Cercheremo di descrivere in modo sintetico quale sia lo stato dell'arte nel settore, quali sono le più importanti conquiste degli ultimi anni e i possibili trend evolutivi per il futuro. Per fare questo è necessario analizzare il processo produttivo fase per fase. E' certamente vero che ci sono molto modi in cui una calzatura può essere realizzata (montata con suola cementata, cucita Blake, Good Year, Strobel, Ideal, iniezione diretta, solo per menzionare alcui di questi) e certamente ogni diverso approccio richiede macchine specifiche (tecnologie) e lavoratori specificamente preparati; comunque indipendentemente da quali sono i dettagli del processo di assemblaggio, la produzione delle calzature procede sempre lungo tre fasi principali; taglio, cucitura e montaggio. A un maggior livello di dettaglio, potremmo notare che la cucitura può essere suddivisa in pre e post cucitura, che il montaggio è una cosa e le operazioni di finissaggio sono un'altra. Ma nell'interesse dell'analisi è sufficiente raggruppare le più importanti tecnologie nei tre menzionati gruppi.
Uno degli argomenti tecnici che non rientra strettamente in una delle tre fasi sopra menzionate, è quello relativo ai sistemi interni di logistica; intendiamo con questo una combinazione di componenti fisici (trasportatori, elevatori, e altri di vario tipo) e software che sono usati per trasportare e inviare i componenti delle calzature, ai vari livelli del processo produttivo, da una stazione all'altra di una linea data (all'interno di un reparto) e fra un reparto e un altro. Questi sistemi tendono ad avere, nelle aziende organizzate in modo moderno, una grande rilevanza e contribuiscono a rendere semplice e molto controllato il flusso delle operazioni. Anche questo argomento merita una trattazione specifica che cercheremo di includere almeno in parte nelle analisi che seguono, mirando in particolare a mettere in luce l'impatto della presenza di questi sistemi sulla buona performance di una fase specifica del processo.
Anche le tecnologie informatiche giocano un ruolo importante nelle operazioni produttive, a tutti i livelli, dal controllo e monitoraggio di processo alla schedulazione della produzione, gestione dei flussi fisici e di dati (come sopra menzionato), integrazione con la piattaforma IT dell'azienda e così via; ancora una volta questo argomento merita una analisi dettagliata che non è possibile includere in queste pagine. Per quanto concerne i sistemi logistici, cercheremo di mettere in luce il ruolo che queste tecnologie potrebbero giocare sulle fasi individuali del processo produttivo.
Taglio
In termini di stato dell'arte, taglio vuol dire sistemi di taglio senza fustella (o in continuo); questa generazione di macchine che apparve inizialmente proposta per la realizzazione di campioni, negli ultimi anni '80, è costituita ora da prodotti maturi e accettati in tutto il mondo non solo come tecnologia chiave per la realizzazione di prototipi e serie di prova, ma sempre più come alternative valide alle più tradizionali macchine e attrezzature per la produzione.
Alcuni produttori nel mondo offrono un'ampia varietà di sistemi differenti in termini di architettura, tecnologia di taglio e dimensioni. Per quanto concerne i fornitori di questa tecnologia, essi arrivano da due mondi diversi: venditori originali di CAD che hanno presto realizzato che un CAD senza una macchina per il taglio avrebbe costituito una debole offerta e hanno sviluppato (o integrato la loro offerta con) macchine per il taglio; o produttori tradizionali di macchine che hanno seguito i concorrenti CAD con un certo ritardo, ma con la maggiore esperienza che avevano nel progettare e realizzare le macchine e che sono stati in grado di mettere sul mercato le loro famiglie di sistemi di taglio senza fustelle.
