ITBO20060350A1 - Metodo per la gestione della produzione di una manifattura di articoli da fumo - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

dell'invenzione industriale dal titolo:

"METODO PER LA GESTIONE DELLA PRODUZIONE DI UNA MANIFATTURA DI ARTICOLI DA FUMO."

La presente invenzione è relativa ad un metodo per la gestione della produzione di una manifattura di articoli da fumo.

Generalmente gli impianti per la produzione di articoli da fumo in un ambiente manifatturiero del settore tabacco, comprendono una pluralità di macchine operatrici tra loro collegate lungo una linea comune di produzione. In particolare le macchine operatrici sono costituite, procedendo da monte a valle con riferimento alla citata linea di produzione, da una maker o macchina confezionatrice di sigarette, da una macchina confezionatrice di filtri, da una macchina mettifiltro, da una packer o macchina impacchettatrice di pacchetti di sigarette, da una macchina cellofanatrice, da una macchina steccatrice ed infine da una macchina cartonatrice in grado di imballare una pluralità di stecche in pacchi, cartoni o scatoloni pronti per la spedizione. La spedizione degli scatoloni avviene con l’ausilio di un pallettizzatore di fine linea.

La linea di produzione può inoltre comprendere una macchina confezionatrice di filtri collegata alla macchina mettifiltro, e fra le macchine della linea di produzione possono essere previsti dei magazzini per l’adattamento delle diverse velocità operative delle macchine stesse.

In tali tipi di impianti ciascuna macchina operatrice richiede periodici rifornimenti dei relativi materiali di consumo e di confezionamento, quali ad esempio tabacco, filtri, bobine di carta, bobine di stagnola, bobine di polipropilene, sbozzati, coupons, bollini governativi, ecc. A tale scopo ciascuna macchina è dotata di almeno un sensore di controllo dello stato di consumo dei rispettivi materiali, nonché di un contatore, disposto in corrispondenza della sua uscita, in grado di contare i prodotti via via realizzati. Esistono, infme, dispositivi di rilevamento delle quantità di prodotto in transito nei sistemi di convogliamento dei prodotti (canalizzazioni o riserve intermedie) fra le singole macchine confezionatrici disposte in successione lungo la linea di produzione.

I metodi per la gestione della produzione di un ambiente manifatturiero di articoli da fumo noti dallo stato dell’arte prevedono di calcolare la quantità di produzione necessaria al completamento del lotto programmato e di calcolare le quantità di materiali di confezionamento rimanenti per ultimare la produzione prevista, comprendendo i materiali già collocati a bordo macchina e quelli depositati in opportune piazzole accanto ad essa.

Il calcolo delle rimanenze da parte del programma che implementa il metodo gestionale viene effettuato su base evento, ovvero quando la macchina consuma completamente una determinata unità di materiale e si incrementa il corrispondente contatore interno al controllore elettronico di macchina, allora il programma gestionale ricalcola la quantità di produzione necessaria ad ultimare il lotto e le quantità di materiali di confezionamento congruenti con tale completamento.

Si consideri, inoltre, che il calcolo della produzione rimanente diventa indipendente dai consumi dei materiali di confezionamento quando la produzione rimanente a fine linea (macchina case packer) diventa inferiore alla capacità della linea, stimata al riempimento al 100%.

Nei programmi gestionali noti ad oggi viene calcolata la produzione rimanente alla macchina maker. Da questo momento il software ricalcola la quantità rimanente alla macchina maker fin quando essa ha prodotto una quantità di sigarette pari alla quantità assegnata al lotto. L’elaborazione dati del programma gestionale entra dunque in un ciclo continuo (loop): da tale ciclo si esce solo quando la quantità rimanente alla macchina maker diventa zero e si può quindi comandare lo svuotamento della macchina maker che può avvenire manualmente dall’operatore oppure in automatico con un comando alla macchina.

I programmi software attuali che implementano metodi di gestione della produzione di un ambiente manifatturiero di articoli da fumo sono nati per velocizzare e validare il cambio marca in produzione, in base dall’esigenza dei produttori di sigarette di avere uno strumento di ausilio agli operatori e di controllo materiali durante il cambio di articoli in produzione.

