Ottimizzazione del sistema automatico di rifinizione del pellame: il caso Conceria Antiba Spa
Tesi di laurea – Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Meccanica, Università di Pisa – Dipartimento di Ingegneria Civile e Industriale
Autore: dott. Matteo Granchi
Articolo pubblicato su CPMC 1/2023
Il lavoro di questa tesi consiste in una serie di interventi volti a potenziare ed efficientare il sistema automatico di rifinizione del pellame installato presso Conceria Antiba SpA, con sede a Ponte a Egola (Pisa).
Antiba, da qualche tempo ha raccolto la sfida dell’efficientamento e dell’automazione della produzione in un settore tradizionalmente ancorato all’artigianalità. Sono stati effettuati notevoli investimenti per dotarsi di un impianto produttivo il più possibile automatizzato e totalmente interconnesso alla rete aziendale. Nel nuovo stabilimento Antiba ha installato un innovativo sistema automatico di gestione delle miscele chimiche di rifinizione. In esso sono caricati la maggior parte dei prodotti chimici utilizzati nel reparto. Un dosatore automatico provvede a miscelarli nelle proporzioni definite secondo specifiche ricette, specifiche per ogni articolo. Inoltre, con l’ausilio di una flotta di AGV, il sistema è in grado di rifornire autonomamente i macchinari del reparto delle suddette miscele.
Il sistema di dosaggio e rifornimento automatico, finora mai utilizzato nel settore conciario per l’alta moda, presenta una serie di inefficienze. Lo scopo del lavoro di tesi è migliorare le performances dell’impianto in termini di capacità produttiva effettiva e di qualità delle miscele chimiche prodotte. Gli interventi messi in atto si dividono in tre categorie: modifiche del layout del reparto, potenziamento ella flotta degli AGV, efficientamento di specifiche componenti o funzioni del sistema.
La reingegnerizzazione del layout si è resa necessaria in quanto alcuni macchinari risultavano difficili da rifornire automaticamente, nella condizione iniziale. La ragione di ciò risiede nella difficoltà incontrata dagli AGV nel muoversi in un ambiente ostile. Infatti l’inteso traffico di operatori e carrelli a forche e la presenza di prodotti chimici liquidi stressano notevolmente gli AGV a guida ottica. Quindi sono state studiate delle modifiche al layout finalizzate all’aumento dell’affidabilità di funzionamento del sistema di trasporto tramite navette a guida autonoma.
Il potenziamento della flotta risulta indispensabile a fronte del forte aumento della produzione rispetto alle condizioni di progetto. È stato eseguito uno studio per individuare il numero di AGV necessario per asservire il reparto. Dapprima è stata eseguita una valutazione mediante un modello analitico. In seguito è stato realizzato un Digital Twin del reparto, mediante il software Anylogic. Quest’ultimo, oltre a garantire una valutazione più accurata, ha permesso di studiare possibili alternative al dotarsi di navette aggiuntive. Più in generale, un clone digitale di un processo è uno strumento di supporto alle decisioni, che permette di valutare gli effetti della variazione di vari parametri del processo. Al fine di implementare sia il modello analitico che quello simulativo, è stato necessario raccogliere dati storici del funzionamento del sistema. Una parte di questi sono stati estratti dal database del software di gestione dell’impianto; altri sono stati misurati sul campo. Lo studio del potenziamento della flotta ha prodotto un risultato attendibile ed in linea con le aspettative.
Tramite la simulazione sono state valutate modifiche del processo alternative al dotarsi di AGV aggiuntivi. È importante rimarcare che l’aver modellato il processo di gestione automatica delle miscele di rifinizione apre un ventaglio di possibili sviluppi futuri. Un modello simulativo del processo, come già accennato, può essere utilizzato per testare le più varie modifiche all’impianto o alle procedure di lavoro. Ad esempio, sarebbe interessante valutare le performances del sistema introducendo più turni di lavoro degli operatori. Vale la pena ricordare che nell’ultimo anno la produzione è all’incirca raddoppiata, ed è lecito aspettarsi che continuerà a crescere. In una realtà dinamica come quella di Conceria Antiba, uno strumento versatile come un modello simulativo si rivela molto utile nel valutare possibili modifiche del sistema, rapidamente e senza dover sostenere alcun costo.
Sono stati eseguiti interventi mirati al sistema di trasporto tramite AGV e al dosatore utili al fine di ridurre i fermi dell’impianto e migliorare lo standard qualitativo delle miscele dosate automaticamente. Allo scopo di mettere in atto azioni efficaci, dapprima è stata effettuata una raccolta dei dati di guasti e difetti qualitativi mediante appositi templates. Inoltre, in seguito, è stata eseguita una “root causes analysis” mediante il metodo “five whys” per individuare le cause alla base delle problematiche. Gli interventi sugli AGV e le modifiche della loro logica di gestione hanno ridotto la frequenza di fermate, micro-fermate e guasti prolungati. Gli interventi sul dosatore hanno ridotto i fermi macchina e migliorato notevolmente lo standard qualitativo delle miscele prodotte. Quest’ultimo aspetto si è tradotto in una più accurata corrispondenza tra la tonalità del colore definito con il cliente e quella della miscela dosata automaticamente.
Perciò si è ridotta notevolmente la necessità di operazioni di correzione manuale del colore. L’obiettivo ultimo per il sistema di dosaggio e distribuzione delle miscele di rifinizione è quello di annullare guasti, fermate e micro-fermate. Forti di un’elevata affidabilità sarebbe infatti possibile utilizzare intensivamente il sistema durante la notte, senza la supervisione degli operatori. A tale scopo, per l’intero sistema di gestione delle miscele, è stato avviato un processo standardizzato di miglioramento continuo finalizzato all’annullamento delle inefficienze.
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