Il valore delle competenze nelle fasi di progettazione e di verifica dimensionale e geometrica del prodotto: l’approccio GPS
Paolo Chiabert, Giulio Barbato
Il ruolo del Capitale Umano nell’Eccellenza Aziendale
Torino, Centro Congressi Lingotto
16 – 17 aprile 2014
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Sommario
• Competenze e conoscenze
• Lo sviluppo della conoscenza nell’individuo e nell’azienda
• Metodi, strumenti e linguaggi della conoscenza
• Cosa è il GPS?
• Lo sviluppo prodotto in ottica GPS
• Case study: Lamierati
• Case study: Fissaggi filettati
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Le competenze
Competenza: Conoscenza, Capacità, Atteggiamento. Conoscenza: 1. evolutiva, 2. continua, 3. incrementale, 4. a ritorno crescente.
1
2
3
4
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L’albero della conoscenza
Da N conoscenze si
ricava la N+1esima
conoscenza
La conoscenza è il frutto
di un albero che deve
essere nutrito
La conoscenza costruisce
Il valore del prodotto Courtesy of Prof. Vittorio Romagnoli
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La gestione della conoscenza aziendale
Outsourcing
Outsourcing
with max profit
Outsourcing
wild globalization Courtesy of Prof. Vittorio Romagnoli
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Lo sviluppo della conoscenza
Lo sviluppo della conoscenza richiede: Linguaggio Strumento Metodo Nel processo di sviluppo prodotto: Linguaggio: GPS – Geometrical Product Specifications Strumento: PLM – Product Lifecycle Management Metodo: Lean thinking
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Il sistema GPS
Insieme di standard
Ambienti operativi e dualità
Incertezza estesa Elementi geometrici
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La conoscenza GPS nello sviluppo prodotto
Idea
Design
Production
Verification
Release
Specification
operator
Verification
operator Duality
Functional operator
What features
should I control and
how should I do it?
Specification
uncertainty
How do I measure?
Is measurement
compliant with
specifications?
Measurement
uncertainty Correlation uncertainty
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Case study: Lamierati
Descrizione sommaria tratta da una tesi di laurea La produzione di una parte interna al cofano motore era risultata critica per la quantità di riscontri fuori tolleranza
La colpa è stata data all’attività di verifica ed è stato chiesto di ripeterla in un’altra sala metrologica
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Case study: Lamierati
Descrizione sommaria tratta da una tesi di laurea La replicazione delle misure ha confermato sostanzialmente i problemi prima evidenziati. Dopo lunghe ed infruttuose discussioni, un giovane
Ingegnere del gruppo di lavoro ha posto una domanda cruciale!
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Case study: Lamierati
Le tolleranze che sono state imposte sono davvero necessarie?
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Case study: Lamierati
Le specifiche funzionali In effetti il compito del particolare prodotto è solo quello di fare da distanziale tra l’abitacolo, il parafango e il frontale della vettura
Gran parte del lavoro e delle discussioni si sarebbero evitate con la conoscenza di una delle prime regole del GPS: valutare le specifiche funzionali attentamente.
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Case study: Lamierati
Le specifiche funzionali Le tolleranze imposte sono state cambiate drasticamente
Ma la quantità di fuori tolleranza è rimasta notevole!
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Case study: Lamierati
Le specifiche funzionali Le specifiche funzionali sono state osservate, ma non completamente. Il compito di distanziale richiede un controllo di forma, mentre le specifiche sulle coordinate sono sensibili anche alla posizione
Measurement in x, y and z and differences from nominal
x Dx y Dy z Dz
POINT1 258.66 0.62 653.07 0.15 577.80 -0.14
POINT2 133.00 0.10 666.37 0.55 577.80 -0.32
POINT3 173.75 0.21 707.00 1.05 641.65 0.25
POINT4 -34.00 0.25 692.00 -0.26 624.92 0.03
POINT5 -314.88 -0.19 648.00 0.38 584.35 0.58
POINT6 -390.00 0.52 622.00 -0.12 507.00 0.00
POINT7 -296.00 0.78 696.50 0.13 454.00 0.09
POINT8 -256.00 0.89 696.50 -0.35 454.00 0.04
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Case study: Lamierati
Le specifiche funzionali Per passare dalle specifiche sulle coordinate(dipendenti dal sistema di riferimento) alle specifiche di forma (indipendenti dal sistema di riferimento) e sufficiente fare una regressione statistica di roto-traslazione
XX
g
Y
Yg
Z
gZ
O
Og
xOg
yOg
zOg
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Case study: Lamierati
Le specifiche funzionali Le condizioni di fuori tolleranza sono drasticamente meno numerose e di entità inferiore, ma soprattutto rappresentano la situazione reale
Measurement in x, y and z and differences from nominal
x Dx y Dy z Dz
POINT1 349.36 -0.20 -19.29 0.36 25.11 0.20
POINT2 223.69 0.30 -5.98 -0.03 25.11 0.39
POINT3 264.40 0.16 35.27 0.09 88.96 -0.18
POINT4 56.67 0.13 18.90 0.04 72.23 0.04
POINT5 -224.17 0.61 -24.59 -0.10 31.66 -0.52
POINT6 -299.27 -0.08 -51.15 -0.16 -45.69 0.06
POINT7 -205.34 -0.40 23.89 0.13 -98.69 -0.02
POINT8 -165.34 -0.51 23.40 0.13 -98.69 0.03
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Case study: Lamierati
Le specifiche funzionali Questo esempio dimostra come l’applicazione attenta delle regole GPS consenta di evitare problemi grossi e spesso insolubili (cercare di correggere un errore che non c’è posta quasi sempre ad aumentare la difettosità!)
