Case Study

IMPROVE 4.0 è in grado di acquisire dati direttamente dal campo riguardanti i numeri di fermi, di scarti e la velocità del flusso produttivo: questi 3 KPI, messi a prodotto, restituiscono in valore percentuale, noto con il nome di OEE (Overall Equipment Effectiveness).

Questi dati vengono acquisiti attraverso PLC, sensori, e input diretti degli operatori tramite device HMI.

I dati sull’efficienza produttiva sono disponibili in tempo reale, grazie al sistema Andon: gli Andon board presenti in ogni linea, forniscono le seguenti informazioni  a beneficio di tutti:

• takt time
• pezzi previsti, pezzi prodotti, pezzi buoni al primo colpo
• pezzi rimanenti per il lotto
• numero di scarti
• tempo di lavorazione, tempo di fermo previsto, tempo di fermo non previsto
• valore OEE del momento

Dati aggregati in tempo reale per tutte le linee sono disponibili anche in interfacce dedicate a ruoli manageriali.

Dati aggregati

I dati dell’efficienza vengono poi aggregati per essere fruibili in un arco temporale giornaliero, settimanale, mensile o annuale.

Monitoraggio efficienza OEE

In questa interfaccia sono presenti anche i diagrammi di Pareto delle cause di fermi e scarti, cause che sono state acquisite dai PLC o attraverso i device HMI direttamente dagli operatori.

Il controllo qualità nell’ambito elettrodomestico può essere fatto a diversi livelli.

Un primo livello lo abbiamo visto quando abbiamo parlato dell’OEE: già in questa fase andiamo a rilevare i problemi di qualità e le sue casualizzazioni.

Tutte i problemi di qualità vengono analizzati con grafici di Pareto e con ulteriori stratificazioni delle cause per avere dati evidenti sui maggiori motivi che sono alla base di difetti e rilavorazioni.

Pareto non conformità

OEE stratification

IL COLLAUDO VIBRAZIONALE

Un altro tipo di controllo qualità applicabile all’elettrodomestico è quello del collaudo vibrazionale.

IMPROVE 4.0 , attraverso il modulo Vibco, esegue il controllo qualità basandosi sull’analisi vibrazionale e di rumorosità. Vibco riesce a migliorare la qualità dei tuoi prodotti isolando e rimuovendo le problematiche di carattere acustico.

Le principali proprietà del sistema Vibco sono:

• Caratterizzazione dei guasti
• Acquisizione del segnale e Analisi di Fourier
• Valutazione dell’intensità sonora e del livello sonoro
• Analisi acustica in bande di ottave

Tale collaudo viene integrato al “Sistema tracciabilità collaudi”, cosi da associare alle matricole di prodotto i dati completi del collaudo elettrico/vibrazionale.

Le operazioni di collaudo vibrazionale vengono eseguite in modo automatico.

Al cambio di produzione, l’operatore digita il nuovo OP attraverso il PC touch disponibile e questo dato viene trasferito all’unità di collaudo vibrazionale, che a sua volta carica la caratterizzazione del modello del prodotto. Un PC di analisi vibrazioni, legge dal PLC lo stato del sistema, rilevando lo startup del collaudo e la variazione delle velocità cui viene eseguito il collaudo elettrico. Per ogni velocità, il sistema acquisisce ed analizza i dati del sensore accelerometro. L’esito dell’analisi viene comunicata al PLC.

I dati del collaudo vibrazionale vengono trasferiti al server di tracciabilità. Il server di tracciabilità tiene questi dati in memoria in attesa dei dati complessivi di collaudo che verranno inviati dalla macchina collaudi a fine collaudo. Quando il sistema di tracciabilità dispone del quadro complessivo archivia tutti i dati associandoli alla matricola del prodotto.

IL SISTEMA AIOCAP: L’IA A SUPPORTO

Un sistema messo in atto da Next vede l’utilizzo del machine learning e le reti bayesiane per la costruzione di una base di conoscenza. Il progetto si chiama A.I.O.C.A.P. ed è un sistema di intelligenza artificiale per il supporto decisionale alla risoluzione di problemi di qualità e processo.

