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Tecnologie Tecnologie IndustrialiIndustriali
Prof. A. Brun
Anno Accademico 2006-2007
Samuele BernasconiAndrea GrecoStefano Pellegatta
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Comp-Industria S.p.a.Lavorazione del legno
Analisi di un sistema per processo
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Introduzione all’azienda
• Comp-Industria Spa: azienda operante per conto terzi nel settore del legno da oltre 50 anni.
• Forza lavorativa variabile tra 60/80 dipendenti
• Materia prima fornita dal cliente, il quale è responsabile di approvvigionamento, consegna e prelievo del prodotto finito
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• Input del processo: legname grezzo sotto forma di tronchi di differente natura (radica, noce, mogano, ciliegio, ecc)
• Output del processo: fogli di legno con spessore variabile da 0.1 mm ai 3 mm.
• Impiego dell’output: mobili, cruscotti auto (radica), oggettistica varia, ecc.
Introduzione all’azienda
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• Scarico del materiale
• Scortecciatura
• Squadratura
• Evaporazione
• Rifinitura
Fasi del Processo 1
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• Tranciatura (trancia/sfogliatrice/rotativa)
• Essiccazione
• Stiratura
• Taglierinatura/Legatura
• Misurazione elettronica
• Imballaggio
Fasi del Processo 2
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Schematizzazione del Processo
SCARICO
MAGAZZINO
SCORTECCIATURA
SQUADRATURA
MAGAZZINO
EVAPORAZIONE
RIFINITURA
ATTESA
TRANCIATURA
ESSICCAZIONE
STIRATURA
MAGAZZINO
TAGLIERINATURA
LEGATURA
MISURAZIONE
IMBALLAGGIO
MAGAZZINO
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Layout stabilimento
TRANCIA + ESSICCATOIO
TRANCIA + ESSICCATOIO
ESSICCATOIO
ROTATIVA
ESSICCATOIO
DEPOSITO P.F.
OFFICINA
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• Arrivo del legname tramite TIR
• Scarico con gru mobili su un vasto piazzale
• Accatastamento dei tronchi in un magazzino all’aperto
• Irrigazione nei periodi caldi e/o secchi
Scarico
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L’operazione di irrigazione è indispensabile per mantenere il giusto grado di umidità e freschezza del legno, che altrimenti potrebbe creparsi e non essere più lavorabile. Nei mesi invernali è una precauzione non necessaria. E’ consigliabile attuarla anche in giornate molto ventose.
Scarico
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• I tronchi vengono prelevati dal magazzino all’aperto e introdotti nello stabile
• La corteccia viene eliminata sottoponendo ogni tronco ad una scortecciatrice (non è tassativo rimuoverla completamente)
• Alcune partite di legname sono già recapitate prive di corteccia
• Alcune partite vengono inviate alla fase successiva senza che la corteccia sia stata rimossa (la sua consistenza è poco rilevante)
Scortecciatura
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•Diametro min. tronco mm 230
•Diametro max. tronco mm 800
•Lunghezza min. tronco mm 330
•Lunghezza max. tronco mm 850 (???)
•Produzione 3 - 5 tronchi al minuto
PRESTAZIONI:
Scortecciatrice – esempio 1
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Meccanismo di ribaltamento tronco
Scortecciatrice – esempio 2
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• Carico, tramite carro-ponte, del legname sulla piattaforma della squadratrice
Squadratura
Scopo: preparare i tronchi per le successive lavorazioni, predisponendo le superfici di taglio in modo opportuno
Procedimento:
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• Taglio longitudinale, con posizionamento del tronco guidato da raggi laser, tramite sega a lama verticale
• Scarico dei tronchi squadrati e degli sfridi• Gli sfridi sono recuperati, eventualmente
tagliati per ridurne le dimensioni, quindi riutilizzati come combustibile naturale presso la centrale termica
Squadratura
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• I tronchi squadrati, dopo apposita reggiatura che ne tiene unite le due metà, sono disposti in un magazzino intermedio in attesa della successiva lavorazione
Squadratura
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Macchinario utilizzato per la squadratura
•Questo macchinario lavora in linea con le fasi a monte. Ciò implica un’alternanza di periodi in cui viene altamente utilizzato ad altri in cui risulta pressoché scarico
•Non è mai collo di bottiglia per le sue alte prestazioni (fino a 40m al minuto)
Segatronchi
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Scopo: ammorbidire il legno, “cuocendolo” in apposite vasche, prima delle fasi di taglio
Evaporazione
• Disposizione dei tronchi nelle vasche, la quantità immessa dipende dalla tipologia del legno e dalle dimensioni del tronco
• Presenza di 20 vasche di dimensioni variabili in cui viene immessa acqua prelevata direttamente dall’acquedotto e riscaldata tramite serpentine (dimensioni medie vasche 3x6x3 m3; da 40 a 60 tronchi per vasca)
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Evaporazione
• Regolazione dei parametri di processo tramite sistema computerizzato (PLC); anche lo scarico dell’acqua avviene direttamente in acquedotto
• Non tutti i tipi di essenza subiscono questa fase (es.: acero, che perderebbe il suo colore)
• Temperature e tempi di permanenza sono legati al tipo e alla qualità del legno (es.: legno di faggio tenuto in vasca per circa 1 settimana con T crescente da 45°C a 95°C)
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Scopo: •togliere residui di corteccia;• eliminare corpi esterni;• tagliare il tronco a dimensioni compatibili con le successive lavorazioni (luce massima delle trance);• eliminare gibbosità.
