Progettazione e applicazione di un sistema di controllo in una linea produttiva di componenti elettronici

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sviluppo del progetto. Si inseriscono in questo contesto quindi una 
prima fase di analisi della linea ed un corso di formazione sul 
funzionamento delle pistole ad idrogeno usate nell’impianto di 
spruzzatura, tenuto da un ingegnere commerciale e da un 
responsabile industriale della  SNMI, società fornitrice di Saint-
Gobain. 
Il secondo capitolo è invece dedicato alla descrizione della 
pianificazione degli strumenti adottati. Sono presentate le 
caratteristiche più significative del Controllo Statistico di Processo 
(S.P.C.) e del Design Of Experiment (D.O.E.), sia sotto il profilo 
teorico che sotto quello applicativo. Viene qui definita e descritta nel 
dettaglio la metodologia statistica di analisi adottata: si darà inoltre 
una spiegazione delle ragioni che ci hanno portato a privilegiare 
queste scelte tra le varie alternative possibili; di tali tecniche si darà 
un'illustrazione sottolineando lo scopo e le ipotesi alla base della loro 
applicazione 
Nel terzo capitolo, suddiviso in cinque paragrafi, trova spazio la 
presentazione della prima esperienza applicativa maturata nel reparto 
di avvolgitura della linea produttiva. Partendo da una inquadratura 
della situazione iniziale relativa alla lavorazione, e del sistema di 
raccolta dati, ci si è soffermati sulle caratteristiche di quest’ultimo 
dandone una valutazione anche in funzione della significatività delle 
variabili riportate.  Tale stima ha tenuto conto sia della loro 
indicatività rispetto alle caratteristiche del prodotto, sia della verifica 
delle ipotesi di distribuzione che stanno alla base di una indagine 
statistica. 
L'aspetto più importante che preme segnalare in questo capitolo 
è la realizzazione di un software per l'elaborazione S.P.C. dei dati di 
produzione. Nel nostro caso ci trovavamo infatti nella necessità di 
avere a disposizione uno strumento di controllo statistico il più 
possibile indipendente dalla natura dei dati, in grado cioè di 
conservare la sua utilità indipendentemente dalle fase di lavorazione 
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indagata o dal particolare articolo oggetto di lavorazione. Partendo 
allora da una descrizione più dettagliata delle nostre esigenze, verrà 
qui descritto come si è arrivati alla soluzione cercata presentando nel 
dettaglio le caratteristiche del file e le possibili implementazioni 
future. 
Un paragrafo è dedicato infine alla descrizione della fase pilota 
che ha rappresentato la prima applicazione pratica su dati reali e che 
ci ha permesso di raccogliere un volume consistente di informazioni 
confermando la sostanziale validità del lavoro impostato e 
consentendo una prima serie di correzione di cui viene data ampia 
descrizione.  
Attualmente il programma viene impiegato in Produzione per il 
monitoraggio del processo. In particolare viene attuata una verifica 
settimanale dei due size ritenuti più rappresentativi per mezzo della 
analisi dei grafici relativi  alla Curve di distribuzione,  alla Carta X-R 
sull'andamento del valor medio e della variabilità, e della Carta P-
PN sullo scarto. Tali grafici vengono tenuti esposti in reparto 
permettendo in tal modo un coinvolgimento corale al progetto. 
L’appendice C riporta il manuale distribuito ai tecnici dell’Azienda 