Visitando aziende che hanno adottato queste tecnologie o una esposizione come il Simac, o sfogliando le pagine di qualsiasi rivista calzaturiera, si può avere un'idea della strada che è stata percorsa e di quanto la tecnologia è progredita; due sono le tecnologie di taglio leader che esistono oggi: lama oscillante ad alta frequenza e taglio ad acqua. Quelle a lama sono di lunga le tecnologie più comuni e il livello di performance raggiunto dai moderni sistemi, sia in termini di velocità di taglio che di versatilità delle operazioni, consente loro di essere usati normalmente per lavori di taglio intensivi e con alte rese (tutti i sistemi sono equipaggiati con teste multi utensile, dove insieme a lame, si trovano normalmente una penna, punzoni circolari e a volte una testa a fresa). Un altro aspetto della versatilità è l'alto numero di materiali diversi che si possono tagliare, che vanno dalla pelle (inclusa quella più spessa per le suole), al sintetico, al cartone fibrato e a tutti i materiali che virtualmente si possono utilizzare per la produzione calzaturiera. Il taglio ad acqua è già presente sia per il taglio della pelle (tutte le soluzioni proposte dalla società portoghese CEI) e più frequentemente per tagliare materiali multi strato in sintetico, nelle cui applicazioni grazie anche alla presenza di soluzioni multi testa, possono raggiungere elevati livelli di rendimento.
Per quanto concerne l'architettura, ci sono due tipi dominanti; da un lato c'è il classico piano orizzontale, sistema a doppia stazione con proiettori che proiettano il contorno della sagoma che deve essere tagliata sulla superficie della pelle sulla quale l'operatore esegue il posizionamento manuale delle sagome stesse; quando una stazione è impegnata con il taglio, nell'altra l'operatore rimuove le parti tagliate, carica la nuova pelle che deve essere tagliata ed esegue il posizionamento manuale; quando ha finito, le due stazioni si scambiano (la testa di taglio si sposta da un lato mentre l'operatore si sposta dall'altro) e il processo ricomincia da capo. Ci sono numerose macchine con questa configurazione, con aree di lavoro di diverse dimensioni, diverse tipologie di attrezzi, una o due teste di taglio che lavorano insieme, diversi numeri di proiettori. Una ampia scelta che è più che adeguata per soddisfare anche i clienti più esigenti.
La seconda configurazione tipica usa un nastro trasportatore per trasportare e muovere i materiali da tagliare (ancora una volta la pelle o altri materiali) da una fase del processo all'altra; una configurazione tipica di questo tipo è caratterizzata da una stazione di carico e posizionamento nel quale la pelle è caricata e piazzata manualmente, la pelle è poi spostata nell'area di taglio dal nastro, e quando il taglio è terminato il nastro trasporta i pezzi tagliati alla fine della stazione per la raccolta dei pezzi tagliati e l'eliminazione degli scarti. In questo caso, come in quello precedente, i materiali che devono essere tagliati sono tenuti in posizione per mezzo di un sistema di aspirazione; l'efficacia di questo sistema è molto importante per la qualità e l'efficienza del processo di taglio.
Alcuni sforzi di ricerca sono stati dedicati alle operazioni finali di raccolta, nelle quali i pezzi sono prelevati, e raggruppati per la successiva fase di giunteria; soluzioni completamente automatiche, con un prensore robotizzato capace di localizzare i pezzi che devono essere raccolti e configurare la sua geometria in modo da adattarsi alla misura e alla sagoma del pezzo che deve essere raccolto, sono state studiate con lo scopo di automatizzare completamente questo processo (che è delicato e consuma tempo nella economia generale dell'intera operazione di taglio); nessuno di essi ha raggiunto però il livello di applicazione industriale.
Due aspetti importanti in relazione alle tecnologie di taglio e più precisamente per la completa automazione del processo devono ancora essere del tutto studiati: il posizionamento automatico e la individuazione automatica dei difetti della pelle. Se e quando queste due barriere verranno abbattute, una completa automazione e anche una completa despecializzazione del processo di taglio verrà ottenuta. Per quanto riguarda il primo argomento, una distinzione deve essere fatta tra materiale sintetico e materiale naturale (pelle). Per il primo, gli algoritmi di posizionamento automatico sono comunemente usati (sia con sistemi di taglio senza fustella che con le fustellatrici a controllo numerico) e consentono risultati eccellenti sia in termini di velocità computazionale che di resa dei materiali; con la pelle è un'altra storia. Il problema del piazzamento è in questo caso molto più complesso e a dispetto del fatto che ci sono poche applicazioni commerciali disponibili che rivendicano di ottenere risultati di posizionamento accettabili, la loro diffusione nelle aziende calzaturiere è molto modesta e limitata a pochi casi. Una ulteriore situazione di cui rammaricarsi, poiché l'adozione di un approccio di posizionamento automatico darebbe nuove possibilità all'intera materia della fornitura della pelle, ai controlli dei consumi e all'eventuale taglio.