Rifinitura
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• Fase manuale con ausilio di attrezzi (motoseghe, raschietti, scortecciatori pneumatici ecc.)
• Le lunghezze del tronco variano da 3,7 a 5,2 m a seconda del macchinario a cui saranno destinati
Rifinitura
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Scopo: tagliare il tronco in fogli dello spessore prestabilito (luce max = 5,2 m)
Tranciatura
• Sono disponibili trance di tipo verticale (2) e orizzontale (2); il tronco viene agganciato longitudinalmente a una piattaforma che si muove idraulicamente e presenta la superficie da tagliare alla lama: il funzionamento è simile a quello di una affettatrice per alimenti
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• Il ritmo delle trance è strettamente legato al tipo di essenza (es.: con il frassino 1700 tagli/h) e soprattutto alle impurità presenti nella materia prima
• La fase è caratterizzata da un’ alta probabilità di guasto delle lame; questo non consente di determinare una capacità produttiva standard e invariante
Tranciatura
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• Causa dei guasti sono impurità originarie nel legno (nodi, schegge di acciaio, chiodi, ecc.), ma anche presenza di silicio (es.: Mogano ha bassa % di silicio; consente di raggiungere alti ritmi di tranciatura)
• Riabilitazione lame o sostituzione (legni molto silicosi ne provocano una rapida usura)
• Sfridi (dati soprattutto dai primi tagli) recuperati per utilizzo in centrale termica
Tranciatura
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Esempio di trancia orizzontale
Tranciatura
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Scopo: tagliare il tronco in fogli dello spessore prestabilito (luce max = 3,7 m)
Sfogliatura
• Simile a tranciatura, ma più complicata e accurata, il tronco non viene tagliato longitudinalmente ma fissato sulla macchina alle estremità, messo in rotazione e “sbucciato” foglio per foglio fino a che non ne resta solo un cilindro di dimensioni ridotte
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• Si usa solo per certi tipi di legno (quasi esclusivamente per la radica), è presente un’unica macchina sfogliatrice governata da operatori molto esperti
Sfogliatura
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Tronco opportunamente sagomato messo in rotazione contro le lame
PRESTAZIONI:
In funzione del tipo di essenza lavorata, delle condizioni del legno stesso e delle lame fino 1.400 pz/h
Sfogliatrice-Esempio
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• Applicata al legno di acero (che non subisce Evaporazione, ma viene solo bagnato)
• Necessita di una operazione di attrezzaggio che comporta l’esecuzione alla base del semi-tronco di scanalature che ne permettano il fissaggio pneumatico all’organo rotante della macchina
Tranciatura rotativa
Scopo: tagliare il tronco in fogli dello spessore prestabilito (luce max = 4 m)
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• Il taglio dei fogli non viene effettuato sulla superficie liscia del mezzo tronco (sulla quale sono presenti le scanalature) ma sulla parte esterna
• Questa macchina consente di sfruttare ed esaltare al meglio le qualità del legno di acero
Tranciatura rotativa
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• Gli essiccatoi sono macchinari di alta complessità (sistemi a rullo) ed elevato costo. Sono presenti due essiccatoi immediatamente a valle delle trance verticali e altri due in cui il caricamento delle lastre viene effettuato manualmente
Essiccazione/Stiratura
Scopo: essiccare il legno ancora umido e renderlo piano
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• Alcuni comprendono al loro interno elementi adatti alla stiratura (essiccatoi stiranti), altri sono connessi in linea con uno stiratore
• La stiratura viene eseguita per togliere ondulazioni e rigonfiamenti ai fogli
• Il riscaldamento avviene tramite corpi scaldanti in cui circola acqua surriscaldata a 200°C oppure olio diatermico a 240°C
Essiccazione/Stiratura
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• I parametri dei due processi variano a seconda dell’essenza
• Un sistema computerizzato imposta i giusti valori al macchinario (essenza, spessore delle lastre, temperatura), tramite un controllo a display del tipo di legno
Essiccazione/Stiratura
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Essiccazione/Stiratura
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Essiccazione/Stiratura
Essiccatoio stirante
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• I fogli provenienti dagli essiccatoi sono accatastati su bancali a seconda delle diverse essenze e successivamente impacchettati (da 16 a 32 fogli per pacco) e trasferiti in prossimità della taglierina
Taglierinatura/Misurazione
Scopo: rifinire i fogli; impacchettarli; misurarne le dimensioni; (etichettarli)
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• Si procede al taglio secondo le dimensioni richieste del cliente e a successiva reggiatura automatica dei singoli pacchi (dimensioni tipiche = 15 cm x 300 cm)