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Case study: Fissaggi filettati
Vantaggi della valutazione dell’incertezza nella progettazione Questo studio mostra che la conoscenza della valutazione dell’incertezza, applicazione fondamentale nella fase di verifica, può essere di straordinaria utilità anche nella fase di progettazione. Si tratta dello studio di un fissaggio filettato. Viene affrontato richiedendo che lo sforzo di trazione sul bullone, più la sua incertezza sia inferiore alla tensione di snervamento del bullone stesso:
22tanarctancos1arctanarctantan
24
2tanarctancos1arctanarctantan121
22
2
2
%2.0
a
med
f
med
medress
med
f
medress
med
d
d
p
d
pdd
d
p
d
p
d
dM
y
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Case study: Fissaggi filettati
Vantaggi della valutazione dell’incertezza nella progettazione Il problema si può risolvere impostando la tabella di valutazione dell’incertezza secondo la GUM, Guide to the expression of uncertainty in measurement (BIPM, IEC, IFCC, ILAC, ISO, IUPAC, IUPAP e OIML, documento BIPM JCGM 100:2008) o la norma ISO-GPS 14253-2. La tabella dell’incertezza viene fatta ponendo in ciascuna riga un fattore d’incertezza e calcolandone il contributo alla varianza della grandezza in esame. La tabella d’incertezza offre, quindi, oltre alla valutazione dell’incertezza indagata, anche un panorama completo degli effetti di ciascun contributo d’incertezza, consentendo, quindi, di poterne valutare il peso e di poter simulare soluzioni alternative.
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Case study: Fissaggi filettati Uncertainty table
Measurand Bolt d= 16 mm
Deterministic evaluation of Torque 443 N/m
Torque wrench Maximum error 8%
Symbol Value Note a j k a j n d n r u²(x j) c iDy/Dx uj²(y) uj4(y)/j
0.2% 1.00E+09 Toler. 5.0E+07 3 30 1 1 8.3E+14 1.0E+00 8.3E+14 2.3E+28 3
M 487 Toler. 3.9E+01 3 30 1 1 5.1E+02 -1.6E+06 1.4E+15 6.3E+28 2
dmed 1.6E-02 Toler. 1.5E-04 3 30 1 1 7.5E-09 5.0E+08 1.9E+09 1.2E+17 7
dres 1.6E-02 Toler. 1.5E-04 3 30 1 1 7.5E-09 1.3E+11 1.2E+14 5.1E+26 4
p 2.0E-03 Toler. 5.0E-05 3 30 1 1 8.3E-10 6.3E+08 3.3E+08 3.6E+15 8
f 2.3E-01 Toler. 2.5E-02 3 30 1 1 2.1E-04 3.5E+07 2.5E+11 2.1E+21 6
1.05E+00 Toler. 1.7E-03 3 30 1 1 9.6E-07 1.8E+06 3.0E+06 2.9E+11 9
1.50E-01 Toler. 3.0E-02 3 30 1 1 3.0E-04 2.3E+09 1.6E+15 8.1E+28 1
da 2.60E-02 Toler. 5.0E-04 3 30 1 1 8.3E-08 1.3E+10 1.4E+13 7.0E+24 5
0.2%-e 1.98E+08 Pa 3.9E+15 1.7E+29
Risk /2 0.1% 6.2E+07
91
95%
2.0E+00
1.2E+08 Pa
Variable x j Non Statistical Parameters estimated
Degrees of freedom of y, (y)
Confidence level
Coverage factor (Student t)
Expanded uncertainty U(y)
Ranking
Variance of y , u²(y )
Standard uncertainty of y , u(y)
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Case study: Fissaggi filettati
Vantaggi della valutazione dell’incertezza nella progettazione Anche in questo caso si dimostra come la conoscenza dei metodi opportuni possa portare alla soluzione che tenga conto dell’intero panorama della situazione, con l’indicazione dei fattori più critici, nell’ordine l’attrito µ, l’errore massimo dell’avvitatore, lo snervamento σ0.2%. Ci indica anche i fattori con influenza trascurabile, sui quali si possono allargare le tolleranze, se fosse economicamente vantaggioso.
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Conclusioni
L’investimento in conoscenza fornisce un vantaggio competitivo: di lungo periodo, in quanto assicura una crescita sostenibile dell’azienda; di breve periodo, perché fornisce soluzioni innovative a problemi contingenti.