in cui vengono esposte finalità e modalità d’uso del file; 
nell’appendice D sono invece riportate le schermate principali del 
medesimo file. 
Il quarto capitolo tratta la sperimentazione condotta 
sull'impianto di spruzzatura termica. Dopo  una analisi attenta della 
situazione specifica si è optato per realizzare una sperimentazione 
con l'obiettivo di individuare una configurazione dei settaggi più 
performante sia sotto il profilo della variabilità del prodotto in uscita 
dalla lavorazione, sia in termini produttivi. Lo strumento ritenuto più 
idoneo per realizzare i nostri obiettivi è stato individuato nel D.O.E..  
Due paragrafi sono dedicati a descrivere rispettivamente 
altrettante esperienze funzionali alla sperimentazione originale. Sono 
lavori sotto questo aspetto accessori ma comunque importanti e che 
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per questo hanno meritato di essere citati. Partendo da una analisi 
delle correlazioni evidenziatesi in occasione di una sessione 
preliminare di prove, sono stati elaborati due file che sulla base di 
delle leggi di variazione per le grandezze di nostro interesse ne 
hanno attuato una linearizzazione. Questa ha permesso la costruzione 
di un modello matematico per uno studio analitico delle regolazioni 
di settaggio utile nella scelta dei livelli dei fattori di controllo nella 
applicazione del D.O.E.. Le appendici A e B riportano appunto le 
schermate di questi due file. Parallelamente è stato elaborato un 
studio di fattibilità della misura di temperatura del materiale di 
spruzzatura depositato sulla superficie di impatto.  
Al termine di queste fasi preliminari, in occasione di una 
riverifica della risposta dell'impianto si sono tuttavia verificati dei 
problemi di stabilità nel comportamento, non tali da pregiudicare la 
normale produzione ma sufficienti a suggerire un rinvio del nostro 
test conclusivo, anche in considerazione della severità della prova. 
Questo inconveniente sarà superato a breve anche se purtroppo non 
in tempo utile per essere oggetto di attenzione in questa tesi.  
L'ultimo capitolo, seguendo il percorso produttivo visto, 
riguarda l'S.P.C. condotto nella fase di taglio. L'introduzione , come 
negli altri capitoli, è dedicata ad una rapida descrizione delle 
principali necessità che si dovevano affrontare. Una attenzione 
particolare è stata posta ai legami che intercorrono tra questa fase e 
quelle che la precedono. I paragrafi successivi sono invece riservati 
alla descrizione di come si sia pervenuti anche in questo caso ad un 
file di elaborazione dati, partendo proprio da quello descritto nel 
terzo capitolo. Le modifiche apportate hanno sostanzialmente 
riguardato accorgimenti di visualizzazione dando in tal modo una 
dimostrazione pratica di validità anche sotto il profilo della 
versatilità. Concentrandoci poi sulle indicazione ottenute sul 
processo, abbiamo viste suffragate tutte quelle ipotesi che 
rientravano nelle nostre previsioni. Anche in considerazione della 
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attendibilità dei dati ottenuti in risposta relativamente al processo, si 
è confermata l’opportunità di condurre una analisi comparativa dei 
dati relativi al medesimo lotto ma in fasi differenti.  
E' allo studio inoltre la possibilità di adottare il file di 
elaborazione S.P.C. creato in questa occasione anche in altri reparti 
ed in altri stabilimenti della azienda. 
 13 
 
