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EESEMPIOSEMPIO PPROCESSOROCESSO SSVILUPPOVILUPPO
PPRODOTTORODOTTO EE SSTRUMENTITRUMENTI
Prof. Caterina RizziProf. Caterina RizziDipartimento di Ingegneria IndustrialeDipartimento di Ingegneria IndustrialeDipartimento di Ingegneria IndustrialeDipartimento di Ingegneria Industriale
Il processo di sviluppo prodottoIl processo di sviluppo prodotto
CCONTENUTOONTENUTO DELLADELLA LEZIONELEZIONE
StrumentiStrumenti
Concezione del prodottoConcezione del prodotto
Progettazione del prodottoProgettazione del prodotto
Progettazione e realizzazione delle attrezzatureProgettazione e realizzazione delle attrezzature
Caterina RIZZIDipartimento di Ingegneria Industriale
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PPROCESSOROCESSO SVILUPPOSVILUPPO PRODOTTOPRODOTTO
Computer‐Aided x Tools
Concezione Progettazione Produzione Distribuzione SmaltimentoServizioSmalt.
PROCESSO PROGETTAZIONE
ProgettazioneAnalisi ed Validazione Documentazione
Requisiti
Concezione
Caterina RIZZIDipartimento di Ingegneria Industriale
Progettazioneottimizzazione di progetto di progettoConcezione
PROCESSO PRODUZIONE
Computer‐Aided x Tools
PPROCESSOROCESSO SVILUPPOSVILUPPO PRODOTTOPRODOTTO
Concezione Progettazione Produzione Distribuzione SmaltimentoServizioSmalt.
Pianificazionedella produzione
Progettazione e
Produzione Controllodi qualità
Pianificazione
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PROCESSO DI PRODUZIONE
realizzazione diattrezzature
Programmaz.NC,CNC
Packaging
Pianificazionedel processo
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SSTRUMENTITRUMENTI DIDI SSVILUPPOVILUPPO PPRODOTTORODOTTO (1/3)(1/3)
Il progettista utilizza un linguaggio codificato per Il progettista utilizza un linguaggio codificato per trasmettere l’idea dell’oggetto da realizzaretrasmettere l’idea dell’oggetto da realizzaretrasmettere l idea dell oggetto da realizzare trasmettere l idea dell oggetto da realizzare all’esperto che deve costruirloall’esperto che deve costruirlo
– Strumenti Tradizionali
– Strumenti Computerizzati
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SSTRUMENTITRUMENTI DIDI SSVILUPPOVILUPPO PPRODOTTORODOTTO (2/3)(2/3)
Strumenti TradizionaliStrumenti Tradizionali– disegno tecnico– schizzi, proiezioni ortogonali ed assonometriche, sezioni,
particolari (geometria)– quote, tolleranze, note sui materiali e sui tipi di finitura
(dimensioni piu’ caratteristiche tecnologiche)
DISEGNI TECNICI INTERPRETAZIONE
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Informazione strutturata
Conoscenza strutturata,non strutturata e
background
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SSTRUMENTITRUMENTI DIDI SSVILUPPOVILUPPO PPRODOTTORODOTTO (3/3)(3/3)
Strumenti Computerizzati (Cax)Strumenti Computerizzati (Cax)modelli digitali 3D del prodotto– modelli digitali 3D del prodotto• CAS
• CAD
• CAM
• CAE
• ….
• Prototipi virtuali
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• Prototipi virtuali
• ….
