattare le macchie;
2.Tensioattivi per rompere i legami tra la macchia e il tessuto;
3.Agitazione meccanica per la rimozione delle macchie; 4.Risciacqui
post-lavaggio per eliminare il detergente dalle fibre;
5.Asciugatura per eliminare l'eccesso di acqua residua dagli
indumenti senza deformarli eccessivamente.
Slide 13
PROGETTAZIONE PRELIMINARE ANALISI DEL CONTESTO ANALISI DEI
BISOGNI ANALISI DELLE RISORSE DISPONIBILI ANALISI DEL PROCESSO DI
LAVAGGIO ANALISI DEI PRODOTTI SOSTITUTIVI GENERAZIONE DELLE IDEE
CONCETTUALI SELEZIONE DELLE IDEE CONCETTUALI FILTRO PER LACQUA USO
DEI PNEUMATICI SISTEMA RIMESCOLO PANNI MANICO E SUO SISTEMA DI
ROTOLAMENTO SISTEMA DI APPOGGIO DEL MANICO SISTEMA PER SCALDARE
LACQUA CORPO E SPORTELLO LAVATRICE STRUMENTI NECESSARI FASI DI
COSTRUZIONE PROGETTAZIONE DI DETTAGLIO COSTRUZIONE PROTOTIPO
PROGETTAZIONE CONCETTUALE BRAINSTORMING ANALISI FUNZIONALE SOLID
WORKS CONCEPT SCREENING e SCOORING Le fasi di sviluppo del
Progetto
Slide 14
Analisi dei Prodotti Sostitutivi Sono stati individuati alcuni
dispositivi, gi disponibili sul mercato internazionale, che
permettono di lavare Indumenti in assenza di corrente elettrica ed
acqua corrente, che sono stati analizzati per un azione di
benchmarking sia in questa fase delle prime scelte che in quella
successiva per la definizione della specifica finale (effettuata
utilizzando il Quality Function Deployment): WANDER WASH LAUNDRY
PODSOLAR WASHERSCRUBBA BICI LAVADORA GIRADORA
Slide 15
I Nostri Concept fase creativa Analizzato il processo di
lavaggio, I prodotti sostitutivi gi presenti sul mercato ed essendo
entrati in possesso della lista dei materiali e degli utensili
utilizzabili iniziata la vera e propria fase creativa. I concept
sono raggruppati in 4 macrocategorie: Lavatrici a manovella;
Lavatrici a pedali; Lavatrici manuali; Lavatrici ludiche. Di
seguito sono riportati i principali concept, da noi ideati, che
hanno preceduto la realizzazione della Lavadora Rodillo.
Slide 16
Lavatrici a Manovella Lavatrice Betoniera Lavatrice Insalatiera
A Manovella con Bidone Verticale A Manovella con Bidone Orizzontale
Lavatrice a Leva A Manovela con Ruote Dentate
Slide 17
Lavatrici a Pedali Lavatrice Bicicletta Lavatrice a Pedali e
Cinghia Lavatrice a pedaleSinger Lavatrice Pedal
Selezione delle Idee Concettuali CONCEPT CRITERIADEFGH Sforzo
umano necessario al funzionamento RIFERIMENTO ---0+ Solidit della
struttura --000 Facilit di trasporto --0-- Producibilit a livello
locale 00-00 Ridotto numero di componenti 00-+0 Capacit di carico
00--- Ingombro ridotto 000++ Stabilit della struttura ---00 Tempo
limitato per la costruzione 00-00 Totale segni +00022 Totale segni
-44622 Totale degli 0955355 Punteggio netto0-4 -600
Graduatoria122311 Continuare?SINO SI CONCEPT SCREENING Si determina
il concept ritenuto migliore e si valutano tutti gli altri concetti
tramite confronto con tale idea di riferimento. Il confronto viene
svolto sulla base di alcuni criteri ritenuti requisiti fondamenti
per il prodotto. Si utilizza la seguente matrice:
Slide 21
Selezione delle Idee Concettuali CONCEPT SCORING Ad ogni
concept si attribuisce un punteggio sul soddisfacimento di ogni
criterio. Ad ogni criterio si assegna un peso ottenendo cos un
punteggio totale dato dalla media pesata dei voti. Si veda la
seguente matrice: Concept AConcept GConcept H CriteriPesoPunteggio
Voto pesato Punteggio Voto pesato Punteggio Voto pesato Sforzo
umano necessario al funzionamento 215105121363 Solidit della
struttura 113333 3 Facilit di trasporto 155751151 Producibilit a
livello locale 185903543 Ridotto numero di componenti 854032418
Capacit di carico 35153 3 Ingombro ridotto 5315525315 Stabilit
della struttura 11333555333 Tempo limitato per la costruzione
85403243 Punteggio totale446266245 Graduatoria123
Continuare?SINO
Slide 22
PROGETTAZIONE PRELIMINARE ANALISI DEL CONTESTO ANALISI DEI
BISOGNI ANALISI DELLE RISORSE DISPONIBILI ANALISI DEL PROCESSO DI
LAVAGGIO ANALISI DEI PRODOTTI SOSTITUTIVI GENERAZIONE DELLE IDEE
CONCETTUALI SELEZIONE DELLE IDEE CONCETTUALI FILTRO PER LACQUA USO
DEI PNEUMATICI SISTEMA RIMESCOLO PANNI MANICO E SUO SISTEMA DI
