Development of a Robotic Wires Storage System for Switchgear Manufacturing Automation

Considering the great development of robotics in industrial automation, the Remodel project aims to reproduce, through the use of Cobots, the wiring activity typical of a human operator and to realize an autonomous storage work. My researches focused on this second topic. In this paper, we will see how to realize a gripper compatible with an Omron TM5X-900, able to perform a pick and place of different types of cables, but also how to compute possible trajectories. In particular, what I needed, was a trajectory going from the Komax, the cables production machine, to a Warehouse taking into account the possible entangles of cables with the robot during its motion. The last part has been dedicated to the synchronization between robot and main machine work.

Logiche e modelli operativi del Lean Manufacturing: il caso di un'impresa del settore meccanico

Il cambiamento organizzativo costituisce oggi un elemento fondamentale per la sopravvivenza dell'impresa. Un approccio al cambiamento è costituito dal Total Quality Management (o Qualità Totale). La Qualità Totale pone il cliente e la sua soddisfazione al centro delle decisioni aziendali. Ciò presuppone un coinvolgimento di tutto il personale dell'impresa nell'attività di miglioramento continuo. Un sistema di gestione della Qualità Totale è rappresentato dalla Lean Manufacturing. Infatti, i punti essenziali della Lean Manufacturing sono il focus sul cliente, l'eliminazione degli sprechi ed il miglioramento continuo. L'obiettivo è la creazione di valore per il cliente e, quindi, l'eliminazione di ogni forma di spreco. E' necessario adottare un'organizzazione a flusso e controllare continuamente il valore del flusso nell'ottica del miglioramento continuo. Il Lead Time costituisce l'indicatore principale della Lean Manufacturing.I risultati principali della Lean Manufacturing sono: aumento della produttività, miglioramento della qualità del prodotto, riduzione dei lead time e minimizzazione delle scorte ed aumento della rotazione. Tutto ciò è applicato ad un caso aziendale reale. Il caso si compone di un'analisi dei processi di supporto, dell'analisi del capitale circolante (analisi dello stock e del flusso attuale e futuro) e dell'analisi del sistema di trasporto, con l'obiettivo di ridurre il più possibile il lead time totale del sistema.

Analisi e razionalizzazione dei flussi di materiale in ingresso e dei trasporti in un'ottica di logistica integrata: il caso Denso Manufacturing Italia S.p.A.

Negli ultimi anni è emerso chiaramente come la logistica rivesta un’importanza fondamentale per le aziende e costituisca un ottimo strumento per assicurarsi e mantenere un solido vantaggio competitivo. Inoltre, osservando l’ambiente attuale si evince come il sistema logistico sia caratterizzato da un progressivo aumento di complessità, sia in seguito alle maggiori esigenze dei mercati e sia come conseguenza della globalizzazione. In questo quadro evolutivo è mutato profondamente il ruolo ricoperto dalla logistica all’interno delle organizzazioni. Rispetto alla concezione tradizionale, che considerava la logistica come una funzione esclusivamente interna all’azienda, si è assistito al progressivo coinvolgimento dei fornitori e dei clienti ed è emersa la necessità di coordinare gli sforzi dell’intera supply chain, con l’obiettivo di migliorare il livello di servizio globalmente offerto e di ridurre i costi logistici totali. Tali considerazioni sono state il filo conduttore dell’analisi presentata di seguito, basata su uno studio svolto presso la DENSO Manufacturing Italia S.p.A., finalizzato all’analisi dei flussi in ingresso ed in particolar modo alla razionalizzazione degli imballi e dei trasporti, in un’ottica di integrazione con i fornitori. In particolare, la prima parte della trattazione introduce gli argomenti dal punto di vista teorico. Infatti, nel primo capitolo verrà illustrato il tema della logistica integrata e della sua evoluzione nel tempo, in relazione all’ambiente competitivo attuale ed alle nuove richieste dei mercati, approfondendo il tema della logistica in ingresso e del trasporto merci. Quindi, nel secondo capitolo verrà trattato il tema degli imballi, analizzandone le ripercussioni sull’intera catena logistica ed offrendo una panoramica dei metodi che permettono l’integrazione tra gli imballaggi ed i sistemi di trasporto, movimentazione e stoccaggio. Invece, la seconda parte dello studio sarà dedicata alla presentazione dell’azienda in cui è stato realizzato il progetto di tesi. Nel terzo capitolo verranno introdotte sia la multinazionale giapponese DENSO Corporation che la sua consociata DENSO Manufacturing Italia S.p.A., specializzata nella produzione di componenti per il mercato automotive, presso cui si è svolto lo studio. Nel quarto capitolo verrà descritto il layout dell’impianto, per poi presentare la logistica in ingresso allo stabilimento, ponendo maggiore attenzione ai flussi provenienti dal nord Italia – ed in particolare dal Piemonte – su cui si incentra il lavoro di tesi. Quindi, nella terza ed ultima parte verrà presentata in dettaglio l’analisi condotta durante lo studio aziendale. In particolare, il quinto capitolo tratta dei flussi di materiale provenienti dall’area piemontese, con l’analisi degli imballi utilizzati dai fornitori, delle consegne e delle modalità di trasporto. Infine, nel sesto capitolo saranno proposte delle soluzioni migliorative relativamente a tutte le criticità emerse in fase di analisi, valutandone gli impatti sia in termini economici che in relazione all’efficienza del flusso logistico.

