Energy Value Stream Mapping

Descrizione

Un aspetto chiave nell'ambito del processo produttivo è il consumo delle risorse, in primis quelle energetiche. Gli impianti produttivi sono tra i sistemi citati nelle strategie Europee riportate nel piano Energy 2030. La minimizzazione delle emissioni di CO2 derivante dalla produzione di beni è uno dei fattori più importanti. A tal proposito, metodi per la modellizzazione, analisi e simulazione dei consumi energetici, il calcolo dell'impatto ambientale e il benchmarking energetico sono stati ampiamente analizzati dalla letteratura. D'altra parte, la maggior parte dei metodi e degli strumenti esistenti per la valutazione di energia/risorse si concentrano su un'analisi quantitativa dei consumi, allo scopo di aumentare la consapevolezza energetica, piuttosto che sull'analisi dell'efficienza. La vera innovazione che manca è sistematizzare la fase di analisi con quanto può mettere a disposizione la Smart Factory, per arrivare ad un sistema intelligente in grado di identificare il problema e attuare le strategie migliorative, nell’ottica del miglioramento continuo delle performance energetiche.
In questo contesto, la ricerca è mirata a supportare le industrie sia nel processo di acquisizione dei dati in termini di identificazione dei dati necessari, suggerimento degli strumenti di acquisizione e definizione di un adeguato flusso informativo sia nella valutazione del flusso di energia a valore aggiunto nel sistema produttivo, secondo il metodo Energy Value Stream Mapping (EVSM). L'obiettivo finale è aumentare la sostenibilità dei processi attraverso l'identificazione degli sprechi energetici, con l'obiettivo di eliminarli. Un framework di dati strutturato per la valutazione energetica dello stabilimento cerca di superare le difficoltà legate alla fase di acquisizione, che generalmente richiede tempi lunghi. Un'efficace mappatura dell'attuale sistema di produzione consente di comprendere come i consumi sono distribuiti lungo il flusso di produzione e di correlarli con le prestazioni degli asset aziendali, la pianificazione della produzione e la gestione delle risorse. Questo è il punto di partenza per individuare e caratterizzare il flusso di energia associato ai processi produttivi, evidenziandone la componente “a valore aggiunto”, ovvero l’energia minima necessaria per effettuare una determinata lavorazione, la componente “a valore non aggiunto”, ovvero l’energia che non aggiunge valore al prodotto ma che è necessaria per l’esecuzione delle varie attività, e la componente sprecata, ovvero tutta l’energia per cui il cliente non è disposto a pagare e che non contribuisce alla trasformazione del prodotto. La digitalizzazione della linea e algoritmi ad hoc consentono di allocare opportunamente i consumi tra le varie attività, individuare i nodi del processo più critici dal punto di vista energetico, definire e attuare delle azioni correttive (real-time e offline, verticali e orizzontali), in funzione della produzione, che garantiscano un uso più efficiente delle risorse e la riduzione degli sprechi.

Laboratori

Le attività di ricerca vengono svolte nel laboratorio di Virtual Prototyping.

Pubblicazioni
  1. Meo, I., Papetti, A., Gregori, F., Germani, M., 2017. Optimization of Energy Efficiency of a Production Site: A Method to Support Data Acquisition for Effective Action Plans. Procedia Manufacturing. https://doi.org/10.1016/j.promfg.2017.07.177
  2. Gregori, F., Luzi, A., Papetti, A., Germani, M., Camorani, F., 2016. An innovative tool to monitor and represent energy value stream of a production system. Proceedings of the ASME Design Engineering Technical Conference. doi:10.1115/DETC2016-59507 
  3. Papetti, A., Marilungo, E., Gregori, F., Germani, M., 2016. Driving Process Innovation: A Structured Method for Improving Efficiency in SMEs. Procedia CIRP, 50, pp. 448 – 453. https://doi.org/10.1016/j.procir.2016.04.143 
  4. Luzi, A., Marilungo, E., Germani, M., 2015. Development of a methodology to analyze energy and resources consumption along the product Value Chain. Procedia CIRP, 33, pp. 145-150. https://doi.org/10.1016/j.procir.2015.06.027 
  5. Germani, M., Duca, D.D., Luzi, A., Camorani, F., 2015. Energy value stream mapping, development and application of a tool to reduce energy inefficiencies of the production processes.    Proceedings of the ASME Design Engineering Technical Conference, 4. doi:10.1115/DETC2015-46616
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