ROTOLAMENTO SISTEMA DI APPOGGIO DEL MANICO SISTEMA PER SCALDARE
LACQUA CORPO E SPORTELLO LAVATRICE STRUMENTI NECESSARI FASI DI
COSTRUZIONE PROGETTAZIONE CONCETTUALE COSTRUZIONE PROTOTIPO
PROGETTAZIONE DI DETTAGLIO BRAINSTORMING ANALISI FUNZIONALE SOLID
WORKS CONCEPT SCREENING e SCOORING Le fasi di sviluppo del
Progetto
Slide 23
Corpo e Sportello Lavatrice I barili di plastica sono
attualmente utilizzati in Per come contenitori di liquidi vari o
semplicemente di acqua piovana. Tali barili sono dotati di un ampio
tappo a incastro che potr essere sfruttato come sportello della
lavatrice. lamiera Per il corpo cilindrico si dovuto scegliere tra
barili in plastica o in lamiera, entrambi facilmente reperibili sul
territorio. pi ottimale la plastica stato ritenuta pi ottimale la
plastica per le seguenti caratteristiche: leggerezza La leggerezza
per minimizzare lo sforzo nelluso della lavatrice; idrorepellenza
Lidrorepellenza e la resistenza alla corrosione considerato il
contatto con acqua e detersivi; facilit di lavorazione La facilit
di lavorazione; economicit L'economicit; isolamento L'isolamento
termico e meccanico (vibrazioni).
Slide 24
Manico e suo Sistema di Rotolamento manicotubi in ferro zincato
Il manico composto da tubi in ferro zincato opportunamente
accoppiati tramite raccordi; altri materiali sono risultati poco
robusti per questa funzione. tubo solidale al corpo della lavatrice
Si prevede linserimento di un tubo che attraversi lasse del corpo
cilindrico, dotato di guarnizioni che permettano di renderlo
solidale al corpo della lavatrice. stata progettata questa
soluzione perch se il tubo non fosse solidale al cilindro bens al
manico, allora dovrebbe rimanere fermo durante il rotolamento della
lavatrice e ci provocherebbe un sovraccarico sul foro di
inserimento del manico nel barile. sistema di rotolamento Il
sistema di rotolamento basato sullutilizzo di tubi cilindrici di
diversa dimensione: i tubi del manico hanno diametro maggiore
rispetto a quello che attraversa lasse del barile, pertanto possono
essere inseriti luno dentro laltro (consigliata la lubrificazione
delle parti in contatto).
Slide 25
Uso dei Pneumatici Due pneumatici Due pneumatici sono collocati
esternamente al corpo della lavatrice in modo da svolgere le
funzioni per cui sono progettati: agevolare il rotolamento;
agevolare il rotolamento; sostenere il carico; sostenere il carico;
ammortizzare; ammortizzare; minimizzare lusura dellelemento intorno
a cui sono posti minimizzare lusura dellelemento intorno a cui sono
posti. La loro presenza permette al barile di non poggiare
direttamente a terra, diminuendo cos la possibilit che lo stesso
entri in contatto con elementi che possano danneggiarlo.
Slide 26
Sistema di Appoggio del Manico sistema di appoggio posizione di
riposo Il sistema di appoggio ha lo scopo di permettere il
mantenimento del manico in una posizione di facile afferraggio
quando la lavatrice in posizione di riposo. struttura tubolare a U
noningombrante Il sistema costituito da una struttura tubolare a U
integrata nel manico. In questo modo non risulta ingombrante per
lutente durante lutilizzo. Sar sufficiente posare il manico per
posizionare la lavatrice in unubicazione stabile su qualsiasi
terreno che presenti una pendenza inferiore a 20.
Slide 27
Filtro per lAcqua Il filtro si ottiene impilando due secchi
bucati sul fondo e inserendovi un panno allinterno di ognuno dei
contenitori. La base dei contenitori sar forata in pi punti in modo
da permettere un passaggio pi veloce dellacqua. Il supporto scelto
per il filtro ispirato agli spiedi poich risulta semplice da
costruire e permette una buona stabilit. I due spiedi possono
essere creati semplicemente intrecciando del comune fil di ferro o
utilizzando stecchi di legno della giusta lunghezza/spessore non
disponibile acqua corrente sistema di filtraggioeliminare detriti
Nelle zone rurali del Per non disponibile lacqua corrente, dunque
necessario approvvigionarsi direttamente dai corsi dacqua. Si
pertanto ritenuto indispensabile progettare un sistema di
filtraggio per eliminare la maggior parte dei detriti presenti
nellacqua.
