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PORTALE DELLA DIDATTICA

Ergonomia e innovazione dei processi produttivi

01SROMU

A.A. 2023/24

2022/23

Ergonomia e innovazione dei processi produttivi (Ergonomia dei processi produttivi)

Gli ingegneri che lavorano nella produzione industriale e nell'innovazione tecnologica devono garantire la tutela della sicurezza, della salute e del benessere dei lavoratori. L'ambiente di lavoro può influenzare le prestazioni di un lavoratore in modi diversi, contribuendo allo sviluppo di disturbi muscolo-scheletrici lavoro-correlati, riducendo la capacità di un lavoratore di svolgere il proprio compito lavorativo e/o causando insoddisfazione nei lavoratori e atteggiamenti non collaborativi. Conoscere e rispettare i principi ergonomici consente di adattare l'ambiente di lavoro e le attività lavorative al lavoratore, studiando le funzioni e le interazioni che avvengono tra i tre elementi essenziali che contraddistinguono un sistema di lavoro: uomo, macchina e ambiente. In questo contesto, l'insegnamento di Ergonomia mira a fornire le conoscenze di base in tema di ergonomia dei sistemi produttivi; proponendosi di sensibilizzare gli allievi alle problematiche di progettazione e gestione dei sistemi di lavoro in chiave “human centered”, allo scopo di ridurre il carico di lavoro (fisico e mentale) sostenuto dall’operatore, migliorare il benessere e la produttività (anche tenendo conto degli aspetti di genere e delle persone con esigenze speciali). L'insegnamento riflette anche sui recenti cambiamenti nella tecnologia e nei sistemi di produzione che se da un lato hanno il potenziale di sgravare il lavoratore da compiti fisicamente impegnativi, dall'altro lato possono introdurre nuovi fattori di rischio che devono essere attentamente valutati dagli ingegneri che si occupano di produzione industriale e innovazione tecnologica.

Ergonomia e innovazione dei processi produttivi (Innovazione dei processi produttivi)

I processi produttivi sono in continua evoluzione, gli attuali processi digitalizzati non sono solo orientati alla massimizzazione dell’efficienza e della produttività ma anche alla valorizzazione delle persone e allo sviluppo delle capacità di reazione e innovazione. Coerentemente con le finalità e gli obiettivi formativi del Corso di Laurea, con particolare riferimento all’analisi e progettazione del processi produttivi, il modulo di Innovazione si propone di dotare gli studenti di competenze specifiche nell’ambito dei processi di produzione per: la classificazione e rappresentazione dei processi, l’elaborazione dei dati generati a livello di shop floor, l’utilizzo di metodi matematici per l’analisi statica e dinamica dei processi; competenze necessarie per guidare le scelte e le decisioni per la gestione ed innovazione dei processi in condizioni di incertezza - all’interno della funzione operativa e non operative sia nel settore manifatturiero che nei servizi.

Ergonomia e innovazione dei processi produttivi (Ergonomia dei processi produttivi)

Engineers working in industrial production and technological innovation must ensure the protection of the safety, health and well-being of human workers. The work environment can affect a worker’s performance in different ways varying from musculo-skeletal work related disorders to effects that reduce the individual’s ability to perform a task or those that cause dissatisfaction and uncooperative attitudes. Knowledge and application of ergonomic principles aim at achieving an optimal fitting of the work environment and job activities to the worker, by understanding the function and interaction between the three essential elements of any work system: the human, the machine and the environment. In this contest, the module Ergonomics aims at providing the basic knowledge on industrial ergonomics, emphasizing how the “human centered” design of manufacturing processes and operation management may reduce the physical and mental workload sustained by the operator, improve his/her well-being and the system productivity (in the respect of gender issues and of people with special needs). The module also addresses how the recent changes in technology and production systems carry the potential to relieve the human worker from physically demanding tasks but may also introduce new risk factors that need to be carefully considered by engineers working in industrial production and technological innovation .

Ergonomia e innovazione dei processi produttivi (Innovazione dei processi produttivi)

Production processes are constantly evolving, the aims of the processes based on digital transformation is to maximise efficiency and productivity, but also to promote human-centered and resilient production. Consistent with the educational aims and objectives of the Degree Program, with particular reference to the analysis and design of production processes, the 'Innovation' module aims to provide specific skills in the field of production processes for the classification and mapping of processes, the processing of shop floor data, the use of mathematical methods for the static and dynamic analysis of processes; skills required for decision making in management and innovation of processes under conditions of uncertainty - in the context of operational and non-operational functions in both the manufacturing and service sectors.