OOBIETTIVIBIETTIVI
migliorare il time to marketmigliorare il time to market
i li l lit ’ l’ ffid bilit ’ d l d tti li l lit ’ l’ ffid bilit ’ d l d ttmigliorare la qualita’ e l’affidabilita’ del prodottomigliorare la qualita’ e l’affidabilita’ del prodotto
fare analisi comparative su diverse possibili soluzioni fare analisi comparative su diverse possibili soluzioni alternativealternative
ridurre i costi di progettazione, sviluppo, ridurre i costi di progettazione, sviluppo, fabbricazione e supportofabbricazione e supporto
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AAPPROCCIOPPROCCIO: I: INGEGNERIANGEGNERIA CCONCORRENTEONCORRENTE
Considerare in parallelo tutti gli elementi del ciclo di Considerare in parallelo tutti gli elementi del ciclo di vita del prodottovita del prodotto
Specificaprodotto
Processoper produrreprodotto
Produzioneprodotto
DESIGN
PROCESS PLANNING
MANUFACTURING
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LEAD TIMELEAD TIME
MANUFACTURING
EESEMPIOSEMPIO PROCESSOPROCESSO SVILUPPOSVILUPPO PRODOTTOPRODOTTO
Settore automotiveSettore automotive– Componenti in lamiera stampata
Concezione Progettazione Produzione Distribuzione SmaltimentoServizioSmalt.
PROCESSO PROGETTAZIONE
Requisiti
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ProgettazioneAnalisi ed
ottimizzazioneValidazionedi progetto
Documentazionedi progettoConcezione
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Creare
Ingombri,Carry over...
DDEFINIZIONEEFINIZIONE DELLODELLO STILESTILE (1/6)(1/6)
Creare bozzetti di
stile
Creare matematica
CAS
Costruire modellifisici
Stilista
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Sistemi di Computer GraficaSistemi CAS
CAD 3D espliciti
Creare matematica
CAD
Costruiremodellomaster
StilistaTecnici
Bozzetti di stileBozzetti di stileBozzetti di stileBozzetti di stile
Viene concepita la formaconcepita la forma esterna della vettura, con scarsa d fi i i d i d tt li
DDEFINIZIONEEFINIZIONE DELLODELLO STILESTILE (2/6)(2/6)
definizione dei dettagli
Attività rilevanti:Attività rilevanti:– Definire bozzetti
– Disegnare schizzi e viste
– Selezionare bozzetti
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Vincoli ergonomici e meccaniciVincoli ergonomici e meccaniciVincoli ergonomici e meccaniciVincoli ergonomici e meccanici
Lo stile deve essere affinato tenendo conto
DDEFINIZIONEEFINIZIONE DELLODELLO STILESTILE (3/6)(3/6)
Abitabilità
ffdei vincolivincoli di meccanica, abitabilità, etc.
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Ingombri meccanici
SSCHEMACHEMA DEIDEI VINCOLIVINCOLI PERPER LOLO STILESTILE
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VVINCOLIINCOLI PERPER LOLO STILESTILE ESTERNOESTERNO
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SSCHEMACHEMA EERGONOMIARGONOMIA
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CCONTROLLIONTROLLI DIDI INTERFERENZAINTERFERENZA: : MANICHINOMANICHINO
95% 95% ININ 44AA
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Manichino in posizione nominale Manichino nella posizione più bassa
archetipi
Norme ed archetipiNorme ed archetipiNorme ed archetipiNorme ed archetipi
Lo stile viene affinato tenendo conto di norme consolidatenorme consolidate
DDEFINIZIONEEFINIZIONE DELLODELLO STILESTILE (4/6)(4/6)
maniglie
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cofano
porte
dimensioni
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Matematica CASMatematica CASMatematica CASMatematica CAS
Vengono definiti bozzetti via via più bozzetti via via più realisticirealistici: nasce il modello CASmodello CAS
DDEFINIZIONEEFINIZIONE DELLODELLO STILESTILE (5/6)(5/6)
modello CASmodello CAS
Attività rilevanti:Attività rilevanti:– Matematizzare i bozzetti
– Creare matematica CAS
(modello virtuale)
– Creare foto ed animazioni
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Creare foto ed animazioni
Bozzetto di stile
VVISIBILITÀISIBILITÀ ANTERIONEANTERIONE: : OSTRUZIONEOSTRUZIONE MONTANTEMONTANTE AA
side view 330º
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OOSTRUZIONESTRUZIONE MONTANTEMONTANTE A: A: SIMULAZIONESIMULAZIONE DINAMICADINAMICA
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(punto occhio 1320,‐345,881) svolta a sinistra
PPLANCIALANCIA: : VISIBILITÀVISIBILITÀ PULSANTIPULSANTI
5% percentile posiz. tutto alto schienale 20°
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PPANNELLOANNELLO STRUMENTISTRUMENTI: : RIFLESSIONIRIFLESSIONI SULSUL PARABREZZAPARABREZZA
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(eye to the intrument panel center)95% perc. nominal position backrest 20°
PPLANCIALANCIA: : RIFLESSIONIRIFLESSIONI SULSUL PARABREZZAPARABREZZA
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Modelli fisiciModelli fisiciModelli fisiciModelli fisiciVengono realizzati i modelli fisicimodelli fisici corrispondenti ai modelli di stile selezionati, a mano o con lavorazioni meccaniche.