 
                                        CAPITOLO I 
 
L’AZIENDA, IL PRODOTTO ED IL SUO PROCESSO 
PRODUTTIVO 
 
 
 
1.1 L'azienda 
 
Arcotronics Italia S.p.A. nasce nel 1962 con il nome Arco 
S.p.A. con sede a  Sasso Marconi ed è ora tra le più importanti realtà 
industriali nel settore della componentistica ed automazioni 
elettronica con un totale di circa 1500 dipendenti, con diverse unità 
produttive in Italia, in Germania, in Gran Bretagna ed in Bulgaria e 
con una rete distributiva operante su scala mondiale ed avente propri 
uffici commerciali anche in Francia, USA e Taiwan. 
 Arcotronics Italia S.p.A. risulta essere ora uno dei maggiori 
produttori mondiali  di condensatori in film plastico per applicazioni 
nel campo elettrico ed elettronico ed è in grado di offrire una delle 
più complete gamme disponibili sul mercato, rispondendo così alle 
necessità dei più svariati settori applicativi come ad esempio delle 
telecomunicazioni, dell' illuminazione, dell'elettronica di consumo, 
dell'elettronica di potenza, del controllo di motori, del rifasamento,  
ma anche nel campo aerospaziale ed ora massicciamente in quello 
automobilistico. 
 La realtà produttiva dell'Arcotronics S.p.A. si completa poi 
nella opera di progettazione e realizzazione dell’intero apparato di 
processo, costituito da linee automatiche di assemblaggio per la 
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produzione ed il confezionamento dei componenti, settore questo 
curato dalla Divisione Meccanica. 
 Nel 1990 il gruppo è stato acquisito da NISSEI ELECTRIC 
Co.Ltd, azienda giapponese tra le più rappresentative nel medesimo 
settore. Questo ha permesso di unire le esperienze reciproche e, per 
quanto riguarda la società bolognese, ha consentito l’opportunità di 
una finestra privilegiata sulla diretta concorrenza nipponica in 
particolare e, più in generale, in area di sempre maggiore interesse 
quale quella dell'Estremo Oriente. 
 Questa sinergia aziendale ha contribuito a rispondere alle 
crescenti esigenze in termini di volume produttivo, unitamente 
all’affidabilità e al livello qualitativo del prodotto offerto. 
Il Sistema di Qualità di Arcotronics Italia S.p.A. è certificato 
secondo le norme ISO 9001 e QS9000 standard di origine americana 
del settore automotive, frutto della collaborazione congiunta dei tre 
colossi americani dell'industria automobilistica Ford, Chrysler e 
General Motors. 
 
 Figura 1. La sede direzionale di Sasso Marconi (Bo) 
 15 
1.2 Il prodotto 
1.2.1 Proprietà del condensatore 
Per condensatore si intende un qualsiasi sistema costituito da 
una coppia di conduttori isolati fra di loro. Le superfici dei due 
conduttori si dicono armature mentre il materiale isolante che si 
interpone prende il nome di dielettrico. 
La caratteristica che contraddistingue questo bipolo è quella di 
immagazzinare sulle superfici di interfaccia delle armature una 
quantità di carica in proporzione diretta rispetto alla estensione che 
queste offrono, alla capacità che il materiale isolante ha di 
immagazzinare le cariche elettriche, ed in proporzione inversa alla 
distanza che le separa. 
Sinteticamente, la formula che descrive questo fenomeno è: 
 
                     





=
d
SC *e     (1.1) 
 
dove: 
ε = costante dielettrica del materiale isolante (dielettrico); 
S = superficie delle armature del condensatore; 
d = distanza che separa le armature. 
 
Ragionando a parità di risultato, è quindi equivalente aumentare 
la superficie attiva, diminuire la distanza che separa le due armature 
o frapporre un materiale isolante caratterizzato da un valore più 
elevato della costante dielettrica ε. Nulla vieta poi di procedere 
contemporaneamente sulle tre strade indicate. In figura 2 sono 
riportati uno schema sintetico delle geometrie descritte ed il simbolo. 
Il materiale isolante usato nella produzione che sarà oggetto di 
tesi è tipicamente il polietilene naftalato (PEN) sotto forma di film 
plastico, scelto, oltre che per le elevate caratteristiche di resistenza di 
isolamento e costante dielettrica, anche per la stabilità alle 
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sollecitazioni elettriche e ambientali cui è normalmente soggetto 
questo tipo di componentistica. 
 
