Sistemi di lavorazione riconfigurabili o flessibili?.

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Uno degli obiettivi che si prefigge l’implementazione di elevata riconfigurabilità è proprio quella di consentire ad un produttore di disporre esattamente della flessibilità desiderata [7], consentendo di ridurre le inefficienze viste.

Macchine utensili flessibili a 5 assi

Nel momento in cui si vuole incrementare la flessibilità di macchina, o ci si vuole muovere verso una maggiore flessibilità di processo o di prodotto, o più semplicemente quando si vogliono avere capacità di lavorazione più avanzate, ci si muove verso macchine o centri di lavoro a 5 assi. Esistono taluni pezzi la cui complessa geometria può essere riprodotta solo ed esclusivamente utilizzando macchine a 5 assi. Più in generale, comunque, esistono molte altre parti decisamente meno complesse che possono essere prodotte in un modo economicamente più efficiente usando tecnologie di lavorazione a 5 assi. Per esempio, una lavorazione può richiedere un “a simple draft angle cut” sulla parete di uno stampo oppure un foro eseguito con un assegnato angolo in una flangia. Invece che riposizionare il pezzo sulla stessa o su di una seconda macchina, una macchina a 5 assi può completare la lavorazione in un singolo set-up. Ci sono, inoltre, lavorazioni in cui “feature relationship tolerances” debbono essere accuratamente mantenute. L’accesso a tutte le features del pezzo in lavorazione in un unico set-up, grazie all’utilizzo di tecnologie di lavorazione a 5 assi, può consentire di conseguire tolleranze di lavorazione più strette e risparmiare tempo e denaro. Il costo della macchina è però uno degli aspetti più significativi al fine di determinare la volontà di acquisto. Le imprese debbono necessariamente avere dei volumi di affari molto grossi o la concreta possibilità di espandere gli stessi per giustificare il costo di una macchina a 5 assi.

Nel corso degli ultimi anni, comunque, i costi delle macchine a 5 assi si sono ridotti ed ora pezzi che una volta erano considerati troppo semplici per lavorazioni a 5 assi possono essere considerati qualificanti dal momento che il “burden rate” per le macchine è sceso al diminuire del prezzo. La domanda che comunque ha sempre senso porsi – nel momento in cui l’obiettivo finale è il raggiungimento del più basso costo di lavorazione possibile – è: la tecnologia a 5 assi è effettivamente in grado di rispondere ai piani di crescita dell’azienda? I vantaggi possono essere certamente riassunti nei seguenti punti: accresciuta produttività e throughput; riduzione del numero di macchine necessarie; diminuzione dei costi per pezzo prodotto; incremento complessivo della qualità del pezzo; accuratezza di lavorazione più uniforme; diminuzione dell’in-process inventory; incremento dell’utilizzo della macchina.

Riconfigurabilità

All’interno della vasta area rappresentata dalla flessibilità occorre poi restringere ulteriormente il campo, per concentrarsi su un nuovo modo di ottenere flessibilità (intesa ancora in termini generali come propensione a dare in uscita prodotti variabili in volumi variabili), quello rappresentato dall’ottica orientata alla riconfigurabilità. La nuova idea è quella di implementare e quindi sfruttare la riconfigurabilità, cioè, in generale, la possibilità di utilizzare mezzi e quindi sistemi produttivi che abbiano la capacità, già all’inizio, di essere progettati per poter cambiare la propria struttura, sia hardware che software, al fine di poter far fronte a rapidi cambi di capacità produttiva o di mix, cosa attualmente sempre più richiesta [7]. Si ottiene così una capacità maggiore di adesione al mercato, non più solo in termini di ciò che viene richiesto di produrre ma anche in termini di ciò che viene richiesto di impiegare per produrre. Sistemi altamente riconfigurabili devono infatti essere in grado di evolvere in modo da impiegare sempre solo le capacità e funzionalità necessarie a soddisfare la domanda. Tra gli aspetti generali che interessano il concetto di riconfigurabilità, quello sicuramente più rilevante per rendere questa proprietà uno strumento importante nei contesti dinamici di oggi è l’impiego dei principi di modularità nella realizzazione dei mezzi produttivi. È questo, infatti, lo strumento base per consentire la possibilità di modificare facilmente un sistema, laddove la facilità di modifica è la capacità che caratterizza l’impiego di questa proprietà. In particolare, nel caso dei sistemi di lavorazione a macchine utensili, tra gli aspetti più rilevanti vi è quello che per poter ottenere i più alti livelli di riconfigurabilità il sistema deve essere costituito, almeno per una sua parte, da una nuova tipologia di macchine utensili, le RMT (Reconfigurable Machine Tool), progettate appunto con criteri modulari per poter affrontare la necessità di modificare le macchine.

Macchine utensili riconfigurabili

La vera e propria leva tecnologica, che permetterà di implementare sistemi come gli RMS e di introdurli nel mercato dei sistemi produttivi come una valida alternativa alle soluzioni già esistenti, è rappresentata dalla realizzazione di macchine utensili riconfigurabili [7, 8]. Una RMT (Reconfigurable Machine Tool) è una macchina utensile che, piuttosto che venire prodotta in maniera univoca e definitiva, viene assemblata sulla base delle necessità correnti della produzione per poter essere modificata (cioè riconfigurata) velocemente quando necessario [9]. Si assemblano cioè dei moduli che conferiscono alla macchina esattamente le funzionalità e le prestazioni che sono necessarie in un determinato momento, cioè in corrispondenza di una determinata produzione. La macchina sarà cosi in grado di svolgere un set di operazioni, definite in fase di progettazione della configurazione corrente del sistema, variabili all’interno di un range specifico per ogni configurazione, e al di fuori del quale sarà necessario riconfigurare la macchina (ad esempio sostituendo la testa montata con una che permetta una maggiore velocità di rotazione del mandrino o con una che permetta un interasse maggiore tra due fori paralleli in una foratura multipla). Questo sarà possibile fintanto che le variazioni riguardano solo le operazioni realizzate su una singola macchina, altrimenti, nel caso di variazioni più sostanziali, sarà necessario riconfigurare più macchine o addirittura l’intero sistema. Si è accennato ad un range di variazione delle possibilità di lavorazione: ciò significa che, seppure in maniera limitata in virtù della natura dedicata delle RMT, tali macchine possono disporre anche di una propria flessibilità interna. Ciò che permette di poter effettivamente riconfigurare le macchine utensili è la possibilità di disporre di attrezzature che siano anch’esse modificabili [9]. Tali macchine, infatti, saranno inserite in un sistema e messe in comunicazione tra di loro tramite trasportatori o altro, e saranno fornite degli adeguati dispositivi atti a permettere la movimentazione e manipolazione dei pezzi da lavorare. Quando dovesse variare il set dei prodotti da realizzare o il ritmo produttivo, la riconfigurazione del sistema dovrà tenere in conto anche la necessità di adattare le attrezzature alla nuova situazione.

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