Progettazione di una pinza demolitrice idraulica

Questo elaborato ha come obiettivo quello di progettare una pinza demolitrice idraulica per macchine operatrici che sia effettivamente producibile, industrializzabile, performante, affidabile ed economicamente competitiva per il mercato internazionale odierno. Dopo una prima parte di introduzione all’oggetto di studio e di comparazione con la concorrenza, vengono mostrati i primi studi sulla cinematica e sugli ingombri dell’attrezzatura eseguiti con l’ausilio del software 2D “DraftSight”. A questo punto si passa alla modellazione in 3D eseguita mediante il software “Solidworks” di tutti i componenti analizzando e giustificando le scelte progettuali che sono state fatte. Vengono quindi riportati tutti i calcoli analitici eseguiti, nonché le verifiche strutturali e l’ottimizzazione topologica realizzate mediante l’ausilio del pacchetto FEM “Simulation” di Solidworks. Infine si valutano i risultati ottenuti dalla progettazione e possibili sviluppi futuri.

Analisi delle prestazioni di un sistema di accumulo termico

Analisi termofluidodinamica di un accumulatore di calore che utilizza materiali a cambiamento di fase (PCM). I campi di velocità, di temperatura e di titolo, in regime termico non stazionario, relativi al singolo canale, vengono calcolati con un programma basato sul metodo dei volumi finiti, scritto in ambiente di lavoro Matlab. Vengono proposte diverse ottimizzazioni delle performance di accumulo termico, basate su un algoritmo genetico. Le ottimizzazioni sono fatte sia con differenti tipi di parametri di valutazione, sia con differenti gradi del polinomio che descrive la parete del canale; per ogni ottimizzazione l’algoritmo genetico è stato, quindi, utilizzato per determinare i parametri geometrici del canale ottimali. A partire dai risultati ottenuti dalle ottimizzazioni, vengono poi analizzate le prestazioni di canali della stessa geometria, ai quali viene aggiunta un’intelaiatura metallica. Vengono, infine, mostrati i risultati delle simulazioni numeriche fatte.

Fenomeni emergenti di sincronizzazione in network dinamici di oscillatori

In questa tesi viene modellizzato un peculiare comportamento emergente di auto-organizzazione in natura: la sincronizzazione dei flash luminosi degli sciami di lucciole. Al fine di studiare tale fenomeno vengono inizialmente analizzati dei modelli proposti in letteratura per simulare il fenomeno del flocking: in particolare, ci si sofferma sull'analisi delle differenti conseguenze tra le assunzioni di interazione metrica o topologica tra gli individui negli stormi. Queste due modalità di interazione tra gli elementi del gruppo vengono poi traslate nell'ambito della sincronizzazione. Infatti prendendo spunto dal modello di Kuramoto, il quale descrive la transizione ad uno stato sincrono di insiemi di oscillatori debolmente accoppiati, sono state prodotte delle simulazioni al calcolatore mettendo a confronto le proprietà dinamiche dei due tipi di interazione relativamente alla sincronizzazione dei flash degli sciami di lucciole. Il risultato è che i modelli risultano adeguati ad una descrizione semplificata del fenomeno, con alcune caratteristiche in comune con l'ambito del flocking, ed altre che risultano invece peculiari per questa specifica applicazione.

Misura della non-linearità nella risposta dello scintillatore GAGG:Ce per la missione HERMES

