POLITECNICO DI BARI D U Ingegneria Elettrica Tesi

POLITECNICO DI BARI D. U. Ingegneria Elettrica Tesi in Qualità nei Prodotti e nei Sistemi MIGLIORAMENTO DEL PROCESSO DI PRODUZIONE SULLA LINEA TRAFILATURA RAME DELLO STABILIMENTO PIRELLI CAVI E SISTEMI S. p. A. DI GIOVINAZZO (BA) Relatore: Chiar. mo Prof. N. Giaquinto Tutor aziendale: Ing. G. De Santis Diplomando: DONATO CALIA Anno Accademico 2001/2002

MIGLIORAMENTO DI UN PROCESSO 3° livello qualitativo 2° livello qualitativo OBIETTIVO 1° livello qualitativo KAIRYO: MIGLIORAMENTO IMPROVVISO KAIZEN: MIGLIORAMENTO GRADUALE E CONTINUO DONATO CALIA

AZIONI NECESSARIE PER ATTUARE IL MIGLIORAMENTO CONTINUO - Studio del processo - Individuazione dei parametri che influenzano l’obbiettivo (nel nostro caso: riduzione dei costi di trafilatura) - Campionamento mirato dei parametri individuati - Analisi statistica dei dati campionati - Azioni di miglioramento DONATO CALIA

FASI DEL PROCESSO DONATO CALIA

SBOZZATURA Materia prima: VERGELLA DI RAME Diametro iniziale: 8 mm Diametro finale: 2 mm DONATO CALIA

TRAFILATURA SOTTILE La trafilatura sottile avviene nelle macchine multifilo ad 8, 12 o 24 fili Diametro iniziale: 2 mm Diametro finale: 0. 262 mm – 0. 5 mm Caso in esame Samp 24 fili 0. 262 mm DONATO CALIA

TRAFILATURA Trafilatura: Lavorazione per deformazione plastica atta ad ottenere una riduzione di sezione PARAMETRI INFLUENTI -Forma della Filiera -Lubro-Refrigerazione -Impostazione dello Slittamento -Ricottura -Bobinatura Tranne la ricottura sono gli stessi per sbozzatura e trafilatura sottile DONATO CALIA

LA FILIERA Filiera in diamante Naturale o Sintetico Entrata La riduzione deve essere limitata per evitare la rottura del filo. Devo usare più filiere in serie. Riduzione Bearing Back Relief Uscita La filiera si usura nel tempo! DONATO CALIA

LUBRO-REFRIGERAZIONE Scopi Asportare il calore prodotto per attrito Ridurre l’attrito durante la trafilatura Si effettua con un’emulsione di olio in acqua Temperatura: 35°C-40°C Concentrazione olio 6% - 8% Caratteristiche Ph: 8 - 9 dell’emulsione Conducibilità <4000 μS Assenza di batteri e funghi DONATO CALIA

SLITTAMENTO DEL FILO E VELOCITA’ DEI CABESTANI Ad ogni riduzione di sezione corrisponde un aumento di lunghezza del filo. Le velocità dei cabestani PORTAFILIERE (che tirano il filo tra le diverse filiere) devono CABESTANO essere opportunamente regolate. DONATO CALIA

IMPOSTAZIONE DELLA VELOCITA’ DEI CABESTANI Lo slittamento è la differenza tra l’allungamento meccanico della macchina e l’allungamento del filo tra le filiere All. Filo CONDIZIONE All. Macch. NORMALE ILFILOSI SLITTA All. <>All. IL ROMPE DONATO CALIA

LA RICOTTURA Serve per restituire al rame le caratteristiche elettriche ( conducibilità) e meccaniche (resistenza alla trazione) perse durante la trafilatura in seguito agli sforzi meccanici Preriscaldamento Asciugatura Ricottura Raffreddamento DONATO CALIA

RICERCA DEI PARAMETRI DA ANALIZZARE OBIETTIVO: RIDUZIONE COSTI DI TRAFILATURA Costi relativi alla trafilatura del rame per km di filo prodotto: Costi Fissi Costi Variabili MANO D’OPERA MANUTENZIONE ORDINARIA LUBRO-REFRIGERANTE ENERGIA COSTO RAME COSTO FILIERE DONATO CALIA

DATI CAMPIONATI Il parametro più idoneo per monitorare l’andamento della quantità di rame utilizzata per km di filo prodotto e lo stato di usura delle filiere è il diametro del filo di rame. Misuratore laser di diametro Aeroel, ad alta precisione I diametri sono stati misurati per circa due mesi. DONATO CALIA