I programmi gestionali attualmente considerano solo la macchina maker come riferimento per il calcolo della quantità di produzione necessaria ad ultimare il lotto.

Inoltre oggi le esigenze di gestione della produzione per i produttori di sigarette sono duplici e riguardano sia il lato macchina, che il lato supervisore e quindi non interessano esclusivamente la zona di macchina delle confezionamento, chiamata “Secondary Manufacturing Department”, ma l’intero ambiente manifatturiero. Si desidera estendere la visualizzazione delle informazioni di produzione a tutti i reparti di pertinenza, da quelli strettamente produttivi ai magazzini.

In aggiunta, i programmi gestionali attualmente non considerano l’uscita o l’inserimento di prodotti in punti intermedi della linea, vale a dire non contemplano la gestione dei casserini di sigarette a monte della impacchettatrice o la gestione dei casserini di filtri a monte della maker (anche in presenza dei dispositivi di convogliamento pneumatico delle bacchette di filtro) o la reimmissione di pacchetti nella zona della cellofanatrice.

Infine, i programmi gestionali attualmente non implementano la gestione del tracciamento della produzione, entrando nello specifico dall’intero lotto al prodotto singolo.

Scopo della presente invenzione è fornire un metodo per la gestione integrata di un impianto per la produzione di articoli da fumo che sia esente dagli inconvenienti sopra descrìtti e che, in particolare, sia in grado di gestire in maniera flessibile e articolata le singole macchine e dispositivi di ogni linea di produzione, trattandoli come moduli funzionali parametrìzzati.

Un altro scopo della presente invenzione è la distribuzione delle informazioni e la loro fruizione da parte di tutti i reparti manifatturieri di pertinenza, con eventuale manipolazione dei dati stessi da parte degli utenti autorizzati.

Un successivo scopo della presente invenzione è la gestione dei sistemi di riempimento e svuotamento dei casserini di sigarette. Un ulteriore scopo della presente invenzione è la gestione dei tracciati di produzione dall’intero lotto al prodotto singolo, qui inteso come pacchetto di sigarette, senza perdere di generalità.

La soluzione è uno strumento software di condivisione di informazioni tra le diverse entità in manifattura: gli operatori di macchina, i magazzinieri dei reparti filtro, tabacco e materiali cartacei, e i coordinatori di turno. Il programma non svolge solamente le funzioni di ausilio al cambio marca di articoli da fumo in produzione (Quick Brand Change), ma presenta i contenuti tipici di un prodotto software di fascia MES (Manufacturing Execution System) applicati all’ambiente manifatturiero del tabacco.

I vantaggi della presente invenzione risulteranno evidenti dalla descrizione dettagliata che segue, la quale è riportata con riferimento al disegno allegato che rappresenta una forma di attuazione puramente esemplificativa e non limitativa della stessa invenzione.

Il figura 1 si illustra una generica linea di confezionamento di articoli da fumo.

Con riferimento alla figura 1 viene mostrato nel suo complesso un impianto per la produzione ed il confezionamento di articoli da fumo comprendente una pluralità di macchine operatrici tra loro collegate lungo una linea di produzione.

Il principio del controllo dello svuotamento delle macchine della linea di confezionamento, descritto sopra, è stato applicato nella presente invenzione sia alla maker sia alla packer, e più in generale alla macchina che vede il proprio prodotto cambiare, come semilavorato, in seguito all’ordine di cambio brand o marca in produzione. Ciò consente di disaccoppiare i momenti di fermo delle due macchine in cascata, che ha senso quando, in un cambio marca, ad esempio la sigaretta sulla maker non cambia, mentre cambia solo lincarto nella packer (può essere una macchina qualsiasi tra packer, cellofaner e overwrapper) oppure quando si vuole effettuare una scorta di sicurezza di sigarette, cioè una sovrapproduzione sulla maker (le sigarette disponibili alla packer che vengono impacchettate solo se ve n’è necessità).

L’estensione del programma gestionale sta qui nel considerare, ai fini dello svuotamento, ogni singola macchina, e non solo la maker, com’era originariamente.

