Fasi e attività di sviluppo e industrializzazione di una biella per motore endotermico
Autore
Pietro Carpanzano - Politecnico di Torino - [1999-00]
Documenti
Abstract
Nel corso degli ultimi anni, l’intero processo industriale, dall’attività di impostazione alla mass-production, ha subito mutamenti molto profondi grazie al notevole progresso delle tecnologie informatiche e delle tecniche computazionali messe a disposizione di persone con sempre maggior grado di scolarità e cultura tecnica.
Prima degli anni settanta, ad esempio, la progettazione era praticamente realizzata con quello che si definisce un approccio tradizionale. Il disegno veniva realizzato a matita su foglio di carta e le analisi erano eseguite con calcoli più o meno complessi basati su formule teoriche ed empiriche prese dai manuali. La fase prototipale era basata sul metodo “costruisci – prova – correggi” e veniva eseguita da specialisti esperti. Conseguentemente a questo modo di operare, il processo risultava oneroso sia in termini di time to market che di costi e diffondeva sostanzialmente una consapevolezza empirica.
Durante gli anni settanta e ottanta, l’evoluzione delle metodologie di industrializzazione di un prodotto si è focalizzata soprattutto sulle tecniche progettative essenzialmente attraverso il fatto che i disegni, prima realizzati a mano, venivano sostituiti da disegni sviluppati con l’ausilio del computer (Computer Aided Drafting) e tramite software via via sempre più sofisticati e user friendly, per contro tutta la fase sperimentale basata sull’utilizzo dei prototipi rimaneva praticamente inalterata, conservando ancora un ruolo di assoluta importanza per la validazione e il perfezionamento degli elementi progettati.
In un tale scenario risultava difficilmente applicabile un approccio di “Simultaneous Engineering” e un uso adeguato di strumenti CAE (Computer Aided Engineering) volti alla riduzione del Time to Market e dei costi di sviluppo del prodotto.
All’inizio degli anni novanta, il grande salto in avanti fatto dalle tecnologie informatiche ed il notevole sviluppo degli strumenti di progetto ed analisi assistita dal calcolatore, hanno permesso di introdurre dei cambiamenti radicali nel processo di sviluppo e industrializzazione del prodotto.
Su questa linea sono emersi programmi che permettono di condurre una progettazione assistita da calcolatore (Computer Aided Design) e altri di analisi numerica che possono facilmente elaborare i dati automaticamente derivati dai modelli matematici simulando sollecitazioni meccaniche, termiche, interazioni idro e fluidodinamiche, lay out, processi tecnologici, ecc. In questo modo i progettisti hanno la possibilità di concorrere allo sviluppo prodotto, con le relative analisi di verifica strutturale e funzionale, la progettazione e la calibrazione dei processi produttivi, utilizzando dei modelli virtuali di base.
Quanto descritto non comporta l’eliminazione della fase prototipale (anch’essa interessata da notevole progresso tecnico), ma la riduzione del numero di iterazioni che la interessano. Questo perché la validazione virtuale garantisce la possibilità di arrivare a condurre le prove sperimentali su prototipi ad alto grado di significatività, quindi verosimilmente poco diversi da quelli che alla fine verranno deliberati. Ne consegue un notevole risparmio del tempo e dei costi di sviluppo del prodotto.
Nel contesto descritto, il presente elaborato analizza lo standard di lavoro che definisce tutte le fasi salienti di sviluppo di una biella per motore endotermico, dall’impostazione fino alla mass production, all’interno di Fiat Auto SpA.
Il processo è caratterizzato da sette fasi principali:
- Impostazione.
- Analisi make or buy.
- Sviluppo progetto e validazione virtuale.
- Verifica sperimentale.
- Validazione sperimentale su macrosistema.
- Scelte e validazioni produttive.
- Avvio produttivo e mass – production.
Prima degli anni settanta, ad esempio, la progettazione era praticamente realizzata con quello che si definisce un approccio tradizionale. Il disegno veniva realizzato a matita su foglio di carta e le analisi erano eseguite con calcoli più o meno complessi basati su formule teoriche ed empiriche prese dai manuali. La fase prototipale era basata sul metodo “costruisci – prova – correggi” e veniva eseguita da specialisti esperti. Conseguentemente a questo modo di operare, il processo risultava oneroso sia in termini di time to market che di costi e diffondeva sostanzialmente una consapevolezza empirica.
Durante gli anni settanta e ottanta, l’evoluzione delle metodologie di industrializzazione di un prodotto si è focalizzata soprattutto sulle tecniche progettative essenzialmente attraverso il fatto che i disegni, prima realizzati a mano, venivano sostituiti da disegni sviluppati con l’ausilio del computer (Computer Aided Drafting) e tramite software via via sempre più sofisticati e user friendly, per contro tutta la fase sperimentale basata sull’utilizzo dei prototipi rimaneva praticamente inalterata, conservando ancora un ruolo di assoluta importanza per la validazione e il perfezionamento degli elementi progettati.
In un tale scenario risultava difficilmente applicabile un approccio di “Simultaneous Engineering” e un uso adeguato di strumenti CAE (Computer Aided Engineering) volti alla riduzione del Time to Market e dei costi di sviluppo del prodotto.
All’inizio degli anni novanta, il grande salto in avanti fatto dalle tecnologie informatiche ed il notevole sviluppo degli strumenti di progetto ed analisi assistita dal calcolatore, hanno permesso di introdurre dei cambiamenti radicali nel processo di sviluppo e industrializzazione del prodotto.
Su questa linea sono emersi programmi che permettono di condurre una progettazione assistita da calcolatore (Computer Aided Design) e altri di analisi numerica che possono facilmente elaborare i dati automaticamente derivati dai modelli matematici simulando sollecitazioni meccaniche, termiche, interazioni idro e fluidodinamiche, lay out, processi tecnologici, ecc. In questo modo i progettisti hanno la possibilità di concorrere allo sviluppo prodotto, con le relative analisi di verifica strutturale e funzionale, la progettazione e la calibrazione dei processi produttivi, utilizzando dei modelli virtuali di base.
Quanto descritto non comporta l’eliminazione della fase prototipale (anch’essa interessata da notevole progresso tecnico), ma la riduzione del numero di iterazioni che la interessano. Questo perché la validazione virtuale garantisce la possibilità di arrivare a condurre le prove sperimentali su prototipi ad alto grado di significatività, quindi verosimilmente poco diversi da quelli che alla fine verranno deliberati. Ne consegue un notevole risparmio del tempo e dei costi di sviluppo del prodotto.
Nel contesto descritto, il presente elaborato analizza lo standard di lavoro che definisce tutte le fasi salienti di sviluppo di una biella per motore endotermico, dall’impostazione fino alla mass production, all’interno di Fiat Auto SpA.
Il processo è caratterizzato da sette fasi principali:
- Impostazione.
- Analisi make or buy.
- Sviluppo progetto e validazione virtuale.
- Verifica sperimentale.
- Validazione sperimentale su macrosistema.
- Scelte e validazioni produttive.
- Avvio produttivo e mass – production.
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