La capacità di raggiungere la garanzia di
'errore zero' in un processo di assemblaggio
dove per ragioni di flessibilità alcune
operazioni devono essere mantenute
manuali o semiautomatiche è una necessità sempre
più sentita dalle aziende manufatturiere.
L'operatore umano dà garanzie di ripetibilità decisamente
inferiori rispetto agli operatori automatici e
questo si scontra con le esigenze di oggettività del
processo che la qualità impone. Vero che i test di
collaudo funzionali del prodotto assemblato possono
discriminare i pezzi assemblati in modo corretto
da quelli riportanti errori od omissioni di montaggio,
ma a costi a volte insostenibili in termini di
produttività e redditività del processo, in quanto il
recupero dei pezzi 'scarti', quando possibile, determina
operazioni aggiuntive non preventivate. Questo
concetto è tanto più importante quanto numerosi
sono i componenti del pezzo finale e di conseguenza
le operazioni dell'eventuale smontaggio per
l'eliminazione degli errori di processo. Accorgersi subito
della non correttezza di un'operazione permette quindi
di minimizzare i tempi e i costi dell'eliminazione dell'anomalia.
Gli impianti realizzati da Samac per Knorr
Bremse negli ultimi anni hanno perseguito la filosofia
Poka-Joke con ottimi risultati in termini di qualità raggiunta.
Il concetto di Poka-Yoke esiste da lungo tempo
in varie forme ed è stato introdotto la prima volta da
Shigeo Shingo. Il termine Poka significa errore involontario,
mentre Yoke deriva dal verbo Yokeru, evitare.
L'abbinamento dei due termini significa "a prova di errore";
"a prova di guasto"; "Mistake proofing”. Samac
dal 1975 è specializzata nella progettazione e realizzazione
di macchine e impianti 'chiavi in mano' per
l'automazione e la razionalizzazione dei processi di assemblaggio
e collaudo per pezzi meccanici ed elettromeccanici
di piccole e medie dimensioni. Ha sede a
Vobarno, in provincia di Brescia e conta oggi in un or
ganizzazione di più di 30 tecnici e di un parco clienti
sempre più ampio e qualitativamente elevato. Numerose
sono le applicazioni realizzate da Samac per il settore
automotive, negli ultimi anni circa il 35% delle macchine
totali costruite. La partnership tecnica tra Samac e
Knorr Bremse è proficua da diversi anni e ha portato
alla realizzazione di numerosi impianti ad alto contenuto
tecnologico. Il gruppo Knorr Bremse, leader mondiale
dei sistemi di frenatura e controllo per veicoli su rotaia
e gomma, conta più di 60 sedi in 25 Paesi, offrendo
ai clienti un'organizzazione a livello mondiale. Lo stabilimento
di Arcore, dove sono collocati gli impianti di
realizzazione Samac, è tra le sedi più strategiche, essendo
dotata di una struttura completa, da R&D a produzione,
con fornitura a tutti i più importanti costruttori di
autoveicoli commerciali loro clienti. I prodotti Knorr
Bremse sono tutti classificati 'di sicurezza' per i veicoli
medi e pesanti, è quindi fondamentale che i controlli
per le operazioni di assemblaggio siano oggettivati e
permettano di assicurare i requisiti di qualità del processo.
