Virtual factory : modellazione dei sistemi di produzione a supporto della valutazione delle prestazioni

Companies are required to increase their level of flexibility and respond to market quickly, improving the level of productivity and quality through process improvement and integration into the various activities of the factory.This entail the need of software tools supporting product engineering and manufacturing during the various stages of product and factory lifecycles. The European project VFF "Virtual Factory Framework" supports the deployment of a virtual factory model, which is an integrated virtual environment used to enable the interoperability between software tools supporting the factory processes. This work addresses the performance evaluation problem through the application of the VFF data model for virtual factories, called "Virtual Factory Data Model". VFDM can be considered as the shared meta-language providing a common definition of the data that are shared among the software tools connected to the framework. In particular, this thesis focuses on a specific domain: the products transportation through the different steps of the manufacturing process. So, a new extension incident to this problem was developed for the VFDM. Finally a new level of formalisation was defined to use specific performance evaluation methods. The approach proposed in this thesis was validated through two "test case": the realistic one referring to a Flexible Manufacturing System and the specific industrial case proposed by Tenova Pomini S.p.a., concernig a grinding system for rolling mills. It’s important to consider different aspects influencing each other simultaneously. In this way, during performance evaluation activity, it will be easier to find the best option. There are several decision support software tools, each one specialized in distinct aspects of industrial domain. Furthermore they must be used together, in order to collect all information and elements in a complete framework. The aim of this work is to study all the aspect of Virtual Factory Framework and to validate its feasibility. VFF consists in a common Virtual Factory Data Model (VFDM) that can be considered as the shared meta-language providing a common definition of the data shared among the software tools connected to the framework. The topic of this work is the performance evaluation of the manufacturing process considering the relationship between material handling of the factory and process step.

Le imprese a vocazione produttiva si trovano a dover aumentare il livello di flessibilità e rispondere rapidamente alle esigenze del mercato. Devono mantenere alto il livello di produttività e di qualità attraverso il miglioramento dei processi e l'integrazione delle diverse attività di fabbrica, ossia configurare in modo efficace ed efficiente il sistema di produzione nella sua interezza, in qualsiasi fase del ciclo di vita dell'impianto. Per progettare i sistemi produttivi in questo modo, bisogna tenere conto contemporaneamente di differenti aspetti che si influenzano tra loro. Tenere in considerazione tutti gli aspetti implica poter valutare le differenti alternative a disposizione e scegliere quelle migliori. A supporto di tali decisioni esiste il "Virtual Factory Framework", un progetto Europeo che concerne la definizione di modello di fabbrica virtuale. Si tratta di un ambiente virtuale integrato per consentire l'interoperabilità tra diversi strumenti software a supporto dei processi produttivi. Questo lavoro affronta il problema della valutazione delle prestazioni attraverso l'utilizzo del modello di dati VFF chiamato "Virtual Factory Data Model". Il VFDM può essere considerato come un meta-linguaggio condiviso che fornisce una definizione comune dei dati che sono condivisibili attraverso differenti software connessi al framework. In particolare, questa tesi si concentra su uno specifico dominio: il trasporto dei prodotti in lavorazione tra le diverse fasi del processo produttivo. E' stata, perciò, sviluppata un'estensione del modello VFDM in relazione a questo problema. Infine, è stato definito un livello ulteriore di formalizzazione, che serva come base per l'utilizzo di specifici metodi per la valutazione delle prestazioni. L'approccio proposto in questo lavoro di tesi è stato validato sulla base di due test case, uno realistico riferito a un impianto FMS e uno reale riferito ad un impianto per la rettifica di cilindri di laminazione, caso industriale fornito da Tenova Pomini, S.p.A.