A modelling approach to estimate the impact of pallets with zero points clamping in a FMS

This thesis is mainly concerned with assessment of benefits brought by the employment of a new innovative type of pallet for Flexible Manufacturing Systems. This pallet is characterized by peculiar clamps, called zero points, able to decrease considerably the time needed for reconfiguration of the pallet itself. This analysis could be useful for those companies interested in investing in this type of production system. The main aspect of the thesis is the evaluation of performances of the FMS applying these modern pallets. A tool done for this purpose has been built: it divides the whole production campaign in periods, using an algorithm. A simulation software evaluates performances of each period. The algorithm is implemented in MATLAB software, while the simulation is conducted by Java Modelling Tools, a software developed by Politecnico di Milano. Several evaluations have been conducted to compare performances achieved using zero points with standard pallets’ ones. The comparison is realized with a statistical analysis, the ANOVA test. It is demonstrated that performances are better when the FMS works with modern pallets. A linear model is built to describe the increment of throughput in function of the reconfiguration time. Then the thesis concerns an additional performance comparison between throughputs achieved with zero points clamps and the highest ones reachable with standard pallets. This comparison proves that there are no differences in throughputs. The research ends with an economic analysis demonstrating that modern pallets are preferable in many cases.

Questa tesi riguarda principalmente la valutazione dell’impatto di un nuovo innovativo tipo di pallet sulle prestazioni dei sistemi di produzione flessibili (Flexible Manufacturing Systems). Questo pallet è caratterizzato da prese particolari, chiamate zero points, in grado di ridurre notevolmente il tempo necessario per la riconfigurazione del pallet stesso. Questa analisi potrebbe essere utile ad aziende interessate ad investire in questo tipo di sistema di produzione. L'aspetto principale della ricerca è la valutazione delle prestazioni del sistema di produzione FMS al fine di stimare i possibili benefici portati dai moderni pallet. È stato appositamente costruito uno strumento di modellazione: esso suddivide la campagna di produzione in periodi, tramite un algoritmo. Per ogni periodo viene condotta una valutazione delle prestazioni tramite un software di simulazione. L'algoritmo è implementato nel software MATLAB, mentre la simulazione è condotta da Java Modelling Tools, un software sviluppato dal Politecnico di Milano. Sono stati effettuati diversi esperimenti per confrontare le prestazioni ottenute con gli zero points con quelle ottenute con i pallet standard. Il confronto è stato realizzato con un’analisi statistica, il test ANOVA. É stato, quindi, dimostrato che le prestazioni sono migliori quando il sistema lavora con pallet moderni. In seguito è stato costruito un modello lineare per descrivere l’incremento della velocità di produzione in funzione del tempo di riconfigurazione. La tesi si conclude con un confronto delle velocità di produzione ottenute con gli zero points rispetto alle massime raggiungibili con pallet standard. Questo confronto dimostra che non ci sono differenze di velocità. Infine è stata condotta un'analisi economica che dimostra che i pallet moderni sono preferibili in molti casi realistici.