Fra i cardini della transizione alla smart factory promessa dall’avvento della quarta rivoluzione industriale c’è la digitalizzazione delle operazioni di movimentazione delle merci. Il settore attrae investimenti e cerca player capaci di soddisfarne le rinnovate esigenze. Gli analisti specializzati di Cushman & Wakefield hanno infatti calcolato che, al termine del primo semestre del 2018, mentre il real estate era in calo del 40% rispetto alla prima metà del 2017, i magazzini e i capannoni per lo stoccaggio e la movimentazione delle merci – che rappresentano il 12% del mercato – hanno proceduto in controtendenza, con investimenti in aumento del 25%. Questo, secondo gli esperti, anche grazie ai successi ottenuti dell’e-commerce e della distribuzione in genere. Qualcosa di simile è stato percepito anche da BNP Paribas che, stando a quanto riportato da fonti della stampa di settore, ha attribuito alla logistica in Italia transazioni per 410 milioni di euro, contro i 200 circa stimati in relazione ai sei mesi d’apertura del 2017. Al termine del 2017 la produzione di tecnologie per la movimentazione smart aumentava del 7,2%, del 9,1% le esportazioni e del 14,9% gli stanziamenti economici indirizzati all’innovazione. Nonostante i numeri definitivi non siano stati ancora resi noti, allo scorso agosto l’opinione della Federazione delle associazioni industriali della meccanica varia e affine (Anima) era che l’ascesa potesse proseguire per tutto il 2018. Con un +3,9% alla voce Produzione e un ulteriore +4,9% di export, a fronte di investimenti in crescita del 10,2%. I sistemi di numerazione dei componenti, quelli di localizzazione, di controllo del magazzino, la standardizzazione, il dimensionamento del lotto, la quantità degli ordini, le riserve di sicurezza, l’etichettatura e le tecniche di identificazione automatica (ad es., codice a barre, QR-code) sono soltanto alcuni dei sistemi richiesti per mantenere una linea di trasporto in movimento all’interno di un impianto industriale. La movimentazione dei materiali è un fattore determinante nella scelta del layout d’impianto. Infatti il layout di un impianto industriale (legato alla particolare tipologia di produzione svolta) e i sistemi di movimentazione dei materiali coinvolti, non possono essere concepiti come due entità separate.
I costi della movimentazione dei materiali
E’ evidente come la movimentazione dei materiali non costituisca un valore aggiunto per il prodotto ma ne incrementi i costi di produzione e, di conseguenza, i costi finali. Nella progettazione di una moderna linea di trasporto si possono avere fino a 500 diverse tipologie di sistemi di movimentazione dei materiali. Moltiplicando il numero indicato per quello dei modelli, delle dimensioni e delle aziende produttrici, il progettista avrà a disposizione diverse migliaia di voci di catalogo di componenti a cui fare riferimento. Mediamente, l’incidenza dei costi di movimentazione dei materiali è pari al 50% dei costi totali di gestione. In alcune industrie, come quella mineraria, tale incidenza arriva fino al 90%, giustificando gli sforzi sia di gestione che di progettazione della relativa impiantistica. Le esigenze ergonomiche, valutate durante l’attività di progettazione di una moderna linea di trasporto, vanno a determinare le voci di costo, ad esempio, relative all’introduzione di sistemi di sollevamento idraulico o pneumatico o il ricorso a sistemi ad esoscheletro, come esposto più avanti. Tali soluzioni costituiranno una voce di costo molto elevata, se considerata a sé stante. Le stesse dovranno poi essere rapportate con i dati relativi alle percentuali annue di infortunio sul lavoro nel settore dell’Industria e servizi. In Italia, nel periodo da gennaio a novembre 2018, ci sono stati 386019 casi denunciati (fonte Dati INAIL) .
