Modeling and analysis of quality and logistics correlations in multi-stage engine block production line with parallel machines

Starting from a detailed overview of the major trends in manufacturing environment regarding new technologies and approaches adopted, with specific concern on Industry 4.0 revolution, the focus of the thesis is then moved to the application of Production Quality paradigm to a real Industrial Case Study. After several meetings and guided visits to the production plant located in Stockholm, a first step of indexing and centralization of data sets coming from production and quality databases has been conducted, in order to provide the company with a new and integrated tool, representing the starting point for Production Quality paradigm application. At the same time, relevant data inconsistencies have been highlighted, showing weaknesses on the current software adopted. The output obtained from the aforementioned step constituted the basis for the main logistics analysis of the line; specifically, lead time, cycle times and machines efficiencies gave deeper knowledge on production line performances. At this point, the focus of the thesis went on the two major analysis, regarding respectively the representation of a branch of the production line through statistical and mathematical models, and the conjoint analysis of production workflow and quality inspections output. The former was conducted on a specific branch of the line, turning into three macro-states (up, down and warning) the behaviour of machines. The latter was oriented on the identification of some possible patterns and trends concerning quality output and the regular production working activities, as stated in Production Quality paradigm. The last part of the thesis presented possible solutions to optimize the performances of the two databases, focusing specifically on data entry completeness and correctness, and on the correct coupling of machine events registration with the product routing.

Partendo da una dettagliata panoramica dei principali trend in ambito manifatturiero, con specifico riferimento alla rivoluzione Industry 4.0, l’attenzione dell’elaborato si è focalizzata sull'applicazione, ad un caso reale, del paradigma Production Quality. Dopo una serie di incontri con responsabili della produzione, nonché visite guidate presso l’impianto produttivo con sede a Stoccolma, è stata condotta una prima fase di indicizzazione e centralizzazione di flussi di dati provenienti da database di produzione e qualità, al fine di dotare l’azienda di una nuova e integrata soluzione che rappresenti il punto di partenza per l'applicazione del paradigma Production Quality. Allo stesso tempo, sono state evidenziate rilevanti incongruenze tra i dati raccolti, mostrando significative debolezze del software adottato attualmente. Il risultato ottenuto dalla suddetta fase, costituisce la base per un'analisi di carattere logistico della linea; in particolare, il lead time, i cycle times e i rendimenti delle macchine forniscono una conoscenza più approfondita sulle prestazioni di quest’ultima. A questo punto, il focus della tesi si è spostato sulle due analisi principali, riguardanti, rispettivamente, la rappresentazione di un ramo della linea di produzione attraverso modelli statistici e matematici, e l'analisi congiunta del flusso di produzione e i risultati dei controlli di qualità. La prima è stata condotta su un ramo specifico della linea, riassumendo in tre macro-stati (up, down e warning) il comportamento delle macchine. La seconda, si è orientata verso l'individuazione di alcune possibili correlazioni e tendenze tra l’ambiente di produzione e gli esiti delle ispezioni effettuate dalle stazioni di qualità, come indicato nel paradigma Production Quality. Per concludere, l'ultima parte dell’elaborato presenta possibili suggerimenti per ottimizzare le prestazioni dei due database, concentrandosi in particolare sulla completezza e correttezza dei dati in entrata, e sul corretto accoppiamento tra la registrazione degli eventi macchina e il percorso del prodotto sulla linea.