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
SBOZZATURA
1
TRAFILATURA
CORDATURA DEI
FILI ELEMENTARI
4
CONFEZIONAMENTO
DEL CAVO
UNIPOLARE A
SEMPLICE
ISOLAMENTO
2
3
ISOLAMENTO
DELLA CORDINA
DI RAME
5
INGUAINATURA DEL CAVO
UNIPOLARE
CONFEZIONAMENTO DEL
CAVO UNIPOLARE A DOPPIO
ISOLAMENTO
DONATO CALIA
PRODUZIONE
DELLA MESCOLA
6
CORDATUTA DEI CAVI
ELEMENTARI
INGUAINATURA
CONFEZIONAMENTO
DEL CAVO
MULTIPOLARE
SBOZZATURA
Materia prima: VERGELLA DI RAME
Diametro iniziale: 8mm
Diametro finale: 2mm
DONATO CALIA
TRAFILATURA SOTTILE
La trafilatura sottile
avviene nelle
macchine multifilo
ad 8, 12 o 24 fili
Diametro iniziale: 2mm
Diametro finale:
0.262mm – 0.5mm
Caso in esame Samp24 fili  0.262mm
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
V 2  V1
Am 
V1
D2
A  2 1
d
All.Filo
Filo
CONDIZIONE
All.Macch.
Macch.NORMALE
ILFILO
FILOSISLITTA
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:
Istogramma
120
80
60
Frequenza
40
20
0
0.2544
0.2549
0.2554
0.2560
0.2565
0.2570
0.2575
0.2581
0.2586
0.2591
0.2596
0.2602
0.2607
0.2612
0.2617
0.2622
0.2628
0.2633
0.2638
0.2643
0.2649
0.2654
Altro
Frequenza
100
Classe
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:
13.65
dati campionati
curva della Rid
retta di interpolazione
13.6
resistenza lineare (ohm/km)
13.55
13.5
13.45
13.4
13.35
13.3
R  
13.25
13.2
0.257
0.258
0.259
0.26
diametro medio (mm)
0.261
0.262
DONATO CALIA
l
S
con
  0.017  10 3   mm
RELAZIONE TRA DIAMETRO
E RESISTENZA ELETTRICA
Valutiamo l’errore
relativo percentuale
tra la resistenza
lineare misurata e
quella attesa con con
la relazione fisica.
0.6
0.5
errore percentuale (%)
0.4
0.3
0.2
0.1
0
-0.1
-0.2
-0.3
-0.4
0.257
0.258
0.259
0.26
Diametro medio (mm)
0.261
0.262
DONATO CALIA
L’errore
relativo
non supera lo 0.6%
ANALISI DI CORRELAZIONE
Ho cercato un legame tra diametro del filo elementare e le
tonnellate di rame lavorato
0.268
0.266
diametro medio (mm)
0.264
0.262
0.26
0.258
0.256
0.254
0
100
200
300
400
500
600
tonnelate prodotte (T)
DONATO CALIA
700
800
900
ANALISI DI CORRELAZIONE
0.268
Andamento
dei
diametri medi del
filo in funzione
delle tonnellate
0.266
diametro medio (mm)
0.264
0.262
0.26
Alcuni dati non
sono utilizzabili
0.258
0.256
0.254
0
100
200
300
400
500
600
Tonnelate prododde (T)
700
800
DONATO CALIA
900
ANALISI DI CORRELAZIONE
Retta di regressione
costruita con i dati
campionati
0.268
dati campionati
retta di regressione
campioni utilizzati per la retta
0.266
Diametro
diametro medio (mm)
0.264
0.262
r=88.77%
0.26
0.258
0.256
0.254
0
100
200
300
400
500
600
Tonnellate
tonnellate lavorate
lavorate (T)
(T)
700
800
900
d  2.2435  10  T  0.2590
-6
DONATO CALIA
ANALISI DI CORRELAZIONE
Troviamo l’errore
relativo
tra
diametro misurato
e quello previsto
con la retta di
regressione
0.8
0.6
0.4
errore relativo (%)
0.2
0
-0.2
-0.4
-0.6
-0.8
-1
0
100
200
300
400
500
600
Tonnelate lavorate (T)
700
800
900
DONATO CALIA
L’errore relativo
non supera lo
0.9%.
ANALISI DEI COSTI IN
FUNZIONE DELLE
TONNELLATE LAVORATE
Costo del rame per km di filo prodotto
P  l  S
0.87
S
0.865
costo lineare del rame (€/km)
C=c · P
 d2
4
d  2.2435  10-6  T  0.2590
0.86
0.855
0.85
0.845
0
200
400
600
800
tonnelate lavorate (T)
1000
1200
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
pF
pF
cF 

l
T  S
0.8
ripartizione del costo filiera sul filo (€/km)
0.7
L’andamento è
iperbolico, più rame
lavoro meno il costo
filiere incide sul
costo del filo
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
0
200
400
600
tonnelate lavorate
800
1000
1200
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
costo totale del filo (€/km)
0.95
0.9
0.85
0.8
0
200
400
600
800 1000 1200 1400
tonnelate lavorate (T)
1600
1800
2000
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
costo totale del filo (€/km)
0.95
La condizione ottimale
è nel minimo della
curva, che con i prezzi
attuali è tra le 700 e le
800 tonn.
0.9
0.85
0.8
0
200
400
600
800 1000 1200 1400
tonnelate lavorate (T)
1600
1800
2000
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