IL PRIMO IMPIANTO:
PER DISTRIBUTORE PNEUMATICO
Un esempio di impianto realizzato da Samac
per Knorr Bremse secondo la filosofia
Poka-Joke sono le 3 linee semiautomatiche
per assemblaggio di distributori
pneumatici utilizzati all'interno
di sistemi frenanti per autocarri. Si
tratta della valvola che garantisce la
sicurezza della tenuta del freno a mano
dell'autocarro quando l'autocarro è in
parcheggio. Un eventuale difetto della stessa
potrebbe causare il movimento inerziale dell'autocarro
dalla posizione di parcheggio. Samac ha progettato
e realizzato 3 linee di assemblaggio, ognuna dedicata
a un segmento dell'ampia gamma di modelli prodotti
da Knorr Bremse. Le 3 linee sono equivalenti nella
successione delle operazioni di assemblaggio, pur
avendo piccole differenze nel layout dovute alle diverse
dimensioni e caratteristiche estetiche dei prodotti
assemblati. Ogni linea è costituita da n banchi semiautomatici
(2 o 3), disposti a 'L' od a 'U' (secondo il concetto
della Lean production e del one-piece-flow) sui
quali, a seconda delle esigenze di produttività, possono
lavorare uno o più operatori. Su ciascun banco sono
posizionate, con massima attenzione agli aspetti ergonomici
delle operazioni manuali, le unità di montaggio
automatiche e semiautomatiche, le attrezzature
di ausilio all'assemblaggio manuale, i contenitori dei
componenti da assemblare e, soprattutto, la rete di
controlli di operazione correttamente eseguita che vincolano
la sequenza di assemblaggio all'oggettivazione
della qualità del processo.
Questa logica, in linea con i concetti Poka-Joke, viene
definita 'sequenza forzata', e vincola la possibilità di
esecuzione di un'operazione alla verifica da parte della
macchina (quindi oggettiva) della corretta esecuzione
dell'operazione che risulta precedente alla prima nel ciclo
di assemblaggio prestabilito. In questo modo, la
non esecuzione o la non corretta esecuzione di una
delle operazioni di montaggio viene subito rilevata e
l'anomalia deve essere rimossa per poter procedere all'operazione
successiva. Ad esempio, nella prima unità
di montaggio, il premente pneumatico che inserisce i
supporti molla sullo stelo può partire esclusivamente se
la dosatura grasso sullo stelo è stata già eseguita. Sulla
linea sono presenti 4 unità di dosatura grasso, un'operazione
gestita automaticamente in modo da garantire
l'oggettivazione della quantità di fluido dosata e la pulizia
dell'operatore addetto al montaggio.
Sempre nella prima stazione
vengono effettuati 2 importanti
controlli Poka-Joke: la verifica
che il modello di supporto inserito
nel posaggio sia coincidente con quello
predefinito a terminale dal gestore del
processo e la verifica della presenza
della molla, avendo questi 2 componenti un
alto grado di criticità nell'analisi Fmea di
prodotto effettuata dai tecnici Knorr Bremse.
La verifica del modello viene eseguita con
tastatori meccanici che individuano la presenza
o meno sul pezzo di fori la cui disposizione
ha la sola funzione di permettere alla
macchina di assemblaggio tale riconoscimento.
Lo stesso concetto viene utilizzato
sull'unità di dosatura grasso
sul corpo superiore, che può essere
effettuata soltanto a seguito della verifica
che il modello sia coincidente
con quello preimpostato. Per quanto
riguarda il corpo inferiore, la verifica
avviene tramite tastatori che rilevano
la combinazione di tre fori ed è
completata da una lettura tramite
barcode. Altre due operazioni di
montaggio fondamentali per la sicurezza
del distributore sono: l'avvitatura di
due dadi di serraggio e l'inserimento di due spine
di tenuta impugnatura. La prima è eseguita da un avvitatore
elettronico che verifica l'altezza finale di avvitatura
e la coppia di serraggio raggiunta, inviando poi la
coppia di dati a un archivio elettronico che ne garantisce
la rintracciabilità. La seconda viene eseguita da un
premente dotato di sensori di posizione che controllano
la presenza e la posizione della singola spina.
IL SECONDO IMPIANTO:
PER PEDALIERA PER AUTOCARRO
Un altro esempio di impianto realizzato da Samac secondo
la filosofia Poka-Joke è la linea per assemblaggio
della pedaliera (destinata a veicoli Iveco oltre le 6 t)
installato in Knorr Bremse all'inizio del 2007, grazie al
quale l'azienda brianzola ha praticamente
raddoppiato la produzione,
arrivando a circa 45.000
pezzi all'anno per 33 codici diversi.
