Esami di Stato per l’abilitazione all’esercizio della professione di Ingegnere I Sessione 2008 Sezione A – L.S. Nuovo Ordinamento Prova pratica - Settore CIVILE e AMBIENTALE Tema Il candidato esegua la progettazione di massima architettonica e strutturale di una palazzina residenziale costituita da 4 piani fuori terra e da un piano interrato destinato ad autorimesse e manovra automezzi. L’edificio insiste su un lotto pianeggiante e dovrà essere realizzato in cemento armato o in acciaio. Dovranno essere progettate almeno 16 unità abitative e 16 autorimesse a livello interrato. Le misure dell’edificio sono indicate nel foglio seguente. Il candidato sviluppi il progetto producendo i seguenti elaborati: - pianta del piano tipo (scala 1:100) - pianta del piano interrato con indicazione della rampa d’accesso dal fronte stradale (scala 1:100) - schema della maglia strutturale compatibile con le esigenze distributive (scala 1:100) In aggiunta il candidato sviluppi a scelta uno dei seguenti punti: A. Predimensionamento del solaio e delle travi del secondo orizzontamento, del pilastro interno più sollecitato e della relativa fondazione ricorrendo a formule approssimate per il calcolo delle sollecitazioni. Il terreno, a coesione nulla, ha un peso specifico =18.8 kN/m^3 e un angolo di attrito pari a ϕ=35°. A scelta poi si sviluppi un tema di seguito elencato: A1 Schema dell’armatura di una trave di spina e verifica di una sezione significativa; schema dell’armatura del pilastro più sollecitato e del relativo plinto con relative verifiche. A2 Schema dell’armatura di una trave di bordo e verifica di una sezione significativa; dettagli costruttivi stratigrafici della copertura, dell’impalcato e delle pareti di tamponamento, con accorgimenti e particolari relativi al risparmio energetico. B. Dell’edificio in questione si proceda alla realizzazione della programmazione dei lavori e della organizzazione del cantiere per l’esecuzione nel tempo contrattuale di 10 mesi per 305 giorni naturali e consecutivi dalla data di consegna dei lavori. Si richiede la redazione del diagramma lavori con l’elaborazione su foglio a parte del calcolo delle quantità delle singole fasi ed il calcolo per la determinazione delle presenza uomini-giorno. Facoltativamente si renda il programma così ottenuto per la formulazione del budget. C. Dell’edificio in questione si proceda alla redazione del piano della sicurezza e del coordinamento minimi previsto dal DL N.222 del 2003 sapendo che nelle vicinanze del lotto in oggetto esiste una linea elettrica aerea da 15000 V, che il lotto in oggetto è adiacente a una scuola materna e che l’accesso è previsto dalla strada provinciale antistante al lotto. NB. Specificare le ipotesi progettuali adottate e le normative assunte come riferimento. 11.5 m Piano Interrato b Impronta dell'edificio a b Piano Tipo balcone balcone a Le dimensioni geometriche (in m) sono definite secondo quanto indicato nella seguente tabella. nt A B H interpiano H interrato pari 28.00-0.10×nn 12.00+0.10×nc 3.00-0.03×nc 2.40 Dispari 28.00+0.10×nn 12.50-0.10×nc 3.00-0.03×nn 2.40 dove: nn nc nt = = = numero lettere del nome numero lettere del cognome nn + nc N.B.: arrotondare le dimensioni al multiplo di 5 cm più vicino D. Si vuole costruire un corsello per il box, adiacente ad un terrapieno sopra falda: è pertanto necessario costruire un muro di sostegno paraterra, come nella seguente figura. W1 Hc Hm β H Htot S2 W2 D A Si assuma che la lunghezza del lato destro della scarpa sufficientemente lungo da poter trascurare l’attrito tra terreno e muro nel calcolo della spinta attiva. Ipotizzando i seguenti dati: H = 7,5 m = altezza del muro; Hc =1,0 m = altezza della copertura; W1 = 0,3 m = base superiore del muro; Ha = 1,5 m = affondamento della base rispetto al pavimento del corsello; D = 0,9 m = altezza della scarpa; S1 = 0,9 m = lunghezza lato sinistro della scarpa; W2 = 0,95 m = larghezza della base della parete verticale del muro; β = 27,5° = angolo definito dalle caratteristiche del terreno, per