Più in generale si tratta configurare le linee di confezionamento nelle basi di dati del sistema software che implementa il programma gestionale e che contiene il modello matematico di manifattura, secondo una logica che rappresenta le singole macchine costituenti le linee come micromoduli funzionali parametrizzati interdipendenti, noti dalle tecniche di programmazione strutturata, disposti in relazione fra loro con legami a topologia variabile.

Le basi di dati descrivono i legami fra i moduli funzionali parametrizzati che rappresentano le macchine di confezionamento e li descrivono come grafi orientati, i quali presentano in generale più ingressi e più uscite, e la cui topologia può variare dinamicamente in conformità con le modifiche apportate alle canalizzazioni fra le macchine confezionatrici e ai flussi di prodotti intermedi, in particolare i casserini di sigarette trasportati manualmente, che si possono avere fra macchine non collegate strutturalmente.

L’area di carico (Loading Area) costituisce l’area accanto alla macchina dove vengono lasciati i materiali “non tabacco” (Non Tobacco Materials) per il loro successivo uso in macchina. Una Loading Area può essere comune a più macchine, anche non omogenee fra loro. Ogni macchina ha poi una sua area interna, detta area a bordo macchina, in cui sono presenti materiali che stanno per essere utilizzati: tale area interna può essere costituita da caricatori automatici di bobine, depallettizzatori di mazzette di sbozzati e da scaricatori di casserini che possono contenere filtri o sigarette.

Attraverso l’impiego di opportune interfacce operatore (“info-point” e “machine console”), gli addetti alle macchine registrano i ricevimenti dei materiali e le eventuali variazioni rispetto i programmi di produzione schedulati dalla pianificazione della produzione della manifattura.

L’informazione relativa alle quantità di materiali rimanenti per il completamento del lotto di produzione viene visualizzata anche sui terminali video disposti nei magazzini di tabacco, filtro e NTM (materiali cartacei vari).

La particolarità sta nel fatto che la quantità dei materiali di confezionamento riportata ai magazzini viene automaticamente decurtata della quantità del materiale presente a bordo macchina e nella Loading Area. Il procedimento è valido per tutti i materiali tabacco, filtro e NTM.

Se il controllore elettronico di macchina è in grado di esprimere, attraverso un contatore, quanto materiale ha nella Loading Area e a bordo macchina (Kg di tabacco, bacchette filtro nella tramoggia della mettifiltro, bobine di carta / stagnola /cellofan sul pallet, mazzette di sbozzati sul pallet, mazzette sulle cinghie di trasporto, bobine sul braccio meccanico), le quantità di materiale riportate ai magazzini vengono decrementate automaticamente di questa quantità. In alternativa è prevista un’operazione manuale di inserimento dati nel programma gestionale da parte di un operatore locale tramite terminale video in zona macchina.

In altri termini e più in generale, la quantità dei materiali rimanenti per completare il lotto di produzione che viene riportata sui terminali video dei magazzini è decrementata della quantità presente in Loading Area: P aggiornamento numerico avviene in maniera automatica se esistono sistemi di conteggio automatico nel controllore elettronico di macchina, oppure in maniera manuale se interviene l’operatore di macchina ad effettuare l’inserimento dati numerici tramite terminale video. La differenza fra le due modalità operative, automatica e manuale, risiede nel modo in cui il programma gestionale supervisiona la Loading Area:

- in automatico: il controllore di macchina ha dei sensori dedicati ed una sua logica programmata ed il programma gestionale deve solo leggere i corrispondenti contatori;

- in manuale: il controllore di macchina non è in grado di conoscere il contenuto della Loading Area, per cui la quantità dei materiali viene incrementata manualmente al ricevimento (transazione da operatore) e decrementata automaticamente al consumo (transazione da programma gestionale).

Per ogni materiale la Loading Area può essere composta da sotto aree a gestione automatica e da sotto aree a gestione manuale.

Le informazioni riportate al magazzino NTM sono ‘ordinabili’ in diversi modi. L’ordinamento principale è quello di tempo di autonomia con i materiali a bordo macchina.