La logica di questo Sistema prevede che esso prenda delle decisioni combinando tra loro concetti di utilità e probabilità.

L’obiettivo è duplice:

• supportare l’operatore, in real time, nella soluzione di un problema di qualità riscontrato durante la produzione.
• Consentire un trasferimento di conoscenza dalle risorse umane alla macchina. In questa maniera ne gioverà un altro tipo di trasferimento di conoscenza: quello dagli operatori più esperti a quelli meno esperti, migliorando così le performance di ogni singolo operatore.

Pagina di approfondimento: A.I.O.C.A.P.: Automatic Intelligent Out of Control Action Proposal

Tracciabilità di prodotto

Il sistema di tracciabilità comprende molte caratteristiche, sia hardware che software, che consentono di ottenere e gestire i flussi dei singoli prodotti, dalla creazione dell’ordine fino al suo imballaggio sul pallet.

L’idea di base è quella di tener traccia di ogni lotto che viene generato all’interno del sistema.

Ogni passaggio del lotto nelle varie fasi di produzione (collaudo, imballaggio, ecc..) viene memorizzato su database e la gestione di tale tracciabilità è integrata con il sistema gestionale del cliente (es. SAP).

Ogni linea di produzione può comprendere:

• una stazione di collaudo (dove è prevista una centralina che esegue collaudi elettrici sul prodotto)
• una zona nastratrice
• una zona di pallettizzazione dove viene ultimato il bancale.
• stampanti di etichette: una per quella caratteristica, cioè l’etichetta del singolo lotto e una per quella imballo (bancale).
• un PLC nella parte finale, prima del carico sul pallet, a cui è collegato un sensore di presenza (fotocellula) la cui funzione è quella di comunicare al sistema l’avvenuta transizione del prodotto nel bancale

Le linee possono essere di tre tipi:

1. Manuale
2. Semiautomatica
3. Automatica

Tracciabilità dei collaudi

Il sistema tiene traccia dei collaudi effettuati su ogni singolo elettrodomestico prodotto, consentendo in qualsiasi momento di risalire ai valori rilevati durante il collaudo. L’operazione è realizzata associando un codice numerico univoco ad ogni unità prodotta e collaudata positivamente; tale numero è scritto in chiaro sull’etichetta caratteristica del prodotto.

L’univocità del codice deve essere garantita per ogni singolo prodotto in ogni stabilimento interessato dal progetto.

Un’apposita interfaccia Desktop consente di visualizzare una griglia dati per le interrogazioni, finalizzate a rintracciare i collaudi effettuati attraverso il codice univoco.
La griglia contiene le seguenti informazioni:

• Data e ora di produzione
• Stabilimento e Linea
• Dati di collaudo
• Ordine di produzione
• Codice distinta

Dalla metodologia World Class Manufacturing arriva il Machine Ledger 4.0, uno strumento nato per gestire, in un unico ambiente, tuti i tipi di manutenzione: dalla reattiva, alla preventiva, dall’autonoma a quella professionale.
Next ha trasformato lo strumento WCM (un complesso file excel) in uno strumento, web-based, adatto a tutte le realtà, quindi non esclusive dell’ambiente WCM.

È stata creata anche una piattaforma (machineledger.it) condivisa tra fornitore della macchina e utente finale, attraverso la quale il fornitore può caricare per il cliente il machine ledger e la BOM di macchina.

Machine Ledger

Il Machine Ledger è un calendario che raccoglie tutti i tipi di manutenzione: quelle previste e quelle straordinarie.

Si interfaccia poi con i calendari degli operatori e manutentori che si occupano dei singoli interventi: il sistema tiene traccia degli eventi da effettuare, quelli rinviati, quelli completati.