la verifica delle ipotesi di Spinta Attiva secondo Rankine 3 γ = 18,8 kN/m = peso specifico del terreno; 3 γcls = 25 kN/m = peso specifico del calcestruzzo; ϕ = 35° = angolo di attrito del terreno. Effettuare le seguenti elaborazioni: 3.2 il muro al ribaltamento, per unità di profondità, non considerando, a favore di sicurezza, la spinta del terreno di valle, né l’azione della copertura. Per il ribaltamento si assume un coefficiente di sicurezza η >1,5 Esami di Stato per l’abilitazione all’esercizio della professione di Ingegnere I Sessione 2008 Sezione A – L.S. Nuovo Ordinamento Prova pratica - Settore INDUSTRIALE Tema 1 L'impianto ascensore per uso civile, schematicamente rappresentato in figura 1, è azionato da un argano composto da un motore asincrono trifase, un riduttore ed una puleggia sulla quale si avvolge la fune di sollevamento. VOLANO PULEGGIA MOTORE CONTRAPPESO CABINA Figura 1 Dell’impianto sono noti i seguenti dati: - massa della cabina massimo carico trasportabile massa del contrappeso rapporto di trasmissione del riduttore rendimento della trasmissione in moto diretto rendimento della trasmissione in moto retrogrado diametro della puleggia momento d'inerzia della puleggia momento d'inerzia delle masse calettate sull'albero motore curva caratteristica del motore: figura 2. mC = 300 kg mu = 300 kg mQ = mC + 0.4mu τ = 1/60 η = 0.75 ηr= 0.55 D = 0.5 m Jp= 1 kg m2 Jm= 0.023 kg m2 50 40 Coppia [Nm] 30 20 10 0 -10 -20 -30 -40 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 ω motore [rad/s] Figura 2 A. Prendendo in considerazione le quattro situazioni tipiche di funzionamento: - salita a pieno carico; salita a vuoto; discesa a pieno carico; discesa a vuoto; si chiede di: 1. calcolare la velocità di regime della cabina, specificando se il flusso di potenza è diretto o retrogrado; 2. calcolare l’accelerazione massima della cabina; 3. determinare il tiro della fune. B. Successivamente, formulando le dovute ipotesi per la definizione di eventuali parametri mancanti: 1. determinare il momento d’inerzia del volano che, calettato sull’albero motore, consente di limitare l’accelerazione massima della cabina, nel caso di avviamento in salita, al valore di 0.6 m/s2; 2. effettuare il dimensionamento di massima della fune; 3. effettuare la verifica di slittamento della fune sulla puleggia; 4. sulla base del catalogo allegato, si effettui la scelta di un argano appropriato; 5. elaborare il progetto di massima di un possibile supporto, realizzato in carpenteria metallica, per l’argano scelto. Esami di Stato per l’abilitazione all’esercizio della professione di Ingegnere I Sessione 2008 Sezione A – L.S. Nuovo Ordinamento Prova pratica - Settore INDUSTRIALE Tema 2 Si studi la realizzazione del componente in ghisa sferoidale perlitica descritto nell’allegato A. Il pezzo deve essere realizzato mediante fusione in terra (con modello in legno) e successiva lavorazione alle macchine utensili. Parte 1 – Operazione di fonderia Si richiede: • Il progetto di massima del modello (scelta del piano di divisione delle staffe, angoli di spoglia, raggi di raccordo) e dell’anima (con relative portate d’anima). Si preveda un sovrametallo pari a 6 mm (uguale su tutte le superfici) per permettere la successiva lavorazione del componente alle macchine utensili. • Il dimensionamento e il posizionamento delle meterozze e del canale di colata. • La scelta delle staffe (dimensioni secondo le tabelle UNI allegate). • Il calcolo della spinta metallostatica. • Lo schizzo della forma pronta per la colata. Parte 2 – lavorazione alle macchine utensili Il candidato elabori il ciclo di lavorazione alle macchine utensili del pezzo ottenuto dalla precedente lavorazione. Dovranno essere sviluppati i seguenti punti: • Descrizione globale del ciclo di lavorazione. Il candidato deve descrivere e motivare le scelte e le impostazioni delle lavorazioni effettuate (es. scelta delle macchine utensili e dei piazzamenti). • Descrizione schematica del ciclo. Nell’elaborato devono essere inseriti il Cartellino (di cui viene fornito un esempio nell’allegato B) e il Foglio Analisi (di cui viene fornito un esempio nell’allegato C) debitamente compilati. In particolare per ciascuna operazione deve essere proposto uno schizzo con la chiara indicazione del piazzamento e delle superfici che devono essere lavorate. Le operazioni vanno poste in ordine di esecuzione e ad ogni operazione va assegnato un numero d’ordine progressivo. • Deve essere scelta un’operazione di fresatura per la quale vanno calcolate forze e potenze di lavorazione. Per l’operazione descritta in dettaglio, si devono evidenziare i passaggi che portano al calcolo delle grandezze di interesse. Allegato B CARTELLINO PER CICLO DI LAVORAZIONE Ciclo n.: Foglio n.: Denominazione Elemento: Data Materiale R m (N/mm²) Durezza N.: OPERAZIONE Stato di fornitura Massa grezzo (kg) Quantità Utensili, attrezzi e Macchina strumenti (nome e codice completo) Allegato C FOGLIO ANALISI OPERAZIONI Operazione n.: Ciclo n: Denominazione operazione: Data: N.: Utensili e Attrezzi (nome e codice completo) Macchina Utensile: DESCRIZIONE DELLE OPERAZIONI vc n (m/min) (giri/min) CONDIZIONI DI TAGLIO ap f corsa (mm) (mm/giro) (mm) n. pass. Tempi macc. (s) Esami di Stato per l’abilitazione all’esercizio della professione di Ingegnere I Sessione 2008 Sezione A – L.S. Nuovo Ordinamento Prova pratica - Settore INDUSTRIALE Tema 3 Lamba21 sarà il nuovo stabilimento per la produzione di apparecchiature per cottura (forni incasso, forni stand alone e cucine economiche) della multinazionale General Appliances. Non è stato ancora deciso il luogo di realizzazione di questo sito, ma sicuramente sarà nell’area centro sud dell’Europa, al fine di sfruttare i bassi costi della manodopera locale, gli incentivi della Unione Europea allo sviluppo e la posizione geografica interessante per servire i mercati dell’Europa continentale. Si tratta di uno stabilimento che lavora sostanzialmente a catena di montaggio, con materie prime e semilavorati che arrivano in una apposita area di magazzino, vengono lavorate lungo le catene di montaggio ed arrivano alla porta del Magazzino Prodotti Finiti (MPF – oggetto della nostra progettazione) secondo il flusso sotto riportato. Lo stabilimento a pieno regime produrrà circa 100.000 pezzi all’anno, lavorando su tre turni (6.00-14.00, 14.00-22.00, 22.00-6.00) per 250 giorni all’anno con un calendario di aperture simile a quello dell’Europa Occidentale. Il lay out complessivo dell’insediamento produttivo (escludendo manutenzioni e servizi generali) può essere schematizzato come segue: Piazzale per automezzi Baie carico automezzi (da dimensionare) Magazzino Prodotti Finiti Magazzino Materie prime 100 m Linee di montaggio 150 m L’ingresso a magazzino 100 m le aree uffici, A fine linea il prodotto si presenterà come una unità di carico (UdC) pallettizzata con misure di 65 x 65 x 80 cm ed un peso intorno ai 50 kg. Il prodotto non può dirsi fragile, ma va comunque movimentato con una certa cura e non può essere sovrapposto a più di 3 UdC. Possiamo ipotizzare che in prima battuta la singola UdC arrivi alla bocca del magazzino su una rulliera o un nastro trasportatore e da lì debba essere prelevata per il posizionamento in magazzino. Il flusso può considerarsi sostanzialmente continuo in quantità, ma abbastanza disomogeneo in varietà. Si prevede infatti che l’area produttiva sia organizzata in 4 o 5 linee, ognuna delle quali sarà specializzata su famiglie di prodotto diverse. Inoltre su ogni linea si potrà sia lavorare per lotti continuativi di prodotti uguali o per singoli prodotti diversi all’interno di una stessa famiglia. Dall’esperienza maturata su altri impianti, si prevede che l’insediamento produttivo potrà gestire un migliaio di codici prodotto, alcuni dei quali si differenzieranno tra loro solo per alcuni particolari (anche solo per il marchio commerciale), ma che per il magazzino saranno comunque prodotti diversi. Le spedizioni. Il magazzino dovrà operare sia in ottica hub di primo livello, cioè fungere da centro di