Structure learning of graphical models for task-oriented robot grasping

In the collective imaginaries a robot is a human like machine as any androids in science fiction. However the type of robots that you will encounter most frequently are machinery that do work that is too dangerous, boring or onerous. Most of the robots in the world are of this type. They can be found in auto, medical, manufacturing and space industries. Therefore a robot is a system that contains sensors, control systems, manipulators, power supplies and software all working together to perform a task. The development and use of such a system is an active area of research and one of the main problems is the development of interaction skills with the surrounding environment, which include the ability to grasp objects. To perform this task the robot needs to sense the environment and acquire the object informations, physical attributes that may influence a grasp. Humans can solve this grasping problem easily due to their past experiences, that is why many researchers are approaching it from a machine learning perspective finding grasp of an object using information of already known objects. But humans can select the best grasp amongst a vast repertoire not only considering the physical attributes of the object to grasp but even to obtain a certain effect. This is why in our case the study in the area of robot manipulation is focused on grasping and integrating symbolic tasks with data gained through sensors. The learning model is based on Bayesian Network to encode the statistical dependencies between the data collected by the sensors and the symbolic task. This data representation has several advantages. It allows to take into account the uncertainty of the real world, allowing to deal with sensor noise, encodes notion of causality and provides an unified network for learning. Since the network is actually implemented and based on the human expert knowledge, it is very interesting to implement an automated method to learn the structure as in the future more tasks and object features can be introduced and a complex network design based only on human expert knowledge can become unreliable. Since structure learning algorithms presents some weaknesses, the goal of this thesis is to analyze real data used in the network modeled by the human expert, implement a feasible structure learning approach and compare the results with the network designed by the expert in order to possibly enhance it.

Structural design, manufacturing and testing of the new wing for the CSIR's Modular UAS in composite materials

In the framework of an international collaboration with South Africa CSIR, the structural design, manufacturing and testing of the new wing for the Modular UAS in composite materials has been performed.

Hot wire manufacturing and resolution effects in high Reynolds number flows

Lo studio della turbolenza è di fondamentale importanza non solo per la fluidodinamica teorica ma anche perchè viene riscontrata in una moltitudine di problemi di interesse ingegneristico. All'aumentare del numero di Reynolds, le scale caratteristiche tendono a ridurre le loro dimensioni assolute. Nella fluidodinamica sperimentale già da lungo tempo si è affermata l'anemometria a filo caldo, grazie ad ottime caratteristiche di risoluzione spaziale e temporale. Questa tecnica, caratterizzata da un basso costo e da una relativa semplicità, rende possibile la realizzazione di sensori di tipo artigianale, che hanno il vantaggio di poter essere relizzati in dimensioni inferiori. Nonostante l'ottima risoluzione spaziale degli hot-wire, infatti, si può verificare, ad alto numero di Reynolds, che le dimensioni dell'elemento sensibile siano superiori a quelle delle piccole scale. Questo impedisce al sensore di risolvere correttamente le strutture più piccole. Per questa tesi di laurea è stato allestito un laboratorio per la costruzione di sensori a filo caldo con filo di platino. Sono in questo modo stati realizzati diversi sensori dalle dimensioni caratteristiche inferiori a quelle dei sensori disponibili commercialmente. I sensori ottenuti sono quindi stati testati in un getto turbolento, dapprima confrontandone la risposta con un sensore di tipo commerciale, per verificarne il corretto funzionamento. In seguito si sono eseguite misure più specifiche e limitate ad alcune particolari zone all'interno del campo di moto, dove è probabile riscontrare effetti di risoluzione spaziale. Sono stati analizzati gli effetti della dimensione fisica del sensore sui momenti statistici centrali, sugli spettri di velocità e sulle funzioni di densità di probabilità.