            Figura 2. Simbolo e schema del condensatore  
 
1.2.2 Grandezze significative 
Per individuare la qualità di un condensatore, si vanno a 
misurare delle caratteristiche strettamente correlate alle necessità di 
impiego più comuni dello stesso. 
Abbiamo già definito nella relazione (1.1) la capacità che 
rappresenta l’attitudine ad immagazzinare la quantità di cariche 
elettriche che potranno accumularsi a parità di tensione applicata ai 
suoi terminali. L’unità di misura della capacità è il Farad [F], ma 
poiché 1 Farad rappresenta un valore molto grande, nella pratica si 
usano i suoi sottomultipli.  
La tensione è allora un’altra grandezza che segnala le 
prestazioni del condensatore. La massima tensione cui questo può 
essere utilizzato indefinitamente nel tempo viene detta tensione 
nominale [Vn]. Si definiscono quindi in questo caso dei limiti di 
impiego oltre i quali il componente non può essere utilizzato senza 
un rischio di danneggiamento. La grandezza in questione dipende 
essenzialmente dallo spessore [d] del dielettrico definito in sede di 
progettazione, tenendo conto della rigidità dielettrica del materiale 
che si impiega, ovvero della sua attitudine a resistere come isolante 
alla tensione elettrica, senza lasciarsi perforare. Eventuali difettosità 
imputabili alla lavorazione o impurità dei materiali impiegati 
contribuiscono ad abbassare tale valore. 
 17 
La resistenza di isolamento [R i] misura invece l’attitudine del 
condensatore a conservare la carica iniziale se scollegato dal circuito. 
Idealmente in tale condizioni non si dovrebbero avere vie che 
consentano la circolazione di cariche e quindi di corrente. Nella 
realtà non esistono isolanti perfetti, si verificano piuttosto occlusioni 
di impurità o locali microcontatti fra le due armature che 
contribuiscono ad abbassare il valore teorico della resistenza tra i due 
reofori. Minori sono i danneggiamenti al film plastico provocati 
durante il ciclo di lavorazione, meglio si manterrà questa 
caratteristica del condensatore. Nella pratica tanto più è elevato il 
valore della resistenza di isolamento tanto migliori sono le 
caratteristiche del condensatore. Si misura in milioni di Ohm [MÙ]. 
Sempre in relazione alle normali condizioni di impiego del 
componente, definiamo in ultimo una grandezza legata alla 
dissipazione  che si verifica ogni qualvolta il condensatore si carica 
e/o si scarica, con conseguente passaggio di corrente nelle armature. 
In questo loro movimento le cariche incontrano degli ostacoli dati 
dalle serie di resistenze dovute alle diverse interfacce oltre che alla 
resistenza intrinseca dei materiali. Il circuito reale può essere 
schematizzato quindi con una serie di resistenze [Rs] su ciascuna 
della quali si dissipa una quota di energia per effetto Joule. Tanto 
migliore è il contatto tra film, spruzzatura e stagnatura, tanto minore 
sarà la resistenza al passaggio della corrente. Un’altra quota della 
dissipazione è da attribuirsi invece al dielettrico, dovuta agli ostacoli 
che incontrano le cariche ad orientarsi nel fenomeno della 
polarizzazione. In entrambi i casi sopra descritti  le perdite sono 
direttamente proporzionali alla frequenza della tensione presente ai 
capi del condensatore. Ci sono dielettrici che dissipano poca energia 
come il polipropilene, altri che ne dissipano di più. Tanto minore è  
l’energia dissipata, tanto migliore è il condensatore. La grandezza 
che misura queste perdite di energia si chiama tangendelta [tg δ], 
definita dalla relazione: 
 18 
 
                     
s
RCtg **wd =  
 
dove: 
ω = (2pif)  pulsazione della tensione ai capi del condensatore; 
f = frequenza della tensione alternata a cui è sottoposto il 
condensatore; 
C = capacità del condensatore; 
Rs = resistenza serie del condensatore. 
         Figura 3.  Schema elettrico completo del condensatore  
 
 
1.3 Il processo produttivo 
 
Le fasi di produzione di un condensatore Arcotronics sono 
molteplici e si differenziano a loro volta per le diverse tipologie di 
prodotti e per le differenti tecnologie di fabbricazione. 
Ai fini della analisi statistica che si andrà ad effettuare, 
concentreremo la nostra attenzione al solo processo produttivo della 
gamma del Chip, della famiglia SMD (Surface Mounting Device).  
 
Rserie 
Lserie 
Risolamento 
Cteorica