Reconfigurability Principles in the Design and Management of Advanced Production Systems. Integrazione di principi di riconfigurabilità nella progettazione e gestione di sistemi di produzione avanzati

Negli ultimi anni, le aziende produttive stanno affrontando cambiamenti radicali, come la richiesta di elevati livelli di personalizzazione e flessibilità, i quali hanno, inevitabilmente, un impatto significativo sulla scelta della strategia produttiva da adottare nonché sulla progettazione dei processi produttivi stessi. Per quanto riguarda la strategia produttiva, le realtà industriali stanno superando le strategie produttive comunemente adottate come il Make-to-Stock (MTS) e il Make-to-Order (MTO) a favore di strategie più evolute come il Delay Product Differentiation (DPD). Il DPD è una strategia ibrida volta a riconciliare la duplice necessità di elevata varietà di prodotti e rapido tempo di risposta ai clienti, introducendo il concetto di piattaforma di prodotto, definita come un insieme di sotto-sistemi ed interfacce che formano una struttura comune, da cui un flusso di differenti varianti di prodotto può essere efficientemente ottenuto e sviluppato. Un numero sempre più elevato di realtà produttive sta introducendo le piattaforme di prodotto nel proprio contesto operativo. Tra queste si annoverano Sony, per la fabbricazione del Walkman, Kodak, Black & Decker e Hewlett-Packard. Dal punto di vista dei sistemi produttivi, i sistemi tradizionali mostrano numerosi limiti di adattamento alle nascenti esigenze di mercato. Questi sistemi possono essere efficacemente impiegati per effettuare produzione di massa delle piattaforme di prodotto, ma è necessario fare affidamento a sistemi di produzione avanzati per produrre i componenti rimanenti necessari a riconfigurare la piattaforma trasformandola in una variante finale. Negli ultimi anni si stanno sviluppando sistemi produttivi di nuova generazione, tra cui i cosiddetti sistemi produttivi riconfigurabili (RMSs) e i sistemi di assemblaggio riconfigurabili (RASs) in grado di far fronte all’attuale dinamismo del mercato. Questa prerogativa viene raggiunta progettando il sistema produttivo e le macchine in esso incluse in modo che abbiano una struttura regolabile e modulare per far fronte efficacemente alla domanda di mercato dinamica e alla rapida introduzione di nuovi prodotti. Obiettivo di questa tesi è proporre metodi e modelli innovativi a supporto dell’introduzione dei moderni principi di riconfigurabilità nella progettazione di prodotti e di sistemi produttivi avanzati, sia di fabbricazione che di assemblaggio, con l’obiettivo ultimo di migliorare le performance globali degli impianti industriali. Il raggiungimento di questi obiettivi è guidato non solo dall’interesse diretto delle moderne realtà industriali, ma anche dalla presenza di un forte numero di progetti di finanziamento in diverse parti del mondo. Nel contesto dei progetti europei, esempi rilevanti sono i progetti ‘Rapid reconfiguration of flexible production systems through capability-based adaptation, auto-configuration and integrated tools for production planning’ promosso nel 2015 e ‘Skill-based propagation of plug-and produce devices in reconfigurable manufacturing systems’ e ‘Adaptive automation in assembly for blue collar workers satisfaction in evolvable context’ promossi nel 2016. L’attività di ricerca viene sviluppata seguendo uno schema logico-concettuale che evidenzia tre principali aree di ricerca: progettazione di piattaforme di prodotto modulari, progettazione di sistemi di produzione riconfigurabili e progettazione di sistemi di assemblaggio riconfigurabili. Ad ognuna di queste tre macro-aree è dedicato un capitolo di questa tesi, in cui, dopo aver analizzato lo stato dell’arte e i principali orientamenti della ricerca, vengono illustrate le attività di ricerca specifiche così come i principali risultati ottenuti e gli elementi di innovatività. I risultati ottenuti apportano contributi significativi in ambito scientifico e metodologico e supportano le aziende a livello strategico, tattico e operativo sia nella gestione della strategia produttiva che nella progettazione del sistema produttivo stesso.