Grazie a questa soluzione, la manutenzione può essere gestita a livelli superiori e quindi apportare benefici dal punto di vista dell’eliminazione degli sprechi. Si passa quindi da una manutenzione di tipo TBM (Time Based Maintenance) in cui il pezzo viene sostituito ogni tot di tempo; ad una manutenzione di tipo HBM (Hit Based Maintenance): il tempo non è più una discriminante per la sostituzione di un componente, ma si tiene conto di un utilizzo effettivo. Un ulteriore livello di “raffinatezza” nel determinare con cura il momento di sostituire un componente è costituito dalla manutenzione di tipo CBM (Conditional Based Maintenance): il fine vita del pezzo è determinato dalla combinazione di una o più variabili le cui soglie saranno monitorate  attraverso tecniche di Controllo Statistico di Processo (SPC).

Conditional Based Maintenance

Tutte le informazioni che vengono collezionate attraverso il Machine Ledger consentono di acquisire importanti KPI quali MTTR (Mean Time To Repair) e MTBF (Mean Time Before Failure).

Infine, è possibile identificare quali siano i costi sia della manutenzione di tipo reattiva e di quella preventiva ed apprezzare l’andamento dei valori nel tempo.

Costo manutenzione preventiva

Costi manutenzione reattiva

Il Digital Shopfloor Management è una soluzione che abbiamo realizzato direttamente in affiancamento con uno dei nostri partner di questo settore.

Lo shopfloor management è uno strumento ben noto a chi si occupa di lean management, in quanto è lo strumento per il controllo della fabbrica e dell’intero processo produttivo: fornisce una vista completa di tutto ciò che accade nel plant.

Il Digital Shopfloor Management è incentrato sull'”osservazione” di 5 aree tematiche:

• Safety: l’obiettivo è quello di giungere ad una diminuzione drastica degli incidenti e creare un ambiente di lavoro libero da pericoli. Si avvale di strumenti quali Action plans e il Job safety observation action (la possibilità di segnalare incidenti, near misses o situazioni potenzialmente pericolose, attraverso l’uso di un semplice smartphone).
• Quality: tracciare le cause di tutti i problemi di qualità attraverso l’interfacciamento con l’OEE: avere evidenza attraverso grafici di Pareto, e avere anche la possibilità di settare soglie di scarto ammissibile, oltre la quale non si desidera andare. Anche qui sono previsti Action plans per risolvere questi problemi.
• Delivery: qui ad essere attenzionato è il livello di servizio e i tempi di consegna al cliente: Viene monitorata la produttività tenendo traccia di quanto viene consegnato nei tempi e quanto in ritardo. Anche qui si possono settare soglie di produttività desiderate e visualizzare grafici di Pareto sulle cause di mancata produttività.
• Cost: L’obiettivo dell’area Cost è quello di valorizzare gli sprechi che si verificano: viene quindi analizzata l’efficienza produttiva; la durata dei tempi di non produzione, sia per motivi di fermo macchina sia per motivi di attrezzaggio per un nuovo ordine di produzione; i tempi di consegna dalle linee di produzione al magazzino e verificata la produttività reale dello stabilimento e del reparto. Anche l’area Cost può integrarsi con un’eventuale sistema OEE.
• Maintenance: L’obiettivo di questa area è ridurre al massimo le cause di fermo improvviso delle macchine, monitorandone le principali cause e dando l’opportunità, così come avviene per l’area Safety, di segnalare tramite un device mobile qualsiasi problema manutentivo o potenziale tale.

Di ciascuna area è possibile avere una vista sintetica e visual dei principali KPI, utili a prendere decisioni migliorative, determinare action plan, costituire team, valutare i risultati nel tempo. Queste aree vengono prese in considerazione per plant e per singoli reparti e linee di produzione.

Ogni area ha la possibilità di definire degli action plan, molto simili tra loro, anche se orientati verso il proprio tema specifico.

L’action plan ha sempre una durata ed una dead line per giungere alla soluzione del problema.