Manufacturing and characterization of amorphous silicon alloys passivation layers for silicon hetero-junction solar cells

Nel presente lavoro di tesi magistrale sono stati depositati e caratterizzati film sottili (circa 10 nm) di silicio amorfo idrogenato (a-Si:H), studiando in particolare leghe a basso contenuto di ossigeno e carbonio. Tali layer andranno ad essere implementati come strati di passivazione per wafer di Si monocristallino in celle solari ad eterogiunzione HIT (heterojunctions with intrinsic thin layer), con le quali recentemente è stato raggiunto il record di efficienza pari a 24.7% . La deposizione è avvenuta mediante PECVD (plasma enhanced chemical vapour deposition). Tecniche di spettroscopia ottica, come FT-IR (Fourier transform infrared spectroscopy) e SE (spettroscopic ellipsometry) sono state utilizzate per analizzare le configurazioni di legami eteronucleari (Si-H, Si-O, Si-C) e le proprietà strutturali dei film sottili: un nuovo metodo è stato implementato per calcolare i contenuti atomici di H, O e C da misure ottiche. In tal modo è stato possibile osservare come una bassa incorporazione (< 10%) di ossigeno e carbonio sia sufficiente ad aumentare la porosità ed il grado di disordine a lungo raggio del materiale: relativamente a quest’ultimo aspetto, è stata sviluppata una nuova tecnica per determinare dagli spettri ellisometrici l’energia di Urbach, che esprime la coda esponenziale interna al gap in semiconduttori amorfi e fornisce una stima degli stati elettronici in presenza di disordine reticolare. Nella seconda parte della tesi sono stati sviluppati esperimenti di annealing isocrono, in modo da studiare i processi di cristallizzazione e di effusione dell’idrogeno, correlandoli con la degradazione delle proprietà optoelettroniche. L’analisi dei differenti risultati ottenuti studiando queste particolari leghe (a-SiOx e a-SiCy) ha permesso di concludere che solo con una bassa percentuale di ossigeno o carbonio, i.e. < 3.5 %, è possibile migliorare la risposta termica dello specifico layer, ritardando i fenomeni di degradazione di circa 50°C.

Tecniche di fault tolerance in swarm robotics

Questa tesi presenta e discute le sfide per ottenere sistemi di swarm robotis affidabili e tolleranti ai guasti e quindi anche alcuni metodi per rilevare anomalie in essi, in modo tale che ipotetiche procedure per il recupero possano essere affrontate, viene sottolineata inoltre l’ importanza di un’ analisi qualitativa dei guasti.

Additive manufacturing: studio delle non conformità geometriche e dimensionali in componenti realizzati mediante tecnica fused deposition modelling

La fabbricazione additiva è una classe di metodi di fabbricazione in cui il componente viene costruito aggiungendo strati di materiale l’uno sull’altro, sino alla completa realizzazione dello stesso. Si tratta di un principio di fabbricazione sostanzialmente differente da quelli tradizionali attualmente utilizzati, che si avvalgono di utensili per sottrarre materiale da un semilavorato, sino a conferire all’oggetto la forma desiderata, mentre i processi additivi non richiedono l’utilizzo di utensili. Il termine più comunemente utilizzato per la fabbricazione additiva è prototipazione rapida. Il termine “prototipazione”’ viene utilizzato in quanto i processi additivi sono stati utilizzati inizialmente solo per la produzione di prototipi, tuttavia con l’evoluzione delle tecnologie additive questi processi sono sempre più in grado di realizzare componenti di elevata complessità risultando competitivi anche per volumi di produzione medio-alti. Il termine “rapida” viene invece utilizzato in quanto i processi additivi vengono eseguiti molto più velocemente rispetto ai processi di produzione convenzionali. La fabbricazione additiva offre diversi vantaggi dal punto di vista di: • velocità: questi processi “rapidi” hanno brevi tempi di fabbricazione. • realizzazione di parti complesse: con i processi additivi, la complessità del componente ha uno scarso effetto sui tempi di costruzione, contrariamente a quanto avviene nei processi tradizionali dove la realizzazione di parti complesse può richiedere anche settimane. • materiali: la fabbricazione additiva è caratterizzata dalla vasta gamma di materiali che può utilizzare per la costruzione di pezzi. Inoltre, in alcuni processi si possono costruire pezzi le cui parti sono di materiali diversi. • produzioni a basso volume: molti processi tradizionali non sono convenienti per le produzioni a basso volume a causa degli alti costi iniziali dovuti alla lavorazione con utensili e tempi di setup lunghi.