DDEFINIZIONEEFINIZIONE DELLODELLO STILESTILE (6/6)(6/6)
Modello fisico
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scala 1:5
Modelli master (scala 1:1)
Modello di stile
PPROGETTAZIONEROGETTAZIONE DELDEL PRODOTTOPRODOTTO (2/5)(2/5)
Fattibilità
Progettazione
Progettazione di dettaglio
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Calcoli
Design Review
CAD 2DCAD 3D esplicitiCAE di prodotto
Progettisti
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Fattibilità Fattibilità Fattibilità Fattibilità Si definisce l’architettural’architettura delladella vetturavettura, ossia la disposizione ditutte le sue parti meccaniche e di carrozzeria, all’interno di
PPROGETTAZIONEROGETTAZIONE DELDEL PRODOTTOPRODOTTO (3/5)(3/5)
superfici esterne già definite od in via di definizione
Attività rilevanti sono:Attività rilevanti sono:– Layout vano motore ed autotelaio
– Layout abitacolo e bagagliaio
– Struttura di carrozzeria
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Progettazione Progettazione Progettazione Progettazione
Si passa dalle semplici superfici esterne a modelli CADmodelli CAD e disegni costruttivi quotati, garantendo i requisiti richiesti negli obiettivi
PPROGETTAZIONEROGETTAZIONE DELDEL PRODOTTOPRODOTTO (4/5)(4/5)
q , g q giniziali
P t l t l
Attività rilevanti:Attività rilevanti:– Studio corpo scocca
– Studio parti mobili
– Studio gruppi funzionali
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Scocca saldata
Porta laterale
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Calcoli Calcoli Si verifica la corrispondenza delle prestazioni delle soluzioni costruttive proposte con gli obiettivi di progetto, proponendo
PPROGETTAZIONEROGETTAZIONE DELDEL PRODOTTOPRODOTTO (5/5)(5/5)
eventualmente modifiche e miglioramenti
Deformazioni eStati tensionali
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Verifica statica su gruppo porta
AANALISINALISI CRASHCRASH
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AAERODINAMICAERODINAMICA
Griglia di calcolo (~500.000 punti) Distribuzione della pressione
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Linee di flusso
AACUSTICACUSTICA SCOCCASCOCCA
Cavity modes
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Body modes
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PPROCESSOROCESSO PPRODUZIONERODUZIONE
PPROGETTAZIONEROGETTAZIONE DELLEDELLE ATTREZZATUREATTREZZATURE (1/8)(1/8)
Pianificazionedella produzione
Progettazione erealizzazione diattrezzature
Programmaz.