HERMES (High Energy Rapid Modular Ensemble of Satellites) è una missione basata su una costellazione di nano-satelliti in orbita terrestre bassa, ospitanti rivelatori di raggi X e gamma, avente l'obiettivo di indagare l'emissione di Gamma Ray Burst (GRB). Si tratta di un insieme di spettrografi ad alta risoluzione temporale, attivi nella banda 3–2000 keV, che operando congiuntamente sono in grado di localizzare eventi transienti. Questo esperimento fornirà un metodo veloce e complementare alla rivelazione di onde gravitazionali per l'osservazione di eventi brillanti come i GRB nell'ambito dell'astrofisica multimessaggero. Il rivelatore di ogni nano-satellite di HERMES è composto da Silicon Drift Deterctors (SDD) collegati otticamente a cristalli scintillatori di tipo GAGG:Ce. Il GAGG:Ce è uno scintillatore inorganico di nuova generazione (sviluppato attorno al 2012). L'obiettivo di questa tesi è studiare la risposta, in termini di ampiezza assoluta e uscita luce, del GAGG:Ce accoppiato a una SDD, concentrandosi nello studio della risposta non lineare dello scintillatore, dovuta al K-edge del gadolinio all'energia di 50.23 keV, per contribuire all'ottimizzazione della calibrazione strumentale per il satellite HERMES. Per l'esperimento sono stati usati tre diversi campioni di scintillatore GAGG:Ce. L'esperimento si è basato sull'osservazione di sorgenti radioattive di calibrazione e di un fascio monocromatico di fotoni X, prodotto attraverso il generatore disponibile presso la facility LARIX-A dell'Università di Ferrara, con un rivelatore composto dallo scintillatore in analisi letto con una SDD. L'intervallo di energie scelto per il fascio monocromatico è di 20-160 keV, mentre i radioisotopi consentono di acquisire dati anche ad energie maggiori. La risposta dello scintillatore è stata quindi studiata dalla minima energia rivelabile (20-40 keV) all'energia della riga del 137Cs a 661.65 keV.

Nodi sensori LoRaWAN a micropotenze: progettazione hardware, firmware e a livello di applicazione

L'elaborato parte da una scheda di sviluppo commerciale per arrivare a realizzare una rete LoRaWAN comprensiva di End-Node, Gateway e Application Server. In maniera specifica, l'elaborato affronta il problema della progettazione di end-node a micropotenze. Dopo aver studiato e collaudato la piattaforma di sviluppo, è stata affrontata la problematica dell'ottimizzazione energetica a diversi livelli: scelta di componenti con correnti di perdita estremamente ridotte, tecniche di power gating temporizzato, comportamento adattativo del nodo, impostazione dei consumi del nodo mediante i server della rete. L'elaborato presenta infine il layout del PCB progettato, pronto per la fabbricazione, insieme a stime del tempo di vita dell'end-node in funzione della frequenza di trasmissione e della capacità delle batterie utilizzate.

digitalizzazione del flusso informativo a supporto della gestione dei ricambi - il caso IMA S.p.A.

Il presente elaborato propone un progetto di digitalizzazione e ottimizzazione del flusso informativo a supporto della gestione dei ricambi dell'azienda IMA S.P.A. In particolare, l'obiettivo principale è quello di rendere più efficiente e priva di sprechi la modalità di richiesta del prelievo dei componenti commerciali, che ad oggi risulta essere troppo fragile e onerosa. Essa infatti, viene eseguita attraverso la stampa di un buono di prelievo cartaceo, che costituisce il supporto all’informazione e l’input per dare il via all’attività di prelievo. La proposta sviluppata in questa tesi è quella di attuare un processo di dematerializzazione, eliminando il cartaceo a favore di una completa gestione dei dati a sistema. Per farlo è stata pensata una modifica al flusso attualmente esistente, attraverso l’implementazione di una nuova transazione sul software gestionale SAP, che consenta la creazione di una lista di ricambi da prelevare. Questa lista sarà il nuovo input necessario all’attivazione del picking nel magazzino centralizzato.