distribuzione a camion completo do articoli vari verso i magazzini periferici o dei Clienti grossisti negli stati vicini sia come magazzino di transito per partite di prodotti omogenei da inviare ad altri hub di primo livello in Europa Occidentale. Alcuni dati Dimensione tipica utile di un rimorchio di camion: h = m 2,4 - b = m 2,4 – l = m 13,6 Peso massimo caricabile: 15 T Tempo carico mezzi: 15 minuti + 1 minuto / pallet con pallet già pronti Tempo di messa a magazzino o preparazione di un carico: 3 minuti per Pallet (per distanza < 100 m) 5 minuti tra 100 e 200 m Al Vostri team di progetto è delegata la progettazione di massima di MPF, attraverso la formulazione di una o due ipotesi di massima da vagliare nel Comitato Strategico Nuovi Progetti. In particolare dovranno essere forniti i seguenti output con evidenza delle motivazioni di scelta: • Tipologia generali di movimentazione: tipologia di carrelli, o AGV, o nastri, o altro • Tipologia generale di stoccaggio: scaffalature, strumentazione di magazzino (dato il basso costo della manodopera viene escluso a priori l’ipotesi di magazzino automatizzato • Disegno di massima degli spazi di magazzino con possibili strategie di utilizzo • Ipotesi di sistemi informatici e gestionali per il supporto dell’attività • Dimensionamento di massima delle squadre di lavoro, sia per il versamento della produzione a magazzino, sia per al preparazione delle spedizioni sia per il carico dei mezzi (escludendo gli overhead ed il personale di ufficio) Esami di Stato per l’abilitazione all’esercizio della professione di Ingegnere I Sessione 2008 Sezione A – L.S. Nuovo Ordinamento Prova pratica - Settore INDUSTRIALE Tema 4 L’azienda Gammadiciotto produce e commercializza distributori automatici per bevande calde di media grandezza. Il prodotto finale è formato sostanzialmente da quattro sotto assiemi: • Assieme di parti meccaniche a sua volta composto da o Serbatoi e tubisterie (in materiale plastico) o Attuatori meccanici, riscaldatori e gettoniera • Assieme di parti elettriche / elettroniche formato da o Schede hardware o Alimentazione • Carrozzeria esterna • Materiali di complemento ed installazione incluso libretto di istruzioni • Imballo Si tratta sostanzialmente di un monoprodotto, ma realizzato in alcune varianti: • L’assieme meccanico è diverso tra i prodotti per i mercato USA ed il resto del mondo a causa della differente misura dei bicchieri utilizzati e dei volumi erogati • Vi sono due livelli di carrozzeria esterna: o Classic di colore beige - grigio o Star caratterizzato da un pannello frontale personalizzabile e retroilluminato • I sistemi elettrici ed elettronici sono diversi per i quattro mercati di sbocco dell’azienda: Italia, Germania, Regno Unito (UK), USA • L’imballo è multilingue e comune a tutti i prodotti • Il sacchetto del materiali di complemento si differenzia per la lingua del libretto di istruzioni: italiano, inglese o tedesco Molti componenti vengono acquistati preassemblati all’esterno. Il processo produttivo interno all’azienda è composto in quattro fasi (ognuna delle quali eseguita in un reparto apposito) • • • • R1: assiemaggio delle parti meccaniche e versamento in un magazzino intermedio M1 R2: assiemaggio delle parti elettriche e d elettroniche e versamento in un magazzino M2 R3: prelievo dell’assieme meccanico, dell’assieme elettrico e della carrozzeria esterna, montaggio complessivo e assemblaggio con versamento in un buffer intermedio verso R4 R4: collaudo, inserimento materiali di complemento ed imballaggio con conseguente versamento a MPF (Magazzino Prodotti Finiti) I tempi di lavorazione nei singoli reparti (considerando i tempi medi di set up e considerando trascurabili i tempi di movimentazione) saranno: • R1: 0,5 h per la versione USA, 0,4 h per le altre • R2: 0,3 h per Italia, 0,3 per Germania, 0,4 per USA, 0,4 per UK • R3: 0,5 h per modelli Classic, 1 h per modelli Star • R4: 0,25 h indipendentemente dalla versione Ogni assiemaggio è svolto da un solo operatore il cui costo standard è di 45 €/h. Si