Inoltre, è possibile implementare un sistema di scambio messaggi tra gli operatori macchina e gli operatori di magazzino, detto scambio di feedback. L’uso dei colori nell’ambito della risposta, indica il livello di attenzione che l’operatore macchina deve porre alla risposta del magazzino: ad esempio: verde = “tutto regolare”, giallo = “presenza di eccezioni” e rosso = “presenza di errori”.

Estensioni del programma gestionale ai magazzini del tabacco e dei filtro sono possibili se tutte le linee del Primary e del Secondary Manufacturing Departments sono connesse al sistema: si è in grado di riportare ai magazzini tabacco e filtro l’informazione sommarizzata per fonte di alimentazione, cioè dai silos di tabacco oppure dai depositi di filtri.

Nel caso in cui il materiale sia immagazzinato (ad esempio il silos per il tabacco), l’applicazione software può dare l’informazione di disponibilità del materiale presente nella riserva o deposito intermedio, affiancata all’informazione di richiesta di prelievo dalle macchine nel Secondary Manufacturing Department.

Infine è possibile pensare di fermare l’alimentazione di tabacco e filtri in automatico con procedure differenti a seconda della diversa conformazione delle linee con differenti incroci, diramazioni e confluenze fra la macchina maker iniziale e la macchina case packer finale.

Una particolare considerazione va rivolta alla zona “casserini di sigarette” ai fini dello svuotamento della linea di produzione. Fino ad oggi il modello di linea supportato dal programma di gestione era rigidamente strutturato nella cascata di macchine: maker buffer/reservoir - packer - cellofaner/cartoner/overwrapper - case packer - palletizer.

Il programma di gestione della produzione supporta ora anche modelli diversi da questo: ad esempio una sola maker stand-alone, due makers che alimentano una sola packer ad altissima velocità, una packer senza maker a monte, una packer che alimenta due cellofanatrici distinte e così via.

Questi nuovi modelli di linea di produzione consentono agilmente Γ inserimento dei dispositivi di riempimento e/o svuotamento dei casserini di sigarette: in fase di configurazione della linea, infatti, un caricatore / scaricatore casserini è individuabile topologicamente come una diramazione, cioè come un flusso di uscita / ingresso di prodotti collocato in un tratto intermedio della linea (Tray-In e Tray-Out). In ogni caso, la zona casserini fra le macchine viene almeno considerata al pari di un polmone (buffer) di sigarette.

In tutti i modelli di linea dovrà essere fatto salvo il principio secondo il quale si ricalcolano sempre i materiali rimanenti e si ricalcola la quantità di produzione rimanente prima di impartire lo svuotamento sequenziale alle macchine.

Nello schema di figura 1 si evidenzia come il casserino possa essere un veicolo per far uscire i prodotti verso differenti destinazioni: ad altre linee di impacchettamento, al magazzino centrale (Central Stock) o ad un accumulo temporaneo all’ interno della stessa linea (Stocking Area).

In talune manifatture la produzione delle sigarette precede di un po’ di tempo (da qualche ora a qualche giorno) il loro impacchettamento: ciò è dovuto all’aggiunta di aroma, in opportune camere di trattamento in atmosfera satura, oppure solamente logistici. Questa prassi fa sì che esista un magazzino intermedio di sigarette. Normalmente tali sigarette sono contenute in casserini (tray), a loro volta alloggiate su carrelli mobili (trolley).

Il sistema di gestione della produzione è ora in grado di informatizzare la contabilizzazione ed i movimenti di casserini e carrelli porta-sigarette (tray and trolley management).

Ad un primo livello di dettaglio, il software prevede la gestione manuale, senza “etichettatura” dei casserini: si controlla l’uscita di un carrello pieno da una linea (questo permette di conoscere il contenuto del carrello in termini di quantità, marca, data e identificativo di linea di produzione), si coordina il traffico dei magazzini di casserini, con relative dislocazioni nei carrelli (per conoscerne l’ubicazione) e infine si gestisce l’entrata di un carrello in una linea di impacchettamento. Quest’ultimo passo permette di convalidare la conformità del prodotto in ingresso alla linea di produzione.

