Optimization of a semi-automatic assembly line through the application of lean manufacturing principles: a case study

With reference to a company case study, this thesis project focuses on batch production within a semi-automatic assembly line, where workers, aided by manually operated equipment, manufacture a wide variety of electrical control units and plastic semi-finished products. The initiative aims to rearrange completely the line layout creating a continuous flow sequence of workstations, optimizing resource utilization and production while reducing existing inefficiencies and related costs — goals aligned with Lean manufacturing fundamentals discussed extensively in the first chapter. The second chapter provides a comprehensive overview of the assembly line in its "AS IS" arrangement detailing products, equipments, personnel and material flow dynamics, and associated challenges. In the pivotal third chapter, the text outlines the progression toward the redesigned assembly line, in agreement with initial requirements and predefined Lean goals. Through data collection and analysis regarding the original configuration and the time-and-methods approach, this initiative transforms assembling processes, layout, products management, and material handling. Considering constraints related to available space, personnel, and equipment, the proposed layout enhances the production efficiency and demonstrates tangible economic benefits. In the fourth chapter, the developed Simulink model replicating the new line setup is introduced to outline system performance in steady-state conditions, validate anticipated outcomes, extract new useful parameters and foresee potential post-implementation issues. A project development proposal, extending beyond the initial task, is presented in chapter five which explores the possibility to integrate the mentioned line into another under-utilized semi-automatic assembly line, aiming to partially automate some of the manual activities associated to the first. The project feasibility, economic gain, investment assessment and additional achievements deriving from its potential implementation are demonstrated, encouraging further pursuit.

Con riferimento ad un caso aziendale, il presente progetto di tesi si concentra sulla produzione a lotti in una linea di assemblaggio semi-automatica, dove gli operatori, assistiti da attrezzature gestite manualmente, realizzano una vasta gamma di centraline elettriche e semilavorati plastici. L'obiettivo è ridefinire il layout della linea per generarne uno a flusso continuo ottimizzando risorse e produzione, e riducendo al contempo inefficienze e costi correlati, in conformità con i principi della Lean manufacturing ampiamente descritti nel primo capitolo. Il secondo capitolo fornisce una panoramica della linea in oggetto nella sua configurazione "AS IS", dettagliando i prodotti assemblati, le attrezzature utilizzate, e le dinamiche legate al flusso di operatori e materiali. Nel terzo capitolo, cuore del progetto, si delineano gli step chiave per definire il nuovo layout, dimostrando di essere in linea con i requisiti iniziali e gli obiettivi Lean. Attraverso una raccolta dati relativi al setup originario e l'approccio tempi-e-metodi, il processo di redesign comporta cambiamenti nelle sequenze di assemblaggio, nella configurazione e nella gestione di prodotti e materiali. Considerando i vincoli di spazio, personale e attrezzature, il layout proposto migliora l'efficienza produttiva e comporta benefici economici. Nel quarto capitolo, è presentato il modello Simulink sviluppato che replica il nuovo sistema, al fine di delinearne le performance in condizioni di regime, convalidare i risultati previsti, estrarre nuovi parametri utili e prevedere potenziali problematiche post-implementazione. Uno sviluppo ulteriore del progetto è trattato nel capitolo cinque, in cui si discute l’integrazione della suddetta linea in un’altra, semi-automatica e attualmente sottoutilizzata, mirando ad automatizzare alcune attività manuali della prima. Viene inoltre dimostrata la fattibilità del progetto, il guadagno economico, l’analisi di investimento e i benefici aggiuntivi derivanti dalla sua potenziale implementazione, spronando verso ulteriori approfondimenti.