Analisi dei flussi logistici e riprogettazione del layout aziendale

Il presente lavoro di tesi si basa sull’esperienza di tirocinio effettuata presso un’Azienda italiana che opera nel settore della lavorazione plastica e produce contenitori. L’Azienda, a seguito di un’innovazione su tutta la linea di prodotto, ha da poco preso la decisione di investire nell’inserimento di due nuove presse per lo stampaggio e nella realizzazione di un nuovo impianto di assemblaggio automatizzato. Questi verranno inseriti all’interno dell’attuale stabilimento ed andranno ad aumentare la capacità produttiva. Se da un lato ci sono grandi vantaggi in ciò, dall’altro va analizzato il contorno. In particolare: Come va ad impattare l’inserimento di questi elementi nelle logiche aziendali? Come cambiano i flussi di materiale all’interno dello stabilimento? Sarà sufficiente lo spazio attuale per lo stoccaggio dei semilavorati? Poste queste domande, l’obiettivo dell’elaborato è di rispondervi, attraverso l’analisi delle principali attività logistiche dell’Azienda, focalizzando l’attenzione sul layout attuale del reparto magazzino semilavorati e dei flussi di materiale. L’analisi del magazzino nella situazione As Is evidenzia una serie di criticità. Il problema principale è di definire l’adeguato layout del magazzino, che consente un utilizzo ottimale della superficie a disposizione, in modo da garantire l’efficienza e l’efficacia delle operazioni che ivi si svolgono. L’analisi ha condotto alla progettazione di un nuovo layout e di una nuova politica di allocazione dei materiali. Infine, viene effettuata un’attenta analisi dei flussi logistici, ed in particolare delle movimentazioni di materiale, sviluppata attraverso il software simulativo AutoMod. Quindi, vengono simulati degli ipotetici scenari, successivi all’inserimento del nuovo impianto di assemblaggio, per valutare le criticità che potrebbe dover affrontare l’Azienda.

Studio del ciclo di assemblaggio attraverso l'applicazione di algoritmi euristici e sua applicazione al montaggio di una bicicletta elettrica

Il presente elaborato si propone di raccogliere e dettagliare il lavoro svolto presso l’azienda Motori Minarelli durante il tirocinio curricolare. Minarelli ha dato l’avvio ad un nuovo progetto di nome ISSIMO e conseguentemente si è trovata ad approcciare una nuova tipologia di prodotto da assemblare attraverso linea di montaggio: una bicicletta elettrica. Il compito dell’azienda bolognese era quello di progettare e implementare la linea produttiva per la commercializzazione dell’e-bike. Al giorno d’oggi una buona progettazione del ciclo produttivo è alla base per la generazione di prodotti eccellenti e di qualità, per questo il ciclo di assemblaggio è stato definito tramite l’applicazione di una serie di algoritmi euristici di line balancing, per definire la struttura della linea di montaggio e la sequenza di produzione. Si è divisa la trattazione in quattro parti distinte: la prima parte è una analisi storica che parte dalla nascita della catena di montaggio sino alla teoria degli algoritmi di bilanciamento; la seconda parte permette di calarsi nel contesto aziendale; la terza parte dettaglia il progetto ISSIMO nei dettagli e la quarta parte, quella sperimentale, mostra l’applicazione degli algoritmi alla linea di assemblaggio in esame.

Crowd-shipping and autonomous vehicles: an optimization model for the last mile delivery

Il seguente elaborato propone un modello innovativo per la gestione della logistica distributiva nell’ultimo miglio, congiungendo l’attività di crowd-shipping con la presenza di Autonomous Vehicles, per il trasporto di prodotti all’interno della città. Il crowd-shipping utilizza conducenti occasionali, i quali deviano il loro tragitto in cambio di una ricompensa per il completamento dell’attività. Dall’altro lato, gli Autonomous Vehicles sono veicoli elettrici a guida autonoma, in grado di trasportare un numero limitato di pacchi e dotati di un sistema di sicurezza avanzato per garantire la fiducia nel trasporto. In primo luogo, nel seguente elaborato verrà mostrato il modello di ottimizzazione che congiunge i due attori principali in un unico ambiente, dove sono presenti un numero determinato di prodotti da muovere. Successivamente, poiché il problema di ottimizzazione è molto complesso e il numero di istanze valutabili è molto basso, verranno presentate due soluzioni differenti. La prima riguarda la metaeuristica chiamata Ant System, che cerca di avvicinarsi alle soluzioni ottime del precedente modello, mentre la seconda riguarda l’utilizzo di operatori di Local Search, i quali permettono di valutare soluzioni per istanze molto più grandi rispetto alla metaeuristica. Infine, i due modelli euristici verranno utilizzati per analizzare uno scenario che cerca di riprodurre una situazione reale. Tale scenario tenta di allocare strategicamente le risorse presenti e permette di dimostrare che gli Autonomous Vehicles riescono a supportare gli Occasional Drivers anche quando il numero di prodotti trasportabili è elevato. Inoltre, le due entità proposte riescono a soddisfare la domanda, garantendo un servizio che nel futuro potrebbe sostituire il tradizionale sistema di logistica distributiva last mile.

