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Prova pratica indipendente: redditività dei sistemi Karakuri/LCA

Mentre la casa automobilistica Toyota ogni anno forma circa 400 tecnici specializzati in materia di Karakuri/LCA (low cost automation), da noi questo particolare metodo LP è ancora poco diffuso. 

La forma di automazione Karakuri/LCA fa a meno di energia elettrica, sensori, controller o programmazione e si basa principalmente sulle leggi della forza di gravità e della meccanica. In molti casi le soluzioni Karakuri/LCA possono sostituire una soluzione di automazione tradizionale e a costi nettamente inferiori. “Finora, tuttavia, la redditività dei sistemi Karakuri/LCA non era mai stata dimostrata da un organismo indipendente. Come università siamo veramente indipendenti, per questo abbiamo deciso di occuparcene”, afferma il prof. dr. ing. Volker Ahrens, titolare della cattedra di production management presso Nordakademy University of Applied Sciences, dove studia e insegna il metodo Karakuri/LCA. In un progetto pratico curato da lui stesso, nell’ambito della propria tesi di laurea magistrale sei studenti della facoltà di ingegneria industriale hanno fatto una prova con l’aiuto del sistema dei componenti lean production.

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Due modi per portare a termine lo stesso compito di automazione

L’obiettivo concreto del progetto era quello di confrontare due soluzioni per portare a termine il compito di automazione seguente: trasportare un KLT (contenitore per carichi ridotti) contenente un ingranaggio con un peso di 6 chilogrammi oltre un ostacolo alto 2 metri e lungo 3. La sfida più impegnativa è stata lo smorzamento e la decelerazione dei carichi in movimento. Il team di studenti, che ha progettato interamente sia un’applicazione per l’automazione classica dotata di sollevatore azionato elettricamente e nastro trasportatore, sia una soluzione Karakuri/LCA, ha deciso di realizzare solo quest’ultima: “Dal momento che la soluzione tradizionale era risultata molto più costosa, non sarebbe stato conveniente costruire anche questa”, afferma Finnja Ketzke, uno dei membri del team di progetto. La progettazione di entrambi gli impianti con i componenti item aveva infatti permesso di operare un confronto realistico dei costi e alla fine il calcolo dei costi del materiale e del personale aveva evidenziato un risparmio di circa il 40% con la soluzione Karakuri/LCA. “Benché questo risultato sia davvero molto significativo”, sottolinea il professor Ahrens, “occorre tenere presente che ogni impianto è a sé, pertanto non è possibile applicare il valore ottenuto 1:1 a tutte le attività di automazione. Tuttavia questo ordine di grandezza è indicativo”.

Il calcolo dei costi del materiale e del personale aveva evidenziato un risparmio di circa il 40% per la soluzione Karakuri/LCA rispetto a una soluzione di automazione tradizionale.

Il processo di trasporto della soluzione Karakuri/LCA ha inizio quando una persona, con il proprio peso, preme verso il basso una rampa. La forza trasmessa da un tirante a fune sposta un contrappeso verso l’alto. Contemporaneamente, una slitta si sposta verso il basso per ricevere il KLT. Ora l’operatore non deve fare altro che spingere il KLT nella slitta e scendere dalla rampa. Come in un sollevatore, la slitta contenente il KLT si sposta verso l’alto. Quindi si tratta di trasportare il KLT oltre l’ostacolo fino alla torre per la discesa. L’avanzamento del KLT è agevolato da un piano inclinato e una rulliera. Una struttura di questo tipo può essere denominata “ponte Karakuri/LCA”. Infine il KLT arriva a destinazione sempre grazie a un tirante a fune e a un contrappeso. Qui viene rallentato da due supporti con fermo, in modo che non possa scorrere oltre l’unità di prelievo.

Salendo sulla rampa sul lato destro, l’operatore dà il segnale di partenza per il trasporto del KLT.

Obiettivo raggiunto in minor tempo con i componenti, i software di progettazione e i contenuti item

Per poter essere presentato anche in fiera, il sistema Karakuri/LCA doveva potersi smontare senza difficoltà. La semplicità della tecnica di collegamento del sistema di tubolari profilati D30 consente di fare proprio questo. Il sistema, composto da 4 parti, si monta e si smonta rapidamente con l’ausilio di sole 2 persone. In generale, i componenti item si sono rivelati un vantaggio decisivo: “Conoscevamo i sistemi Karakuri/LCA perché avevamo affrontato l’argomento durante le lezioni, ma prima del progetto pratico non avevamo mai toccato con mano nessun componente. Con item, tutto è intuitivo. Abbiamo iniziato a costruire subito, senza nessuna formazione“, afferma Hans Böhme, uno studente del team. Il suo collega di progetto Malte Wörmer sottolinea la positività dell’esperienza di apprendimento: “il lavoro, caratterizzato dal learning by doing, è stato molto divertente”. Per la progettazione delle parti più grandi il team ha impiegato item Engineeringtool, che ha nettamente velocizzato il lavoro. In fase di preparazione si sono rivelati particolarmente utili sia il catalogo generale del sistema dei componenti lean production, sia i video su Karakuri/LCA e item Engineeringtool disponibili sul canale YouTube item.

I sistemi Karakuri/LCA sono un’innovazione frugale: concentrata sui bisogni immediati e allo stesso tempo tecnicamente impeccabile, durevole e a bassa manutenzione.

Per comprendere la lean production in generale e il metodo Karakuri/LCA in particolare risulta particolarmente interessante la loro definizione di “innovazione frugale” elaborata dal professor Ahrens. “Frugale” significa semplice e discreto, ma anche utile. Un’innovazione frugale si concentra sui bisogni immediati, ma al tempo stesso è tecnicamente impeccabile, durevole e a bassa manutenzione. Ciononostante Karakuri/LCA e lean production non devono essere messi sullo stesso piano perché i sistemi Karakuri/LCA rappresentano la forma più sofisticata della produzione snella. Per introdurre la lean production in azienda per la prima volta risultano più indicate altre soluzioni, ad esempio i mezzi di produzione lean. Rispetto a una soluzione di automazione tradizionale, la soluzione Karakuri/LCA è più semplice da realizzare e anche più economica. Anche la combinazione di entrambe le forme di automazione nei Karakuri/LCA ibridi presenta un potenziale notevole: “Le due forme non si escludono affatto a vicenda. Una parte può essere automatizzata in modo convenzionale e l’altra in modo meccanico. Questo permette anche di contenere i costi”, conclude il professor Ahrens.

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