Alcuni progressi, dopo numerosi tentativi che non sono andati molto lontano dall'iniziale fase di ricerca, sono stati recentemente fatti sul lato della individuazione automatica dei difetti della pelle; un centro di ricerca è prossimo a lanciare commercialmente un sistema di ispezione della pelle che apparentemente è capace di identificare e classificare i difetti di una tipica pelle per calzature, localizzare le imperfezioni, le aree con i difetti e le zone di qualità, per produrre una mappa digitale completa della pelle, da essere poi utilizzata sia da un software di posizionamento automatico che da un operatore per il lay-out delle sagome da tagliare. E' presto per dare una valutazione sulle capacità e sui successi di questa tecnologia; probabilmente nei prossimi sei - otto mesi saranno disponibili indicazioni più precise.
Abbiamo concentrato la nostra attenzione sull'argomento del taglio senza fustelle, ma non possiamo non menzionare, come un'altra importante famiglia di attrezzature per la fase del taglio, la ricca offerta dei sistemi di taglio a CN disponibili sul mercato; utilizzati soprattutto per produzioni sostenute, con alti volumi e bassi livelli di varietà, questi sistemi hanno raggiunto un ottimo grado di evoluzione e perfezione tecnica. Sono disponibili sia macchine che utilizzano materiale in fogli che in rotoli, tagliando normalmente un alto numero di strati, e con soluzioni altamente automatizzate nelle quali virtualmente tutte le fasi del processo di taglio, ad eccezione del cambiamento delle fustelle, sono state automatizzate. Sistemi di questo tipo possono ampiamente contribuire alla produttività ed efficienza del processo di taglio.
Quando le parti tagliate (o meglio i kit relativi ad un ordine di produzione) sono pronti, un sistema di logistica deve aver cura di immagazzinarli da qualche parte fino a quando l'ordine è pronto per passare alla fase di giunteria. Qui la logistica gioca il ruolo più importante, sebbene non ci siano ancora oggi soluzioni specifiche per la movimentazione di questa tipologia di semilavorati in un modo efficiente e controllato.
Giunteria
Le operazioni di giunteria sono ancora guardate come le più complesse e delicate operazioni nella realizzazione delle calzature; questo aspetto insieme alla natura "labour intensive" induce le aziende calzaturiere, in particolare quelle dei paesi con elevati costi del lavoro, a guardare ad alternative meno costose per questa fase, facendo ricorso ad aziende esterne per la fornitura di queste parti. La tecnologia non ha portato fino ad ora a rilevanti innovazioni che possano cambiare questa situazione.
Le macchine per la giunteria, delle diverse famiglie che sono normalmente usate per eseguire le differenti fasi del processo, si sono certamente evolute; molte di esse presentano controlli elettronici per regolare la velocità del motore, per programmare il numero di punti e monitorare e supervisionare le più importanti funzioni della macchina; lavoratori qualificati sono però ancora necessari, in funzione dalla complessità della tomaia che deve essere prodotta e della produzione giornaliera che deve essere raggiunta. Macchine per la giunteria a CN hanno ricevuto, in passato, una ampia attenzione sia da parte dei fornitori di tecnologia che dei produttori di calzature, ma la loro diffusione fra i produttori di calzature rimane ancora abbastanza limitata e confinata a campi specifici (per esempio calzature di sicurezza). Limitazioni nella velocità del processo, a volte una qualità insufficiente nel percorso di cucitura, la mancanza di flessibilità nel passare da un modello altro, i costi delle attrezzature (i pallet usati per sostenere le parti da cucire durante la fase di cucitura) sono tra i fattori che hanno limitato il loro successo industriale. Sebbene alcuni tentativi sono stati fatti negli anni recenti per rivitalizzare questa tecnologia, introducendo innovazioni tecnologiche per rimuovere i limiti sopra citati, possiamo affermare che non sono stati fatti passi avanti rilevanti e la cucitura a CN è rimasta una tecnologia non completamente sfruttata.