Produzione Controllodi qualità
Packaging
Pianificazionedel processo
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PROCESSO DI PRODUZIONE
gNC,CNC
SSTAMPOTAMPO
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Matematica elemento
Avamprogetto e premetodo
PPROGETTAZIONEROGETTAZIONE STAMPISTAMPI (2/8)(2/8)
p
Studio di imbutitura
Simulazione imbutitura
Metodo
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CAD 2DCAD 3D esplicitiCAE processo
ProgettistiMetodisti Progettazion
e struttura
Generazione percorsi utensile
Avamprogetto e metodoAvamprogetto e metodoAvamprogetto e metodoAvamprogetto e metodo
Viene definito il ciclo preliminareciclo preliminare di realizzazione dell’elemento
PPROGETTAZIONEROGETTAZIONE STAMPISTAMPI (3/8)(3/8)
stampato ed un primo bilanciamentoprimo bilanciamento sotto pressa dell’elemento nelle varie operazioni
Attività rilevanti sono:Attività rilevanti sono:– analisi figura elemento
– analisi sezioni tipiche
– 1° bilanciamento
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– definizione ciclo preliminare
Caratteristiche geometriche dell’elemento e le tolleranze
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Studio di imbutituraStudio di imbutituraStudio di imbutituraStudio di imbutituraViene definito il fuorifigurafuorifigura dell’elemento, cioè tutte quelle
PPROGETTAZIONEROGETTAZIONE STAMPISTAMPI (4/8)(4/8)
gg qsuperfici che vengono sviluppate intorno all’elemento per garantirne l’imbutibilità
Attività rilevanti:Attività rilevanti:– Impostazione studio
Caterina RIZZIDipartimento di Ingegneria Industriale
– Fresatura modello fisico
– Aggiornamento studio
Simulazione di imbutituraSimulazione di imbutituraSimulazione di imbutituraSimulazione di imbutitura
Viene analizzata l’imbutibilitàl’imbutibilità dell’elemento per individuare
PPROGETTAZIONEROGETTAZIONE STAMPISTAMPI (5/8)(5/8)
Viene analizzata l imbutibilitàl imbutibilità dell elemento per individuare eventuali criticità e proporre modifiche allo studio di imbutitura
Attività rilevanti:Attività rilevanti:– creazione modelli
FEM
l l FEM
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– calcolo FEM
– analisi di stampabilità
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Metodo di stampaggioMetodo di stampaggioMetodo di stampaggioMetodo di stampaggio
Viene definito il ciclo di produzione dell’elementociclo di produzione dell’elemento, quante e quali operazioni i contenuti tecnologici che saranno input per la
PPROGETTAZIONEROGETTAZIONE STAMPISTAMPI (6/8)(6/8)
operazioni, i contenuti tecnologici che saranno input per la progettazione e la generazione dei percorsi utensile
Attività rilevanti:Attività rilevanti:– Impostazione ciclo
– Definizione contenuti tecnologici
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g
– Valutazione fattibilità
Progettazione strutturaProgettazione strutturaProgettazione strutturaProgettazione struttura
Viene definito il progetto dello stampoprogetto dello stampo inserendo tutti i contenuti
PPROGETTAZIONEROGETTAZIONE STAMPISTAMPI (7/8)(7/8)
previsti dal piano metodo. Alle superfici di imbutitura vengono aggiunte la struttura e le attrezzature necessarie al funzionamento dello stampo
Attività rilevanti:Attività rilevanti:– Progettazione stampo di
imbutitura
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– Progettazione altre operazioni
– Matematizzazione alette
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Vengono generati i programmi di fresaturaprogrammi di fresatura per realizzare gli stampi
Generazione percorsi utensileGenerazione percorsi utensileGenerazione percorsi utensileGenerazione percorsi utensile
PPROGETTAZIONEROGETTAZIONE STAMPISTAMPI (8/8)(8/8)
Vengono generati i programmi di fresaturaprogrammi di fresatura per realizzare gli stampi
Attività rilevanti:Attività rilevanti:– Percorsi utensile stampo di
imbutitura
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– Percorsi utensile altre operazioni
Progetto stampo
Modelli per f sioni
CCOSTRUZIONEOSTRUZIONE DIDI STAMPISTAMPI (1/7)(1/7)
fusioni
Collaudo fusioni
Preparazione per copia
L i i
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Sistemi CAMSistemi CAD
ModellistiAggiustatori
Ecc..