Smart freight transport in urban areas: a crowd-shipping model using autonomous vehicles

L'avanzamento dell'e-commerce e l'aumento della densità abitativa nel centro città sono elementi che incentivano l'incremento della richiesta merci all'interno dei centri urbani. L'attenzione all'impatto ambientale derivante da queste attività operative è un punto focale oggetto di sempre maggiore interesse. Attraverso il seguente studio, l'obiettivo è definire attuali e potenziali soluzioni nell'ambito della logistica urbana, con particolare interesse alle consegne dell'ultimo miglio. Una soluzione proposta riguarda la possibilità di sfruttare la capacità disponibile nei flussi generati dalla folla per movimentare merce, pratica nota sotto il nome di Crowd-shipping. L'idea consiste nella saturazione di mezzi già presenti nella rete urbana al fine di ridurre il numero di veicoli commerciali e minimizzare le esternalità negative annesse. A supporto di questa iniziativa, nell'analisi verranno considerati veicoli autonomi elettrici a guida autonoma. La tesi è incentrata sulla definizione di un modello di ottimizzazione matematica, che mira a designare un network logistico-distributivo efficiente per le consegne dell'ultimo miglio e a minimizzare le distanze degli attori coinvolti. Il problema proposto rappresenta una variante del Vehicle Routing Problem con time windows e multi depots. Il problema è NP-hard, quindi computazionalmente complesso per cui sarà necessario, in fase di analisi, definire un approccio euristico che permetterà di ottenere una soluzione sub-ottima in un tempo di calcolo ragionevole per istanze maggiori. L'analisi è stata sviluppata nell'ambiente di sviluppo Eclipse, attraverso il risolutore Cplex, in linguaggio Java. Per poterne comprendere la validità, è prevista un'ultima fase in cui gli output del modello ottimo e dell'euristica vengono confrontati tra loro su parametri caratteristici. Bisogna tuttavia considerare che l' utilizzo di sistemi cyber-fisici a supporto della logistica non può prescindere da un costante sguardo verso il progresso.

Analisi e standardizzazione del ciclo commessa dei materiali in conto lavoro: il caso HP Composites S.p.A.