consideri la manodopera diretta completamente variabile. I costi dei materiali diretti utilizzati sono: Materiale Costo € Tubisteria USA Tubisterie standard Attuatori meccanici Circuiti elettronici Alimentazione Italia Alimentazione Germania Alimentazione Regno Unito Alimentazione USA Carrozzeria Classic Carrozzeria Star Materiali per imballaggio Sacchetto accessori con libretto istruzioni 35,00 30,00 95,00 12,00 45,00 45,00 45,00 45,00 260,00 500,00 100,00 12,00 Il sistema di contabilità industriale dell’azienda è strutturato in base ai seguenti centri di costo: Centro di costo Tipologia Reparti di produzione Manutenzione Logistica interna (movimentazione, acquisti, gestione magazzini e spedizioni) Progettazione e sviluppo prodotti Amministrazione Commerciale Direzione Diretti di prodotto Indiretti di produzione Indiretti di produzione Generale Generale Generale Generale I costi dei entri indiretti di produzione vengono ripartiti sui singoli reparti di produzione in base a coefficienti sviluppati da un’analisi storica: Manutenzione Logistica interna R1 30% 20% R2 40% 25% R3 20% 25% R4 10% 30% I costi dei centri generali vengono ribaltati sui Centri Indiretti e Diretti in base ai costi diretti di tali centri. I costi dei Centri Diretti vengono imputati ai singoli prodotti in base al contenuto di manodopera. I costi di funzionamento previsti per i vari CdC sono: Centro di costo R1 R2 R3 R4 Manutenzione Logistica Totale diretti ed indiretti di produzione Progettazione e sviluppo prodotti Amministrazione Commerciale Direzione Manodopera Energie Materiali di consumo Ammortamenti Varie 90.000 75.000 30.000 20.000 10.000 5.000 10.000 15.000 170.000 80.000 120.000 40.000 150.000 70.000 1.300.000 1.500.000 1.000.000 240.000 200.000 350.000 60.000 30.000 20.000 10.000 100.000 50.000 80.000 2.000 30.000 120.000 50.000 120.000 400.000 125.000 3.000 2.000 1.000 50.000 20.000 15.000 250.000 100.000 40.000 50.000 150.000 150.000 La direzione commerciale ha elaborato il seguente budget di vendita Italia Germania Regno Unito USA Modello Classic Quantità 9.000 1.000 1.200 5.600 Prezzo Medio 1.500 1.600 1.700 2.000 Modello Star Quantità 15.000 1.500 1.000 2.300 Prezzo Medio 1.9000 2.000 2.000 2.100 I prodotti vengono ceduti a distributori regionali o nazioni che provvedono anche alla installazione e manutenzione in loco. Le vendite vengono effettuate Franco Fabbrica. Si richiede di sviluppare il Budget per il prossimo anno ed il conto economico revisionale; in particolare sviluppando i seguenti punti: • • • • • • Individuazione delle varianti possibili e delle relative distinte basi (in forma scalare) Tracciare un diagramma di flusso delle operazioni individuando i centri di lavoro ed i relativi magazzini Calcolare i costi unitari standard di tutte le varianti Verificare i margini unitari e complessivi di tutte le varianti In base alle previsioni di vendita verificare i carichi di lavoro di ogni reparto Stendere il conto economico revisionale fino al risultato della gestione ordinaria, o margine operativo netto Esami di Stato per l’abilitazione all’esercizio della professione di Ingegnere I Sessione 2008 Sezione A – L.S. Nuovo Ordinamento Prova pratica - Settore dell’INFORMAZIONE Tema 1 Una grande catena che distribuisce materiale elettronico, a livello nazionale, sta pianificando la revisione del suo sistema di gestione dei punti vendita. Si imposti un progetto di massima per la realizzazione di una soluzione software di tipo WEB-based che deve sostituire l’attuale sistema informativo ormai in funzione da più di 10 anni. Le funzionalità base da implementare sono divise in più categorie: 1. Funzioni di gestione delle vendite sul singolo negozio: 1. Gestione listini 2. Gestione campagne promozionali 3. Gestione acquisti on-line (ordine, carrello, spedizione/ritiro in negozio) 2. Funzioni di amministrazione del punto vendita 1. Gestione chiusura cassa giornaliera 2. Gestione casse per pagamento acquisti 3. Gestione degli articoli suddivisi per categorie merceologiche 4. Storicizzazione