Lavorazioni di macchina
Aggiustaggio
Messa a punto
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Modelli per fusioniModelli per fusioniModelli per fusioniModelli per fusioni
V ti d i d lli i li ti ld lli i li ti l
CCOSTRUZIONEOSTRUZIONE DIDI STAMPISTAMPI (2/7)(2/7)
Vengono generati dei modelli in polistirolomodelli in polistiroloper realizzare le colate dei grezzi in ghisa ed in acciaio
Attività rilevanti:Attività rilevanti:Inserimento sovrametallo e
Caterina RIZZIDipartimento di Ingegneria Industriale
– Inserimento sovrametallo e ritiro
– Fresatura polistirolo
– Assemblaggio polistirolo
Vengono realizzati i grezzi di fusionegrezzi di fusionemediante il processo di colata
Collaudo fusioniCollaudo fusioniCollaudo fusioniCollaudo fusioni
CCOSTRUZIONEOSTRUZIONE DIDI STAMPISTAMPI (3/7)(3/7)
in sabbia e verificate le proprietà chimico‐fisiche.
Attività rilevanti:Attività rilevanti:
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– Colata in sabbia
– Analisi di provini (durezza, porosità, etc.)
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Per poter montare i particolari sulle basi occorre lavorare tutti lavorare tutti
Preparazione per copiaPreparazione per copiaPreparazione per copiaPreparazione per copia
CCOSTRUZIONEOSTRUZIONE DIDI STAMPISTAMPI (4/7)(4/7)
i piani di accoppiamentoi piani di accoppiamento ed eseguire i fori di fissaggio
Attività rilevanti:Attività rilevanti:– Ribaltamento lame
– Spianatura
– Lavorazione piani di riferimento
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p
– Esecuzione fori di fissaggio
Lavorazioni di macchinaLavorazioni di macchina
Vengono effettuate le lavorazionilavorazioni di tutti i particolari dello stampo
CCOSTRUZIONEOSTRUZIONE DIDI STAMPISTAMPI (5/7)(5/7)
Attività rilevanti:Attività rilevanti:– Lavorazione piano base
– Lavorazione superfici di servizio
Caterina RIZZIDipartimento di Ingegneria Industriale
servizio
– Lavorazione per copia (con finitura crescente)
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AggiustaggioAggiustaggio
Lo stampo viene assemblatoLo stampo viene assemblato e preparato per la messa a punto
Attività rilevanti:Attività rilevanti:
CCOSTRUZIONEOSTRUZIONE DIDI STAMPISTAMPI (6/7)(6/7)
Reparto di assemblaggio
Steccatura
Attività rilevanti:Attività rilevanti:– Steccatura
– Lisciatura
– Scarico raggi negativi
– Forature
– Assemblaggio e controllo
Caterina RIZZIDipartimento di Ingegneria Industriale
Lo stampoLo stampo vieneviene provato sotto pressaprovato sotto pressa fino ad ottenere un elemento con le caratteristiche geometriche e qualitative richieste
Messa a puntoMessa a punto
CCOSTRUZIONEOSTRUZIONE DIDI STAMPISTAMPI (7/7)(7/7)
elemento con le caratteristiche geometriche e qualitative richieste
Attività rilevanti:Attività rilevanti:– Tamponatura
– Prova stampi
– Produzione di preserie
Caterina RIZZIDipartimento di Ingegneria Industriale
– Controllo elemento
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Caterina RIZZIDipartimento di Ingegneria Industriale
CCONCLUSIONIONCLUSIONI
Tutto è sempre più basato sul Tutto è sempre più basato sul 3D3D
Nel mondo della progettazione e della produzione i Nel mondo della progettazione e della produzione i problemi cruciali sono:problemi cruciali sono:pp– Padronanza e controllo del processoprocesso e dei suoi cambiamenti
– Formalizzazione ed uso della conoscenzaconoscenza disponibile
–– TempismoTempismo nel cogliere i cambiamenti tecnologici e ambientali in termini di sviluppo
C ità di ti l li l i tt di
Caterina RIZZIDipartimento di Ingegneria Industriale
– Capacità di gestire al meglio la propria reterete di collaborazione
L’approccio e le tecnologie L’approccio e le tecnologie PLMPLM sembrano, ad oggi, sembrano, ad oggi, essere la risposta adeguataessere la risposta adeguata