Qui, una pagina di approfondimento: https://bit.ly/3CZki5N

L’obiettivo del sistema è la stampa delle etichette caratteristiche, product fiche ed imballo in linea. La stampa delle etichette deve rispettare i seguenti vincoli:

• corrispondenza dei codici seriali tra etichetta caratteristica ed imballo
• associazione delle matricole ai prodotti con etichetta caratteristica

Il flusso operativo è il seguente:

• prima del collaudo l’operatore in linea legge attraverso un barcode reader il codice seriale della etichette (garanzie, service)
• il sistema memorizza il seriale e lo associa al primo collaudo Ok, generando l’etichetta caratteristica ed imballo

Stampa delle Etichette Caratteristiche

Il sistema è in grado di gestire sia il caso in cui non siano previste etichette aggiuntive, sia il caso in cui occorra stampare un’etichetta service e un’etichetta garanzia.

Stampa delle Etichette imballo

La stampa delle etichette imballo è generata dopo il passaggio del prodotto dinanzi ad una apposita fotocellula. Quando la fotocellula è attiva, il sistema genera l’etichetta imballo. Le informazioni dell’etichetta imballo sono prelevate dalla memoria dell’unità di linea. I codici seriali saranno, così, associati alla matricola del prodotto e recuperati per la stampa.

La tecnologia NFC (Near-Field Communication) consente a due dispositivi elettronici di stabilire una comunicazione se si trovano a breve distanza l’uno dall’altra.

Nel nostro case study la comunicazione avviene tra un’antenna e un dispositivo NFC situato all’interno della scheda elettronica del prodotto (ad esempio situata nella calotta di uno scaldabangno).
Quali informazioni trasmetterà l’antenna?
Le informazioni necessarie saranno estratte grazie al codice del prodotto: una volta conosciuto il codice dell’articolo (attraverso un lettore di codici a barre), il sistema IMPROVE è in grado di selezionare le informazioni corrette da trasferire al dispositivo NFC.
Tutto questo può essere implementato sia in una linea manuale che in una linea automatica.

L’hardware coinvolto nel sistema NFC è il seguente:

• Barcode reader
• Antenna NFC
• Lettore NFC
• Unità di controllo NUC
• Il prodotto è dotato di scheda elettronica

Il flusso di lavoro può essere suddiviso in tre fasi:

• Lettura del codice a barre (un codice che identifica il tipo di prodotto): questo codice è la chiave per leggere una serie di valori che verranno scritti sulla scheda elettronica del prodotto (dispositivo NFC). Importiamo queste informazioni dal database SAP
• Scrittura delle informazioni (nella scheda elettronica del prodotto): utilizzando il codice, il sistema legge il dataset e lo scrive tramite il lettore NCF: esso pilota fisicamente un’antenna
• Controllo (lettura del dispositivo NFC e confronto con i dati scritti in precedenza): legge le informazioni contenute nella scheda elettronica e le confronta con quelle scritte in precedenza.

Il Visual SOP ha l’obiettivo di supportare l’operatore in linea, sostituendo le guide e manuali cartacei con un sistema digitale. Prevede uno schermo touch attraverso il quale possono essere veicolate informazioni multimediali di varia natura. La lista dei contenuti è facilmente configurabile da un amministratore.

Questa soluzione ha lo scopo principale di facilitare il trasferimento di informazioni, migliorare la trasparenza e la conformità delle attività, facilitare l’automazione.

I contenuti veicolati attraverso la Visual SOP sono organizzati in vere e proprie “playlist”. Questa è caratterizzata dalla posizione, dalla categoria e dagli argomenti. Attraverso le playlist, i contenuti vengono strutturati e ordinati secondo una sequenza precisa e funzionale.

I contenuti possono essere di diversi formati:

• PDF
• Video
• Immagini
• URL

Proprio quest’ultimo tipo di contenuto rende questa soluzione particolarmente flessibile. Infatti, l’operatore può utilizzare il terminale Visual SOP per visualizzare ad esempio l’interfaccia del sistema Andon o per selezionare l’ordine di produzione.

Visual SOP

La gestione del magazzino viene effettuata attraverso il Warehouse Management System. Il flusso di lavoro può essere così rappresentato:

Flusso WMS

In una prima interfaccia sarà possibile visualizzare e gestire la lista degli scarichi a magazzino previsti.

Il sistema, in base al contenuto del pallet, indica la locazione ottimale del magazzino in cui andare a depositare la merce.