Progressi tecnologici sono stati fatti anche da altre macchine che hanno un ruolo in questa fase di produzione, come le scarnitrici e le ripiegatrici; l'ultima generazione di queste macchine è completamente controllata elettronicamente, con la possibilità di programmare i parametri di scarnitura e ripiegatura delle singole porzioni del profilo del pezzo da lavorare, e passare facilmente da un programma all'altro mentre la macchina sta lavorando. Un'ultima barriera da rimuovere è la movimentazione del pezzo in lavorazione; ad oggi, questo aspetto richiede molta esperienza da parte dell'operatore perché l'operazione venga eseguita con il necessario livello di qualità; sforzi da parte della ricerca sono stati dedicati per automatizzare questa fase di movimentazione (movimento automatico, sotto la testa delle macchine, delle parti che devono essere scarnite o ripiegate così che anche operatori inesperti possono eseguire questo lavoro), ma nonostante mostrino qualche potenzialità questi studi non hanno portato a nessuna applicazione industriale.
Un'ultima considerazione, per quanto riguarda la giunteria, può essere fatta in relazione ancora al sistema di logistica; trasportare le parti che devono essere lavorate da una stazione all'altra del reparto di giunteria in modo flessibile, programmabile e efficiente, può contribuire in modo rilevante a aumentare l'efficienza e la resa di questa fase; gli attuali sistemi di logistica (trasportatori o altri tipi), programmabili e controllabili a computer hanno fatto grandi progressi e aiutato le aziende calzaturiere a razionalizzare e migliorare l'organizzazione del reparto di orlatura; sono state recentemente presentate alcune configurazioni interessanti (ancora ad un livello sperimentale) di sistemi di trasporto che consentono un maggior grado di flessibilità e programmabilità e che possono rappresentare un reale passo avanti per innovare questa fase del processo produttivo; inoltre i più importanti sistemi possono essere integrati con altri componenti di logistica interna dell'azienda al fine di inviare automaticamente le tomaie finite alle postazioni rilevanti del reparto montaggio. Sebbene questa nuova generazione di trasportatori non abbia raggiunto uno stadio industriale, il loro potenziale appare molto elevato.
Montaggio: macchine dedicate o robot
Sintetizzare in poche linee le diverse forme e applicazioni delle moderne tecnologie disponibili a supporto delle operazioni di montaggio, è impossibile; ci concentreremo quindi, anche in questa sezione, su alcuni commenti sulle tecnologie leader disponibili per le aziende calzaturiere che vogliono migliorare l'efficienza del processo produttivo.
Parleremo quindi di due famiglie di tecnologie: macchine dedicate a CN e robot. Con le macchine dedicate a CN numerico ci riferiamo alle generazione corrente di macchine completamente elettroniche, progettate per eseguire le più importanti fasi del processo di montaggio: macchine monta punte, macchine monta fianchi e boetta, ribattitrici del fondo, cardatrici e incollatrici, sia per il fondo della tomaia montata che per i fianchi. Molti modelli di differenti fornitori sono oggi disponibili; per quanto riguarda le macchine per il montaggio (punta, boetta e fianchi), le più moderne hanno tutte pinze e ugelli per l'applicazione di colla termoplastica completamente programmabili, si adattano automaticamente ai cambiamenti di taglia e modello, hanno un'alta flessibilità e programmabilità, insieme a prestazioni elevate in termini di rendimento (alcune centinaia di paia al giorno) e qualità.