Slide 28
Sistema Rimescolo Panni Il sistema consiste nel fissare delle
bottiglie ad un filo che tagli diametralmente il corpo cilindrico.
Il filo verr da un lato fatto passare dal foro per il manico e
fissato sotto la guarnizione; dallaltro verr fatto uscire dal foro
adibito ad accogliere il tappo del barile e fissato sotto il
pneumatico. Le bottiglie saranno forate centralmente alla loro base
e private dei tappi, in modo da permettere il passaggio del filo e
reinserirlo nella bottiglia successiva. Saranno inoltre forate
lateralmente per permettere il graduale riempimento di acqua
(durante il ciclo d lavaggio) e garantire una maggiore interazione
coi panni. agitazione meccanica bottiglie di plastica forate
Lagitazione meccanica uno degli elementi che agevola il processo di
lavaggio; nel nostro concept lagitazione meccanica viene generata
da bottiglie di plastica forate inserite nel barile.
Slide 29
Sistema per Scaldare lAcqua Questa facilissima operazione
permette di portare lacqua da una temperatura di 18 C ad una
temperatura di 30 C in circa 2 ore in giornate soleggiate. Tale
temperatura ottimale per il lavaggio dei capi. La colorazione pu
avvenire con qualsiasi colorante reperito sul posto. Per aumentare
la temperatura dellacqua si pensato di colorare il corpo della
lavatrice di nero.
Slide 30
PROGETTAZIONE PRELIMINARE ANALISI DEL CONTESTO ANALISI DEI
BISOGNI ANALISI DELLE RISORSE DISPONIBILI ANALISI DEL PROCESSO DI
LAVAGGIO ANALISI DEI PRODOTTI SOSTITUTIVI GENERAZIONE DELLE IDEE
CONCETTUALI SELEZIONE DELLE IDEE CONCETTUALI FILTRO PER LACQUA USO
DEI PNEUMATICI SISTEMA RIMESCOLO PANNI MANICO E SUO SISTEMA DI
ROTOLAMENTO SISTEMA DI APPOGGIO DEL MANICO SISTEMA PER SCALDARE
LACQUA CORPO E SPORTELLO LAVATRICE STRUMENTI NECESSARI FASI DI
COSTRUZIONE PROGETTAZIONE CONCETTUALE PROGETTAZIONE DI DETTAGLIO
COSTRUZIONE PROTOTIPO BRAINSTORMING ANALISI FUNZIONALE SOLID WORKS
CONCEPT SCREENING e SCOORING Le fasi di sviluppo del Progetto
Slide 31
Attrezzi Necessari Gli strumenti necessari per la costruzione
della Lavadora Rodillosono: Forbici, coltelli e punteruoli per
tagliare e forare le superfici; Seghetti e lime per migliorare la
finitura delle superfici tagliate. Andiamo ora a vedere nel
dettaglio i passi da seguire per costruire la Lavadora Rodillo!
N.B. Utensili e materiali utilizzati per la costruzione sono stati
scelti previa verifica della disponibilit nella zona di Livitaca;
le foto delle fasi di costruzione sono state inserite nel manuale
di istruzioni per il montaggio per superare qualsiasi barriera
linguistico- culturale!
Slide 32
Fasi di Costruzione: Il Filtro Inserire il secondo panno nel
secondo secchio e fissarlo allesterno con una corda. Inserire un
panno nel primo secchio impilare il secondo secchio e inserire gli
spiedi nei fori effettuati. Impilare i due secchi ed effettuare due
forature parallele per accogliere i due spiedi di supporto.
Effettuare una foratura di grandi dimensioni sul fondo in,
corrispondenza del centro, e altri fori di dimensioni minori.
Slide 33
Fasi di Costruzione: Lavadora Effettuare una foratura in
corrispondenza dellasse centrale del tappo del barile e ripetere
loperazione sul fondo del barile. Praticare con un punteruolo dei
fori sul corpo delle bottigliette e sul fondo per farci passare la
corda. Fissare la corda al tubo, inserire la guarnizione e
introdurre il tubo nel foro precedentemente praticato sul fondo del
barile. Inserire i due pneumatici sul corpo del barile aiutandosi
con un martello.
Slide 34
Fasi di Costruzione: Lavadora Formare il manico e il sistema di
appoggio tramite laccoppiamento di tubi e raccordi. Da notare la
presenza necessaria dei dadi centrali di raccordo; la loro assenza
renderebbe impossibile il serraggio della struttura Inserire il
manico nel tubo passante per lasse del barile.
Slide 35
Fasi di Costruzione: Lavadora LA LAVADORA RODiLLO TERMiNATA E
PRONTA ALLUSO!!!
Slide 36
Test di Lavaggio test di lavaggio Terminata la costruzione del
prototipo viene effettuato un test di lavaggio per validarne il
funzionamento FUNZiONA!!!