Ad un secondo livello di dettaglio, si prevede una gestione automatica, con “etichettatura” dei casserini: il termine etichettatura può comportare l’impiego di codici a barre, marker ottici oppure radio-tag e RFID.

La procedura di gestione di un casserino prevede una prima fase di marcare il casserino all’uscita da un riempitore (tray filler) con informazioni di marca (brand), data e linea di produzione; una seconda fase di leggere il casserino all’ entrata di uno scaricatore casserini (tray unloader), per convalidarne la conformità; una terza fase di gestire l’entrata del casserino in un magazzino, contabilizzandone subito il dato incrementale ed infine una quarta fase di gestire l’uscita del casserino da un magazzino, contabilizzandone subito il dato decrementale.

In entrambi i casi (manuale o automatico), si realizza la gestione delle precedenze ovvero della movimentazione dei casserini su base First-In-First-Out.

Un’ultima sezione introdotta come elemento di novità nel programma integrato di gestione della produzione consiste nella tracciabilità e rintracciabilità (Tracking and Tracing) della produzione.

L’argomento della tracciabilità è molto ampio poiché esistono norme diverse da paese a paese. In previsione che il tabacco sia trattato come alimento (in USA dalla “Food and Drug Administration”) e che su di esso debba essere impressa la data di scadenza, si è in grado di fornire uno strumento di certificazione della validità e conformità a quanto le norme vigenti richiedono. Con la nozione di tracciabilità si intende la registrazione di tutto ciò che abbia interesse merceologico, tra cui: l’entrata/uscita di casserini da una linea, il passaggio dei casserini in un medesimo scaricatore, il ricevimento dei materiali (fornitore, partita o lotto), l’effettivo uso di un materiale in macchina (ad esempio mediante lettura di codice a barre o RFID del momento di inizio della svolgitura della bobina), le squadre di operatori e loro turno o periodo di lavoro; gli eventi registrati manualmente; gli eventi rilevati in macchina (particolari stop di manutenzione o fermo macchina programmato).

Con la nozione di rintracciabilità si intende il meccanismo inverso, quello per il quale si ricostruiscono gli ingredienti e gli eventi che hanno concorso al confezionamento di un prodotto.

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONI 1) Metodo per la gestione della produzione di una manifattura di articoli da fumo, detta manifattura comprendendo una pluralità di linee di confezionamento composte da macchine confezionatrici, in particolare condizionatrici, impacchettatrici, cellofanatrici, steccatici, cartonatici, pallettizzatrici e simili, i cui prodotti sono articoli da fumo, in particolare rispettivamente costituiti da sigarette, pacchetti, stecche, pacchetti o stecche sovraincartati, pacchi o scatoloni e simili; detta gestione essendo realizzata mediante un sistema di controllo composto da programmi software e da basi di dati, eseguito su uno o più computers posti in rete fra loro, detto metodo essendo caratterizzato dal fatto: - di gestire la configurazione delle linee di confezionamento nelle basi di dati che rappresentano il modello di manifattura, secondo una struttura logica a micromoduli funzionali parametrizzati interdipendenti, dotati di legami a topologia variabile, - di gestire ovvero in vario modo di acquisire, elaborare, memorizzare, distribuire e visualizzare i dati produttivi e operativi caratteristici delle macchine confezionatrici da e verso tutti i reparti di manifattura interessati, - di gestire le informazioni provenienti dai dispositivi caricatori e scaricatori di casserini di articoli da fumo, detti dispositivi essendo compresi nelle linee di confezionamento ed essendo configurati nel modello di manifattura come magazzini intermedi e come diramazioni del flusso di produzione dalle linee di confezionamento, - e di gestire congruentemente la tracciabilità e rintracciabilità degli articoli da fumo prodotti da tale manifattura mediante la marcatura dell’ identificativo del lotto di produzione sui prodotti delle macchine confezionatrici intermedie e sui pacchi o scatoloni finali, essendo Γ identificativo del lotto correlato al modello di manifattura ed alla configurazione a topologia variabile delle macchine confezionatrici comprese nelle linee di confezionamento.