Viene poi verificata la disponibilità a magazzino di tutti gli articoli e quantitativi richiesti per la preparazione di una spedizione. In questa fase, il sistema consiglia per ogni articolo coinvolto, quanti pallet prendere e da quali locazioni di magazzino in base a determinati criteri; inoltre il sistema può dialogare con il Kanban elettronico per l’arrivo degli articoli e quantitativi richiesti dal magazzino.

Kanban elettronico

Così come per l’inbound, anche per l’outbound sarà disponibile e gestibile la lista delle spedizioni che sono state preparate.

Nell’inventario è invece presente la lista di tutti i pallet presenti in magazzino con informazioni in merito al loro contenuto (articolo), al loro stato e alla loro posizione esatta (locazione).

La sicurezza del personale è una delle attività strategiche che un’azienda deve prendere seriamente in considerazione.

Si tratta di un’attività trasversale che riguarda tutti i settori. Abbiamo già visto che l’area “Safety” è una delle cinque aree del Digital Shopfloor Management, ma è possibile gestirla anche in una modalità che potremmo dire stand-alone.

Tutto è incentrato sul “Safety report“, ovvero un report attraverso il quale è possibile registrare un evento che abbia arrecato un danno o poteva arrecarne.

I tipi di eventi che è possibile registare sono i seguenti:

• Lost time accident: un incidente senza danno per la persona, ma che causa una perdita di tempo
• Near miss: una situazione che potenzialmente poteva arrecare danno
• Accident with medical assistence less than 7 hours: un incidente poco grave
• First aid small accident: un incidente che necessita dell’intervento del pronto soccorso

Nel modulo di segnalazione occorrerà, man mano, compilare i seguenti 7 steps:

1. Descrivere cosa è successo
2. Indicare le azioni contenitive
3. definire le cause radice (root cause analysis)
4. Indicare le azioni di prevenzione
5. Verificare l’esecuzione delle suddette azioni
6. Indicare il tempo perso (in giorni)
7. Chiusura del report (da parte del Safety manager)

Sarà possibile inoltre allegare immagini, documenti, referti, ecc…

Tutte queste informazioni andranno a confluire nel grafico delle green cross, come vediamo nell’immagine che segue.

Green cross report

Un altro strumento importante è l’Audit 6S.

In questi Audit occorrerà valutare, con uno score tra 1 e 5 (in cui 1 è un voto basso e 5 rappresenta l’eccellenza) 6 temi, le famose 6S:

1. Sort 
2. Set in order
3. Shine
4. Standardize
5. Sustain
6. Safety

Infine, l’Observation report è ancora un altro strumento a supporto del miglioramento della sicurezza del personale. Si tratta di un’app attraverso il quale è possibile segnalare qualcosa di potenzialmente pericoloso oppure, al contrario, evidenziare i comportamenti virtuosi.

L’Early Equipment Management (EEM) consente il monitoraggio continuo dell’iter progettuale.

I progetti creati vengono monitorati costantemente da un Team di progetto il quale è “certificato” da determinate Skills

Il progetto viene validato attraverso il superamento di MPInfo e Check list.

Per ogni progetto sono previsti 7 steps:

1. Planning
2. Basic design
3. Detailed design
4. Manufacturing
5. Installation
6. Trial production
7. Start up

Ciascuno step prevede il superamento di una checklist di quesiti a cui rispondere.

Il team di progetto si occupa di:

• rispondere alle checklist
• segnalare defects
• risolvere i defects
• approvare gli steps

Le MP Info:

• Definiscono un problema e la relativa soluzione.
• Sono documentate e accessibile a tutti.
• Aiutano a prevenire un problema di manutenzione.

Le Check-list:

• Sono un insieme di checkpoint, ai quali occorre rispondere per completare ciascuno step del progetto.
• I checkpoint proposti sono inviati in approvazione ad appositi Users con skills adeguate (gli approver).

I reports, rigorosamente visual, consentono di percepire in maniera immediata quante checklist e MP info hanno raggiunto lo status di “checked”.

I dati possono essere filtrati per data, plant, processi, ecc…

Early Equipment Management