Molte macchine sono disponibili anche per la preparazione del fondo: ribattitrici, cardatrici, incollatrici. Queste macchine sono a CN (con controlli numerici molto complessi che possono avere fino a 5 assi controllati), interamente programmabili con la possibilità di generare il programma sia manualmente che ricevendo i dati dal data base del CAD. Esistono sia stazioni di lavoro individuali che sistemi integrati nei quali due o più operazioni sono svolte in parallelo dalla stessa macchina. Queste attrezzature possono migliorare notevolmente la qualità e l'efficienza di queste fasi chiave del processo di produzione, rendendole inoltre non dipendenti dall'abilità e dall'attenzione degli operatori che sono presenti soprattutto per eseguire le operazioni di carico - scarico e per supervisionare le funzioni del sistema stesso. Si comprende facilmente che quando saranno disponibili soluzioni di carico - scarico automatico di queste macchine e ci sarà una supervisione via software di queste operazioni, si raggiungerà una drastica riduzione delle risorse dedicate a questa fase del processo produttivo.
L'altra famiglia tecnologica che merita di essere citata è quella dei robot; antropomorfi, fino a sei gradi di libertà i robot industriali sono stati usati per un certo numero di anni nei calzaturifici, per vari compiti e in particolare nelle linee di produzione per le suole in materiale plastico ad iniezione diretta (questo processo si presta facilmente ad essere quasi completamente automatizzato grazie all'uso di robot); essi sono usati anche per cardare ed incollare il fondo e i fianchi della tomaia montata, per spruzzare l'agente rilasciante al silicone negli stampi, per rifilare gli sfridi di materiale dopo il processo di iniezione e per levare la scarpa finita dalla forma. Sono ancora usati sia per lavorare che per manipolare la calzatura stessa da una stazione all'altra della linea produttiva, utilizzando al meglio la loro versatilità e flessibilità. E' difficile dire se in futuro essi prevarranno sulle macchine dedicate (ci sembra improbabile), crediamo piuttosto che essi avranno un futuro insieme alle macchine classiche dedicate al processo produttivo calzaturiero, completandole in alcune specifiche operazioni o svolgendo la funzione di manipolatori intelligenti.
Ci sarebbero molte altre tecnologie da menzionare in questa fase che contribuiscono alla efficienza globale del processo manifatturiero; per mancanza di tempo e di spazio, vogliamo solo fare alcuni brevi commenti finali su alcuni di esse.
Moderne ed avanzate tecnologie sono disponibili anche per altre fasi del processo produttivo, dall'applicazione del sottopiede, alla pressatura della suola, dai trattamenti termici al fissaggio del tacco; l'elettronica è stata introdotta per programmare, controllare e supervisionare tutte le diverse funzioni di queste macchine, favorendo enormemente la costanza dell'output e la qualità finale delle parti lavorate. In generale più semplice è la costruzione della scarpa, più sono disponibili macchine automatiche per rendere più efficaci e veloci le operazioni. Per altre tipologie di calzature, come le Good Year, invece di macchine si ha ancora bisogno di "tecnologia umana".
Le operazioni di finissaggio sono ancora poco studiate in termini di potenzialità di automazione; queste operazioni sono rilevanti e prevalentemente eseguite a mano; alcuni recenti risultati di ricerca hanno mostrato la fattibilità di robotizzare alcuni dei passaggi di questa complessa fase; gli sforzi dovrebbero essere intensificati per modernizzare realmente una fase produttiva eseguita ancora come cento anni fa.
La logistica nel reparto di montaggio svolge un duplice ruolo: inviare le calzature da lavorare da una stazione all'altra (come fa la tradizionale manovia) e consegnare i componenti appropriati (provenienti da altri reparti dell'azienda o da fornitori esterni) al punto giusto della linea produttiva, automaticamente e nel momento giusto. Questo è il compito dei sistemi di logistica integrati ed automatizzati, che diventano gli integratori fisici dell'intero impianto di produzione. Poche soluzioni tecnologiche aggiornate sono state presentate negli ultimi dieci anni e alcune di esse sono correntemente in uso presso i calzaturifici; ulteriori miglioramenti interessanti sono attesi in quest'area.
ASSOMAC (3. continua)
La più evoluta tecnologia per il settore calzaturiero e pellettiero è visibile a SIMAC - TANNING TECH - Bologna, 28-30 ottobre 2008
Press release
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