SVILUPPO DI UN METODO MULTI-OBIETTIVO PER LA SCHEDULAZIONE DI UNA LINEA DI ASSEMBLAGGIO

Il presente lavoro di tesi si colloca nell’ambito dell’ottimizzazione dei processi produttivi e, più nello specifico, nella definizione del corretto sequenziamento delle operazioni in una linea di assemblaggio manuale di driveline per trattori. Tale contesto produttivo è caratterizzato da una forte variabilità, dovuta all’introduzione di nuove tipologie di prodotto, e da vincoli stringenti sia in termini di ergonomia del lavoro sia di tempi ciclo complessivi. Il problema affrontato non riguarda soltanto la riduzione del tempo necessario al completamento delle operazioni, ma anche la salvaguardia della salute dell’operatore: fattori quali affaticamento fisico, alternanza di utensili e frequenti cambi attrezzature risultano determinanti per la qualità e la sostenibilità del processo. Per rispondere a tali esigenze, è stato sviluppato un modello matematico energetico in grado di stimare in modo analitico il dispendio metabolico dell’operatore durante ciascuna attività. Il modello introduce il concetto di Rest Allowance, ossia un tempo di recupero dinamico che consente di mantenere i livelli di sforzo entro soglie ergonomicamente sostenibili. Tale approccio è stato formalizzato considerando tre modalità di valutazione – finestre di 1, 2 e 3 job consecutivi – così da esplorare diversi scenari di accumulo e recupero energetico. A partire da questi calcoli, si ottengono tre tempi caratteristici T1, T2, T3, rappresentativi delle condizioni operative nei tre casi. L’intero metodo è stato implementato in ambiente Python, costruendo un algoritmo capace di: 1. generare tutte le sequenze ammissibili di montaggio (nel caso studio oltre 12.000), rispettando i vincoli di precedenza derivanti dalla matrice di dipendenze tra componenti; 2. calcolare per ciascuna sequenza i tre indici temporali T1, T2, T3; 3. costruire la frontiera di Pareto per l’insieme multi-obiettivo, identificando le soluzioni non dominate; 4. selezionare infine, tramite il criterio del minimax, la sequenza che minimizza il massimo dei tre tempi caratteristici, garantendo un compromesso robusto fra efficienza produttiva e sostenibilità ergonomica. Il metodo è stato applicato a un caso reale di linea di assemblaggio, concentrandosi su una stazione caratterizzata dal montaggio di 15 componenti idraulici. I risultati hanno evidenziato come la sequenza ottimale individuata dal modello presenti tempi complessivi molto vicini a quelli attualmente adottati in linea, ma con un leggero miglioramento sia nella riduzione del tempo totale sia nella distribuzione più equilibrata dei periodi di recupero. È stato inoltre osservato che la sequenza reale in uso, pur non rientrando nella frontiera di Pareto, risulta comunque molto prossima ad essa, a conferma della validità del modello sviluppato. Il contributo originale del seguente studio consiste nello sviluppo di un modello che combina modellazione energetica, implementazione algoritmica e validazione sperimentale su dati reali. Tale metodologia dimostra non solo la possibilità di supportare le scelte di sequenziamento in fase di progettazione, ma anche la capacità di fornire strumenti di analisi utili per migliorare la qualità del lavoro e ridurre i costi indiretti derivanti da affaticamento e rework. In prospettiva, il modello può essere esteso a contesti produttivi differenti, adattandosi a linee caratterizzate da alta variabilità e forte interazione uomo-processo, diventando un valido supporto alle decisioni per l’ingegneria di produzione.