• Misurazione elettronica dei pacchi
Taglierinatura/Misurazione
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• Numerazione manuale oppure affissione di etichette adesive con codici a barre che identificano cliente, tipologia e quantità del prodotto finito
• Rilevazione di eventuali difetti del prodotto
• Taglio ulteriore delle lastre per ridurne le dimensioni, specie con legni come la radica
Taglierinatura/Misurazione
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• I pacchi vengono accatastati e imballati su pallets a seconda del cliente a cui sono destinati
• Disposizione dei prodotti finiti in un magazzino in attesa del ritiro
Imballaggio
Scopo: composizione del bancale su pallets
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• Produzione di processo
• Produzione su commessa ripetitiva (clienti principalmente europei, grandi distributori o utilizzatori finali)
• Produzione intermittente (a lotti)
Aspetti gestionali
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• Domanda stagionale (ordini prettamente nel periodo estivo) motivata dalla tipologia di materia prima (il legname viene tagliato in inverno ed è pronto per la lavorazione in primavera)
Aspetti gestionali
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• Semplice
• Non richiede alta precisione
• Gamma comunque elevata per dimensioni, spessore e tipologia di legno richieste
• Destinazione: mobili, oggettistica, interni auto, impiallacciatura, compensati, ecc.
Prodotto
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• Uso di buffer di disaccopiamento• Trasporto a mezzo di carro-ponte e transpallet• Tempo di attraversamento = f (guasti; tipo
legno)• Tempi di set up contenuti, ma frequenti• Tempi persi: durante il piazzamento dei
tronchi abbastanza rilevanti, per “prima produzione” contenuti
Processo/Impianto
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• La capacità produttiva non è facilmente deducibile: non c’è un processo di riferimento, ma dipendenza da tanti fattori
• Flessibilità di routing (grazie a macchine in parallelo e buffer): l’impianto non è mai saturo, almeno una macchina è sempre a disposizione per le numerose emergenze
• Vincoli: output della fase di evaporazione deve essere lavorato a breve
Processo/Impianto
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• Tutta la materia prima è fornita dal cliente, che provvede all’approvvigionamento in diverse zone del pianeta ed è pertanto responsabile di aspetti logistici e qualitativi
• Materiali di bassa qualità rallentano il processo, soprattutto di tranciatura (tempi di attraversamento salgono a causa di guasti)
• Scorte di WIP elevate per motivi tecnologici
Materiali
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• Tempo di pianificazione variabile (si parla di settimane)
• La programmazione è dettata totalmente dal cliente, il responsabile programma sulla base degli ordini entranti, riservandosi margini a volte anche ampi per far fronte a tutti gli imprevisti
Pianificazione/Management
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• La domanda è di tipo stagionale• Si cerca di migliorare il processo con
acquisizione di nuovi macchinari di migliori prestazioni
• Tuttavia oggigiorno è possibile ottenere incrementi legati soprattutto alla qualità e non alle velocità, è un tipo di processo che ha limiti praticamente invalicabili con le tecnologie attuali
Pianificazione/Management
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• I piccoli guasti sono gestiti tramite un’officina interna (es.: riparazione/sostituzione lame) o mediante operatori esterni di fiducia.
• Per grossi guasti alle macchine si richiede l’intervento del relativo costruttore
• In media: 1 guasto/giorno, ma “ogni giorno è una sorpresa”
• Si tende a prevenire mediante un’accurata manutenzione dei macchinari
Pianificazione/Management
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• La forza lavoro varia tra le 60 e le 80 unità del periodo di domanda massima, nel quale si fa massiccio ricorso a contratti a termine
• Circa 10 impiegati nella fase amministrativa• In genere bassa qualificazione
(formalizzata) richiesta per la manodopera diretta
• Lavorazione su un turno “elastico”, per cinque/sei giorni alla settimana
• Solo per i fuochisti si richiede attestato
Manodopera
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• Tuttavia è fondamentale e tenuta in alta considerazione l’esperienza acquisita sul campo; agli operai più esperti vengono affidate le mansioni più delicate
• Difficoltà nel reperimento di manodopera esperta; necessità di apprendimento “sul campo”
• La turnazione è possibile solo in alcune mansioni (es.: taglierinatura)
Manodopera
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• Elevata qualità del prodotto derivante dal “contesto artigianale”
• Attenzione costante alla ricerca e all’implementazione di nuove tecnologie
• Professionalità degli operatori
Fattori critici di successo