La linea è definita co-handling
a pallet ed è suddivisa in 5
stazioni. Siccome la pedaliera
completa ha un peso di circa 14
kg, sono stati realizzati dei pallet
attrezzati di movimentazione sui
quali dalla prima operazione si
appoggia il corpo dell'apparecchio,
che viene poi movimentato
per tutte le fasi tramite una linea
asincrona motorizzata a rulli folli.
Ogni stazione dove l'operazione
comporta un rischio sicurezza contiene in automatico
i controlli che il lavoro venga svolto
correttamente. Questo perché in alcuni
casi in passato era possibile dimenticare un'operazione
e precedentemente era solo la bravura
dell'operaio ad individuare il possibile difetto.
Con la nuova linea sono i PLC che governano
il sistema e verificano la corretta esecuzione di

tutte le operazioni e che qualora si presenti un'anomalia,
come nel caso analizzato prima, impediscono di
passare alla fase successiva. Quindi il prodotto è bloccato
fino a quando non è completata correttamente
ogni fase. La prima stazione - Nella prima operazione si
utilizza il corpo, che è una fusione di alluminio lavorato
in macchina utensile. Si tratta di un pezzo di fornitura,
che viene completato con altri elementi, sempre di fornitura,
dei quali viene verificata la corretta presenza. Ad
esempio i pedali vengono controllati uno ad uno in
quanto Knorr Bremse ha 14 tipi di pedali differenti e,
nonostante differiscano di pochi millimetri l'uno dall'altro,
mettere un pedale sbagliato comporta un problema.
Per questo è impiegato un raggio laser invisibile
che verifica pedale per pedale, ad ogni ciclo, che il pedale
stesso sia quello giusto. Se non viene eseguita tale
verifica oppure la verifica dà esito nega tivo, l'operatore
non è abilitato a proseguire il montaggio. Nella prima
stazione le operazioni sono in tutto 9. L'ultimo controllo
è che la distanza tra i pedali sia corretta, questo perché
è dimostrato che pur usando i pedali corretti si rischia
di montarli male. La seconda stazione - A questo
punto vengono montati gli apparecchi di produzione
interna, ossia il Master Cilinder che dialogherà di fatto
con la frizione del veicolo, e la Brake Valve, ovvero il
comando a pedale del veicolo. In questa stazione vengono
eseguite prevalentemente avvitature con avvitatori
elettronici, dotati di controllo di coppia e angolo,
montati su slitte telescopiche movimentate dall'operatore.
Un sistema di controllo correlato garantisce la verifi-
ca delle corrette posizioni di avvitatura e della corretta
sequenza dei punti di avvitatura. La terza stazione - In
questo stadio viene montato, il push bottom, ossia il
comando a pedale presente solo su alcune versioni di
pedaliera. L'intera linea è già predisposta per memorizzare
ciascuna delle viti coinvolte nelle operazioni, abbinate
a un serial number della pedaliera a tutti i dati di
coppie e angolo, per garantire la rintracciabilità della
pedaliera prodotta. La quarta stazione - È dedicata ad
operazioni di taratura. Le diverse pedaliere, siccome
non sono esattamente identiche per via delle varie tolleranze
e dei vari componenti, subiscono poi una registrazione
manuale con dei flessori calibrati e una chiusura
con chiavi dinamometriche in sequenza. La quinta
stazione - Comprende una verifica della corsa dei due
pedali, dando conferma che le taratura e il montaggio
rispondono esattamente a quello che si aspetta il cliente
finale. Ogni modello di pedaliera ha una corsa leggermente
differente; tutti i dati sono in memoria nel
PLC che gestisce la linea. Una volta che la pedaliera è
data buona viene stampata una targhetta che verrà applicata
sulla pedaliera e che riporta il modello, il codice
cliente e la data di produzione. Questa è indispensabile
perché solo dopo che la targhetta è applicata si certifica
che l'apparecchio è montato, collaudato e verificato
al 100%. Ora il prodotto è liberato dalla linea. Quando
arriva nello stabilimento Iveco viene semplicemente
montato e non subisce alcun altro controllo.