Venti principi fondanti
Sulla base di quanto visto, è opportuno riflettere sui 20 principi fondanti della movimentazione dei materiali, al fine di poter collocare tale funzionalità all’interno dell’attività di gestione della catena di distribuzione (o Supply Chain Management, SCM):
- principio di pianificazione;
- principio di integrazione e coordinazione dei sistemi;
- principio di utilizzazione ottimale dello spazio;
- principio dell’incremento del carico unitario;
- principio della movimentazione per gravità;
- principio del flusso di materiale ottimale;
- principio di semplificazione tramite riduzione, combinazione o eliminazione di attrezzature o movimentazioni inutili;
- principio di sicurezza dei metodi e degli strumenti di movimentazione;
- principio di meccanizzazione della movimentazione dei materiali;
- principio di standardizzazione;
- principio di flessibilità di metodi ed attrezzature per assolvere a compiti ed applicazioni diverse;
- principio della scelta delle attrezzature;
- principio di riduzione del rapporto tra il peso a vuoto ed il carico trasportato con le attrezzature mobili;
- principio del movimento continuo delle linee di trasporto del materiale,
- principio di riduzione dei tempi di inattività, sia delle attrezzature che della manodopera;
- principio di manutenzione e riparazione programmata delle attrezzature;
- principio di gestione dell’obsolescenza, per l’introduzione di metodi ed attrezzature innovative che migliorano il funzionamento della linea di trasporto;
- principio della massima capacità ottenibile dal sistema di movimentazione;
- principio di miglioramento del controllo della produzione, dell’inventario e di altre sottoattività tramite la movimentazione;
- principio di miglioramento delle prestazioni del sistema di movimentazione, determinandone l’efficienza in termini di costo per unità movimentata.
La progettazione dei sistemi di movimentazione dei materiali
I sistemi di movimentazione dei materiali hanno ridotto gli aspetti usuranti e ripetitivi della movimentazione manuale, migliorando la qualità del lavoro e riducendo i rischi correlati per tutte le mansioni inquadrate nei moderni impianti industriali, nell’ottica appena vista di riduzione dei costi di produzione. La progettazione di tali sistemi procede, generalmente, tenendo conto di due aspetti fondamentali:
- Aspetti legati all’efficienza del sistema;
- Aspetti legati all’ergonomia.
Aspetti legati all’efficienza
La scelta di una particolare soluzione di movimentazione dei materiali è una decisione importante in termini di costi e di efficienza da conseguire. Di seguito viene riportata una serie di fattori fondamentali da considerare:
a) Proprietà del materiale.
b) Caratteristiche e layout della sede aziendale.
c) Flusso di produzione.
d) Considerazione sui costi.
e) Natura dei processi di produzione.
f) Fattori ingegneristici.
g) Fattore di affidabilità.
Sistemi classici ed innovativi per la movimentazione dei materiali.
I sistemi più ampiamente usati nella movimentazione dei materiali, nelle moderne linee di trasporto, possono essere raggruppati in due categorie:
a) Sistemi a percorso fisso: trasportatori, dispositivi monorotaia, scivoli e sistemi a cinghia. Un’eccezione è data dai carriponte; sebbene operanti su un’area di azione limitata, non hanno vincoli di percorso.
b) Sistemi a percorso variabile: carrelli industriali, muletti, gru mobili.
I sistemi per la movimentazione dei materiali possono essere classificati in 5 categorie principali:
Trasportatori
Nei trasportatori è di fondamentale importanza una corretta scelta degli accoppiamenti cinematici i quali, a seconda delle tipologie scelte, forniscono apposite funzionalità di rigidezza torsionale. È il caso particolare dei nastri trasportatori continui nel settore minerario. Tale esigenza non è presente nei trasportatori manuali o a gravità come quello della Foto 1.
Carrelli Industriali
I carrelli industriali possono del tipo transpallet (a timone manuale o elettrico) o del tipo ad elevatore (muletto). I muletti generalmente sono caratterizzati da una grande flessibilità, legata alla possibilità di montare diversi tipi di attrezzaggio a seconda delle esigenze di movimentazione dei materiali. Nella Foto 2 è mostrato un carrello elevatore di tipo elettrico.
Gru e sollevatori
Entrambi i sistemi consentono la movimentazione sospesa dei materiali (ad es. gru e carriponti). Sebbene abbiano degli spazi di manovra contenuti, possono essere adattati a produzioni sia continue che ad intermittenza.
Contenitori
Sebbene siano dei sistemi statici, sono oggetto di una continua attività di ricerca e sviluppo, sia per scopi di funzionalità che di scelta dei materiali (per lo più PP ed HDPE, entrambi riciclabili). Partendo dai pallet, sempre più migliorati in termini di modularità e di manovabilità (tramite muletto o traspallet a timone), i pallet box presentano opportune caratteristiche di resistenza strutturale per la loro impilabilità, oltre ad essere pieghevoli.