dei dati delle vendite 3. Funzioni legate al cliente 1. Gestione di pannelli pubblicitari luminosi 2. Gestione tessere di fidelizzazione 3. Gestione di totem multimediali per interrogare lo stato degli ordini 4. Invio di SMS su disponibilità degli articoli ordinati/prenotati 4. Funzioni di amministrazione del sistema nazionale 1. Configurazione di punti vendita, sistemi di cassa 2. Gestione centralizzata degli operatori del sistema 3. Acquisizione dei dati (via replica) dei singoli punti vendita 4. Statistiche di riepilogo degli incassi Si stenda una relazione tecnica che contenga la modellazione E-R della base dati necessaria ad accogliere le informazioni per le funzionalità descritte. Si valuti la struttura della base dati per poter differenziare i dati che devono essere sempre in linea da quelli che possono essere storicizzati. Si progetti un insieme di finestre dell’applicazione per dare una prima visione alla Società acquirente dell’interfaccia utente che il nuovo sistema offrirà: si ponga particolare attenzione al concetto di usabilità per quanto rivolto direttamente ai Clienti dei singoli punti vendita. Si propongano alla Società interessata ulteriori funzionalità ritenute interessanti per i Clienti, che non rientrano in quelle elencate e richieste dall’acquirente stesso. Esami di Stato per l’abilitazione all’esercizio della professione di Ingegnere I Sessione 2008 Sezione A – L.S. Nuovo Ordinamento Prova pratica - Settore dell’INFORMAZIONE Tema 2 Si consideri un sistema software per la gestione del processo di prescrizione e somministrazione dei farmaci all’interno di un Ospedale. Il sistema è stato realizzato partendo da specifiche formalizzate ed approvate tra Fornitore e Cliente. Il processo di validazione e collaudo di quanto realizzato sarà eseguito dalla vostra Società secondo le metodologie di test che indicherete, partendo dai documenti che descrivono il sistema ed utilizzandolo direttamente. Il sistema è composto da funzionalità elementari, ognuna testabile ingolarmente: l’esecuzione delle singole operazioni, in un ben determinato ordine, determina il processo complessivo che questo strumento gestisce. Le funzionalità elementari, da eseguire nell’ordine indicato, sono: 1. Prescrizione di un farmaco 1. Identificazione del paziente in cura 2. Selezione dei farmaci da un catalogo di specialità medicinali 3. Definizione delle dosi e dello schema orario di somministrazione per ogni farmaco 4. Impostazione delle modalità di allestimento del farmaco (es. pastiglia pronta oppure farmaco da sciogliere in soluzione fisiologica) 2. Allestimento del farmaco 1. Selezione tramite codice a barre dei singoli componenti 2. Etichettatura delle preparazioni per identificazione univoca 3. Associazione della preparazione al giusto paziente 3. Somministrazione del farmaco 1. 2. 3. 4. Identificazione certa del paziente Selezione del farmaco o preparazione associati al paziente Inizio della somministrazione Registrazione di note associate alla singola somministrazione Si stenda una relazione tecnica che contenga una serie di casi di test relativi al singolo modulo applicativo: si ipotizzino per ogni elemento del sistema (paziente, farmaco) gli attributi caratteristici ed i controlli che su questi saranno effettuati. Il processo complessivo di terapia è organizzato secondo una serie di stati in cui si trovano le singole terapie: prescritto ( da preparare ( da somministrare ( somministrato, non somministrato, interrotto, sospeso. Si stenda un diagramma a stati che porti dalla prescrizione alla somministrazione e si ipotizzino dei casi di prova che percorrano tutti gli stati, simulando anche percorsi non definiti. Un insieme di farmaci può essere, poi, organizzato secondo un protocollo di cura che prevede per ognuno di essi una sequenza di somministrazione oltre agli stati di esecuzione appena descritti. Si imposti un caso di prova che validi la somministrazione in sequenza dei farmaci del protocollo ognuno dei quali segue gli stati elementari descritti in precedenza.