World Class Manufacturing : approccio ad un sistema di manutenzione predittiva (CBM)

L’oggetto di analisi del presente lavoro di tesi è il modello di Operational Excellence noto come World Class Manufacturing in particolare l’approccio allo step 6 del pilastro Professional Maintenance, dove si richiede l’implementazione di un sistema di manutenzione PREDITTIVA, la cosiddetta CBM (Conditional Based Maintenance) . Il modello a cui si fa riferimento fu teorizzato dal professore giapponese H. Yamashina verso la metà degli anni 2000 e giunse in Italia attorno al 2005, quando Fiat Group (oggi FCA) lo adottò come approccio standard alla gestione della produzione. Questo tipo di analisi, orientata verso una prospettiva pratica più che teorica, deriva direttamente da un’esperienza sul campo che ho svolto all’interno di un’azienda che ha aderito al World Class Manufacturing (WCM). Nel capitolo 1 verrà proposto un excursus delle metodologie alla base del WCM e del percorso storico che ha portato alla formulazione del modello. Nel secondo capitolo verrà proposto un caso di applicazione del WCM all'interno di un Gruppo, nella fattispecie Ariston Thermo Group (ATG). Dopo un’overview sul Gruppo e sulla storia della sua adesione al programma di miglioramento, la trattazione si focalizza sull'approccio di ATG al WCM. Nel terzo capitolo verrà introdotta la Manutenzione Professionale secondo le principali politiche manutentive schematizzate dal WCM. Verranno presentate singolarmente per sottolineare i loro obiettivi seguiti dai vantaggi e svantaggi che si possono ottenere nell’implementare ogni singola politica. Nel quarto capitolo verranno specificate sotto un aspetto prettamente pratico le varie attività svolte dalla PM così da evidenziare lo sviluppo e il miglioramento continuo che essa sta ottenendo dall’introduzione del WCM; principalmente la presentazione delle varie attività si riferiscono al passaggio allo step 6 della PM, dove verrà presentata approfonditamente elencando e analizzando tutte le attività svolte per approcciarsi alla CBM.

Riorganizzazione della manutenzione in ottica TPM: il caso Toyota Material Handling Manufacturing Italy

Il presente lavoro di tesi nasce dall'attività di stage svolto presso la Toyota Material Handling Manufacturing Italy S.p.A. di Bologna, azienda specializzata nella produzione di carrelli elevatori. Lo scopo prefissato di questo elaborato è quello di fornire una visione globale della Total Productive Maintenance, andando successivamente ad illustrare gli strumenti e le metodologie impiegate in un contesto reale e quindi i risultati ottenibili nel medio-lungo termine. La prima parte dell’elaborato va ad illustrare lo scenario moderno nel quale le imprese sono chiamate a confrontarsi e a competere per raggiungere i propri obiettivi. Nella seconda parte viene trattato il tema della “manutenzione dei sistemi produttivi” con particolare attenzione agli approcci risolutivi e alle politiche intraprese nel corso degli ultimi anni per poi analizzare il principale strumento di gestione della manutenzione utilizzato in scala mondiale, ovvero la Total Production Maintenance. L’ultima parte, dopo un capitolo riservato alla presentazione dell’azienda, si concentra sulle attività svolte presso l’azienda, sugli strumenti e tecniche utilizzate, per poi analizzare i risultati ottenuti ed ottenibili grazie al percorso intrapreso.

Strumenti e metodi per il miglioramento delle performance: il pilastro TPM del Focus Improvement. Il caso Philip Morris Manufacturing & Technology Bologna S.p.A.

Le peculiarità del contesto competitivo attuale richiedono alle aziende di muoversi con la massima velocità per rispondere il più rapidamente possibile al soddisfacimento delle richieste dei clienti. La ricerca di massima flessibilità non può prescindere dall’esigenza di mantenere alti livelli di efficienza produttiva e di tendere ad un continuo miglioramento dei flussi interni. L’elaborato ripercorre i passaggi fondamentali di un progetto di miglioramento delle performance di un impianto svolto nel primo semestre 2016 presso Philip Morris Manufacturing & Technology Bologna S.p.A. La metodologia utilizzata riprende strumenti, modelli e metodi dai principi alla base del Focus Improvement, primo pilastro del tempio della Total Productive Maintenance. Attraverso l’applicazione sistematica di tecniche tipiche del problem solving (ciclo di Deming) e di approcci analitici per la determinazione delle cause di guasto (curva di Pareto, Diagramma di Ishikawa), è stato possibile identificare i principali tipi di perdite (tempo, performance, difetti qualitativi) di una macchina industriale e mettere in atto gli interventi migliorativi necessari. L’analisi si conclude con la valutazione dei futuri sviluppi dello scenario, proponendo diverse alternative a seconda dell’abilità dell’organizzazione di sostenere i risultati raggiunti o addirittura di superarli.