Robot
I robot impiegati nella movimentazione del materiale non si limitano soltanto ad estendere le funzionalità fornite da transpallet, muletti e sollevatori (come, ad esempio, i robot palletizzatori), ma migliorano anche il flusso del materiale in una linea di produzione, integrandosi con i trasportatori. Partendo infatti dai sistemi AGV (veicoli per la movimentazione del materiale a guida automatica), si è arrivati alla concezione dei robot mobili autonomi che combinano le funzionalità dei cobot (robot collaborativi) con la gestione smart della movimentazione dei materiali.
Nella Foto 3 viene mostrata una soluzione proposta da KUKA, dove un robot collaborativo è montato su una piattaforma con sistema a guida laser, che ne consente la navigazione in maniera totalmente autonoma. La piattaforma monta inoltre ruote Mecanum, che danno alla stessa la massima agilità e facilità d’uso, caratteristiche fondamentali per impiego ottimale in quelle aziende che rispondono ai requisiti dell’Industria 4.0. Ma non è solo la robotica collaborativa l’ultimo orizzonte dell’evoluzione del settore. L’adattamento degli schemi costruttivi degli esoscheletri impiegati in ambito riabilitativo alle mansioni con alti livelli di rischio derivanti dal Disturbo da Trauma Cumulativo (dovuto al sollevamento e all’utilizzo di attrezzature pesanti e vibranti), ha determinato la proposta di soluzioni molto interessanti. Un caso eclatante è dato dalla partnership tra Ekso Bionics e Ford Motor Company, che ha portato alla realizzazione di EksoVest, sistema ad esoscheletro che fornisce un supporto al sollevamento di ben 67N per braccio (Foto 4).
Il ruolo del fornitore di componenti
Un’attività complessa come la soluzione dei problemi di movimentazione dei materiali può trovare un valido supporto nei fornitori di componenti. È il caso di R+W, azienda leader nella produzione di giunti e alberi di trasmissione, in grado di mettere la sua esperienza a disposizione del progettista. In tutti i settori in cui il trasporto del materiale presenta criticità legata al peso ed al mantenimento della continuità del flusso di produzione, R+W fornisce una gamma completa di soluzioni per tutte le esigenze di trasmissione e limitazione della coppia, quali: giunti a soffietto metallico della serie BX, giunti ad elastomero della serie EK, limitatori di coppia della serie ST.
I giunti a soffietto metallico BX, per coppie elevate, presentano una rigidità torsionale e sono privi di gioco. Hanno un design semplice e compatto, un sistema di montaggio e smontaggio facilitato ed un’elevata composizione dei disallineamenti. Sono disponibili in diverse lunghezze.
I giunti a elastomero EK combinano elevata flessibilità e buona resistenza. Smorzano vibrazioni e impatti compensando i disallineamenti degli alberi. Molti elementi condizionano la progettazione dei giunti a elastomero: da fattori quali il carico, l’avviamento e la temperatura dipende la durata dell’inserto. L’elemento elastomerico è disponibile in diverse durezze shore, per trovare sempre un compromesso adatto fa le proprietà di smorzamento, la rigidità torsionale e la correzione dei disallineamenti per la maggior parte delle applicazioni.
I limitatori di coppia ST uniscono robustezza e precisione. Come il modello ST 1 con fissaggio con chiavetta, dal design semplice e compatto, torsionalmente rigido e munito di cuscinetto integrato per carichi derivanti da pulegge o pignoni. O il modello STR, in acciaio temprato ad alta resistenza (con brunitura superficiale di protezione). Nella parte motrice è presente il mozzo del giunto con collegamento a chiavetta (e profilo scanalato a richiesta), mentre nella parte condotta è presente la flangia d’attacco con filettatura di fissaggio e cuscinetti integrati. I moduli di comando, disposti sul perimetro, sono regolabili entro i valori del range di taratura.
R+W Italia
R+W Italia si propone sul mercato come partner ideale per la fornitura di giunti, alberi di trasmissione e limitatori di coppia standard e “speciali”, sviluppati su specifica richiesta del cliente con l’obiettivo di offrire il giunto corretto per ogni singola applicazione: l’ampia gamma di prodotti comprende soluzioni per tutte le esigenze. Inoltre R+W offre al cliente un servizio completo che parte dalla fase progettuale, passa dalla fase commerciale e arriva fino alla logistica. Per una consulenza personalizzata, contattate R+W telefonicamente (02 2626 4163), via mail (info@rw-italia.it), tramite webchat disponibile su www.rw-giunti.it o tramite i canali social dell’azienda.