ANALISI DEI DATI Con i dati campionati è stato costruito un istogramma: L’andamento è a isole, infatti alcuni dati tendono a disporsi su una campana secondaria distante dalla campana principale. Questo effetto è stato attribuito alla presenza di 4 filiere tra le 24, con un diametro leggermente più grande DONATO CALIA

RELAZIONE TRA DIAMETRO E RESISTENZA ELETTRICA La norma pone i limiti sulla resistenza elettrica, ma si preferisce utilizzare il diametro medio. Controlliamo che queste grandezze siano legate tra loro secondo la nota legge: con DONATO CALIA

RELAZIONE TRA DIAMETRO E RESISTENZA ELETTRICA Valutiamo l’errore relativo percentuale tra la resistenza lineare misurata e quella attesa con la relazione fisica. L’errore relativo non supera lo 0. 6% DONATO CALIA

ANALISI DI CORRELAZIONE Ho cercato un legame tra diametro del filo elementare e le tonnellate di rame lavorato DONATO CALIA

ANALISI DI CORRELAZIONE Andamento dei diametri medi del filo in funzione delle tonnellate Alcuni dati non sono utilizzabili DONATO CALIA

ANALISI DI CORRELAZIONE Retta di regressione costruita con i dati campionati r=88. 77% DONATO CALIA

ANALISI DI CORRELAZIONE Troviamo l’errore relativo tra diametro misurato e quello previsto con la retta di regressione L’errore relativo non supera lo 0. 9%. DONATO CALIA

ANALISI DEI COSTI IN FUNZIONE DELLE TONNELLATE LAVORATE Costo del rame per km di filo prodotto C=c · P Ho trovato il costo per km di filo in funzione delle tonnellate DONATO CALIA

ANALISI DEI COSTI IN FUNZIONE DELLE TONNELLATE LAVORATE Ammortamento del costo filiere L’andamento è iperbolico, più rame lavoro meno il costo filiere incide sul costo del filo DONATO CALIA

ANALISI DEI COSTI IN FUNZIONE DELLE TONNELLATE LAVORATE Per avere l’andamento complessivo dei costi sommo il costo del rame e la ripartizione del costo filiere Un cambio anticipato delle filiere è sconveniente a causa del ridotto ammortamento del costo filiere. Un cambio ritardato è sconveniente a causa dell’aumento di quantità di rame necessario a produrre 1 km di filo. DONATO CALIA

ISTANTI OTTIMALI DI SOSTITUZIONE DELLE FILIERE Impostando il costo massimo attribuibile al rame è possibile ottenere l’intervallo in cui effettuare la sostituzione delle filiere La condizione ottimale è nel minimo della curva, che con i prezzi attuali è tra le 700 e le 800 tonn. DONATO CALIA

REALIZZAZIONE DEL MODELLO GENERALE I CALCOLI PRESENTATI SI RIFERISCONO AI PREZZI ATTUALI DEL RAME E DELLE FILIERE. UN MODELLO GENERALE UTILIZZABILE ANCHE IN FUTURO E’ STATO IMPLEMENTATO IN AMBIENTE MATLAB. IL PROGRAMMA RICHIEDE I PREZZI AGGIORNATI E UTILIZZANDO I DATI STORICI DISPONIBILI SULL’USURA DELLA FILIERA RESTITUISCE IL GRAFICO DEI COSTI TOTALI. DONATO CALIA

CONCLUSIONI Il compito di questo lavoro era trovare un modello matematico che fornisse gli intervalli di sostituzione ottimali per le filiere (sostituendo il procedimento “a occhio”). E’ stato costruito e implementato in Matlab un modello parametrico che, in base ai costi del rame e delle filiere, individua gli istanti di sostituzione più remunerativi economicamente. La base statistica di questo modello si basa sui dati campionati in un periodo breve. Si consiglia all’azienda di continuare a monitorare il diametro medio per migliorare la precisione del modello e verificare l’esattezza delle ipotesi statistiche utilizzate. DONATO CALIA

Ringrazio la Pirelli Cavi e Sistemi S. p. A e i dirigenti dello stabilimento di Giovinazzo per l’opportunità offertami Ringrazio l’Ing. De Santis per la disponibilità offertami durante il periodo di stage Ringrazio tutti i professori del mio corso di studi, ed in particolare il mio relatore Prof. Giaquinto, per l’attenzione prestata durante questi anni. DONATO CALIA