HP Composites, azienda leader nella produzione di componenti in fibra di carbonio, a seguito della crescita di ordini commissionati dai suoi clienti, ha deciso di affidare a dei fornitori la produzione di alcune commesse, in alcune o in tutte le fasi del loro ciclo. L’elaborato di tesi nasce da un’esperienza di tirocinio nell’ufficio pianificazione di HP Composites, e si pone l’obiettivo di analizzare tutte le attività che, evitando di dedicare risorse alle lavorazioni selezionate, deve compiere per supportare il fornitore; l’analisi è stata effettuata tramite la costruzione di un diagramma di flusso e fornendo un indicazione del tempo richiesto da ogni attività, per poi poi avanzare delle proposte di ottimizzazione. Il ciclo commessa può essere suddiviso in quattro fasi: scelta della commessa e selezione del fornitore, attivazione del fornitore, gestione settimanale dell’evasione degli ordini e gestione del fine commessa. L’ufficio acquisti nel tempo si è specializzato individuando i temi da chiarire prima di attivare la fornitura per evitare l’insorgere di problematiche a produzione già attivata. Per quanto riguarda la gestione settimanale del fornitore, è stato istituito il ruolo del responsabile delle esternalizzazioni, una figura che funga da intermediario con il fornitore e monitori la produzione esterna: questa figura apporta un'alta quantità di interazioni, ma HP valuta maggiori i vantaggi di questa gestione centralizzata. Inoltre nel tempo le attività pianificazione sono state ottimizzate grazie alla stesura di file precompilati da aggiornare. Un’attività fonte di inefficienza è quella dell’emissione dei documenti di trasporto, soprattutto nel caso in cui il compito di consegnare il prodotto al cliente è deputato al fornitore di conto lavoro: HP Composites ha intenzione di implementare un lettore barcode per l’emissione del documento che ridurrebbe i tempi richiesti dall’attività e permetterebbe una gestione del conto lavoro a sistema più corretta.

Sistemi di testing per celle a combustibile

La tesi tratta funzionamento, ottimizzazione e applicazioni delle celle a combustibile PEM (PEM Fuel cells) che sono dispositivi capaci di convertire reversibilmente l’energia chimica contenuta nel combustibile in energia elettrica, energia termica e prodotti di reazione. Vengono analizzati gli effetti di temperatura, pressione e umidità sulla cinetica, sulle prestazioni, sull’OCV, sulla conduttività della membrana e sul trasferimento di massa. In generale, per utilizzare una cella a combustibile PEM, ogni componente, materiale e l'assemblaggio delle celle dovrebbe essere realizzabile e ottimizzato per ottenere alte prestazioni. Vengono, quindi, trattate le tecniche di test e diagnosi che rappresentano il modo più popolare e affidabile per convalidare i progetti di questi componenti e della cella combustibile stessa. Inoltre, si affronta il discorso sull’idrogeno definito come vettore di energia che ha assunto un ruolo di primo piano per un mercato a basse emissioni; infatti ha un grande potenziale come combustibile alternativo e assume un ruolo centrale nello scenario energetico del futuro. Infine, si parla anche di applicazioni pratiche ed esistenti riguardanti le celle a combustibile in veicoli, come le proposte di Nuvera ed EH Group.

Metodologie per la progettazione di eliche aeronautiche

Studio dei metodi di progettazione per lo sviluppo di eliche aeronautiche. Come caso di studio è stata scelta la progettazione di un’elica che ottimizzi le prestazioni del Risen, prodotto dalla Porto Aviation Group. Questo ultraleggero monta motore Rotax915IS, che eroga una potenza considerevolmente maggiore rispetto ai motori adottati in precedenza: sono state, quindi, progettate una serie di eliche in grado di convertire in maniera efficiente la coppia ricevuta in spinta nelle diverse fasi di volo del velivolo. E' incluso nella tesi uno studio di sensitività in cui è stato verificato come varia la spinta in funzione dei diversi parametri costruttivi dell'elica aeronautica. Lo sviluppo dell’elica avviene attraverso il seguente percorso: 1) definizione parametri di volo e funzionamento motore del velivolo a cui accoppiare l'elica, 2) studio delle prestazioni dell'aereo con le eliche già disponibili così da potere validare i calcoli, 3) stima delle prestazioni dell'aereo in seguito a variazioni delle caratteristiche geometriche della pala; 4) sintesi caratteristiche costruttive per ottenere una pala in grado di fornire prestazioni soddisfacenti in ogni fase del volo. Gli studi sono stati supportati da analisi su codici software commerciali, al fine di valutare l’influenza dei parametri costruttivi sulle prestazioni del velivolo a cui viene accoppiata l'elica. Lo studio ha condotto allo sviluppo di cinque pale, una delle quali presenta ottime prestazioni.

Stato dell'arte delle tecniche lean per la gestione della supply chain

L’idea di focalizzare la tesi sulla supply chain ed in particolare sulle tecniche lean per la sua ottimizzazione deriva dal fatto che si tratta di un nuovo modo di ragionare, di un approccio moderno perfettamente adattabile al contesto socio-economico attuale, teso ad accrescere la flessibilità e l’efficienza dell’impresa attraverso un ripensamento dell’intero flusso di creazione del valore. Verranno analizzate le caratteristiche generali di questo modello organizzativo, per poi addentrarsi nella sua applicazione ed infine i vantaggi e gli eventuali svantaggi che le organizzazioni devono affrontare per implementare operativamente le tecniche lean. L’analisi effettuata nella tesi è strutturata come segue: La parte iniziale del primo capitolo definisce il concetto generale di supply chain sottolineando il contesto di riferimento in cui oggi operano le attività produttive. Vengono poi riportati l’accezione e il valore della supply chain management e le sue problematiche annesse di gestione e controllo. Nella seconda parte del capitolo vengono analizzati e descritti i modelli letterari esistenti utili per descrivere, impostare e classificare una supply chain. Il secondo capitolo, dopo una breve esposizione storica che descrive le origini della metodologia lean production, è orientato alla raccolta delle definizioni e alle loro differenti visioni tratte dal mondo della letteratura. Segue una parte più analitica, dove vengono analizzati in maniera dettagliata gli obiettivi, gli strumenti ed i principi che la filosofia lean prevede. Nel terzo capitolo viene approfondita la VSM, uno degli strumenti di principale importanza secondo le logiche della lean manufacturing. Vengono analizzati gli step necessari per una corretta implementazione, illustrando prima la simbologia internazionale necessaria per una sua comprensione e realizzazione e poi definiti gli step da applicare non solo per una semplice realizzazione, ma per l’ottenimento di una value stream map in ottica lean.

Efficientamento del processo produttivo mediante strumenti di Lean Production: il caso Curti spa

Questa tesi vuole riassumere il percorso di tirocinio che ho intrapreso all’ interno dell’azienda Curti. L'azienda, situata a Castel Bolognese, nasce nel 1955 e opera in svariati settori. Si occupa della produzione di macchine automatiche per il packaging, per la produzione di cavi elettrici e per il settore tessile; inoltre produce componenti per l'industria aerospaziale. L’azienda è votata ad una filosofia kaizen e fonda il processo produttivo su due forti pilastri: il WCM e la Lean Production. In questa esperienza sono stato assegnato all’ ufficio di pianificazione della produzione della divisione TetraPak. Qui ho potuto osservare da vicino come funziona un’azienda e imparare diversi compiti tipici di questo ruolo. Fra le attività che ho svolto c’è la gestione delle distinte sul gestionale Alnus e su Excel e la preparazione della documentazione per la spedizione. Successivamente ho concentrato la mia attenzione su un progetto specifico, denominato “Tethered”, interfacciandomi con il reparto ricambi. Secondo una recente normativa europea, dal 2024 tutti i packaging per il beverage con capacità inferiore ai 3 litri avranno l’obbligo di mantenere i tappi attaccati al contenitore. Il reparto ricambi riceve quindi molti ordini VCK Tethered, ovvero casse con i componenti per attuare i cambiamenti necessari per conformarsi alla normativa. Qui si concentra il mio lavoro di analisi della situazione as-is e lo studio di possibili azioni migliorative. Le azioni individuate sono l’acquisto di strumentazione, la disposizione di una scaffalatura dedicata (studiando una disposizione efficiente dei componenti), l’adozione di etichette informative sui contenitori e l'ottimizzazione delle spedizioni. Sono stati creati due OPL riguardanti il prelievo e l’imballaggio dei componenti. Infine, non è stata possibile applicarla, ma è comunque stata individuata la possibilità di implementare il metodo delle 5s, in modo da ottenere postazioni di lavoro più ordinate e pulite.