Ergonomia e innovazione dei processi produttivi (Ergonomia dei processi produttivi)

Conoscenza dei principi ergonomici relativi all’organizzazione del lavoro e alla valutazione/ progettazione dei posti e delle attrezzature di lavoro Conoscenza dei metodi di valutazione del rischio in attivitá di lavoro e delle tecniche di programmazione e controllo dei cicli di lavoro tenendo conto del fattore umano Capacità di analizzare il posto, le attrezzature e i metodi di lavoro nel rispetto dei principi ergonomici Capacità di valutare i parametri di produttività ed efficienza dei sistemi di produzione tenendo conto del fattore umano Capacità di dare supporto di tipo metodologico all’introduzione di ausili di lavoro o di sistemi automatici nel processo produttivo tenendo conto del fattore umano

Ergonomia e innovazione dei processi produttivi (Innovazione dei processi produttivi)

Conoscenza delle metodologie per la progettazione, la gestione e la valutazione dei processi. Capacità di applicare le metodologie di analisi della performance dei processi per la valutazione di azioni migliorative o innovative. Capacità di dare supporto di tipo metodologico agli specialisti coinvolti nelle attività di miglioramento e innovazione della produzione e R&D e di coordinarne le attività.

Ergonomia e innovazione dei processi produttivi (Ergonomia dei processi produttivi)

Knowledge of the ergonomic principles relative to work organization and to the verification and design of workplaces and work tools. Knowledge of the main methods of risk assessment in work activities and for the integration of ergonomics in setting working times and in line balancing To develop skills in the applications of the ergonomic principles to work organization, workplace design, choice of work tools as well as in the definition of work and production methods. To develop skills for effective methodological support in view of the introduction of assistive device and automatic systems in the manufacturing process based on the human-centered approach

Ergonomia e innovazione dei processi produttivi (Innovazione dei processi produttivi)

Knowledge-of statistical-based methodologies to asses the quality and reliability of products and to improve the quality of products and processes; knowledge-of statistical-based methodologies for the introduction and evaluation of innovative products and processes (robust design, six sigma etc.). Ability to adapt production to functional specification of product and to evaluate their acceptance, especially in the phases of introduction of products / processes. Ability to provide statistical methodological support to specialists involved in the activities of R & D, and to coordinate the evaluation activities.

Ergonomia e innovazione dei processi produttivi (Ergonomia dei processi produttivi)

Equazioni di equilibrio e diagrammi di sollecitazione. Cinematica dei corpi rigidi. Principali distribuzioni statistiche.

Ergonomia e innovazione dei processi produttivi (Innovazione dei processi produttivi)

Conoscenza di base del calcolo delle probabilità e della statistica descrittiva.

Ergonomia e innovazione dei processi produttivi (Ergonomia dei processi produttivi)

Equilibrium equations and free-body diagram determination. Rigid bodies kinematics. Main statistical distributions.

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Knowledge of basic technologies Basic knowledge of probability and descriptive statistics

Ergonomia e innovazione dei processi produttivi (Ergonomia dei processi produttivi)

Principi generali (6 ore) o Antropometria statica e funzionale. Fonti di dati e tecniche di scalatura dei dati o Utilizzo dei percentili in progettazione o Cenni sulle capacità fisiche dell’uomo (motilità articolare, fisiologia muscolare, forza e resistenza) e sulla modellazione biomeccanica. Fonti di dati Ergonomia dei luoghi di lavoro (14 ore) o Le malattie muscolo-scheletriche lavoro correlate. Classificazione generale e principali fattori di rischio o Riferimenti normativi e legislativi per la valutazione del rischio nelle attività di lavoro e per la sicurezza dei macchinari (serie ISO 11228, EN 1005) o La movimentazione manuale dei carichi. La metodica NIOSH e l’indice di sollevamento. Le Tavole di Snook & Ciriello per le attività di traino e spinta o Le attività con gesti e sforzi ripetuti. Il metodo OCRA. Principi di scelta degli strumenti di lavoro o Strumenti integrati di valutazione del rischio in realtà manifatturiere Analisi e organizzazione del lavoro (12 ore) o La misura del lavoro. Principi e origine degli sistemi tempi e metodi. Metodi di campionatura dei tempi standard di lavoro o Tempi Standard Predeterminati: origini, struttura ed esempi applicativi delle principali piattaforme utilizzate in ambito manifatturiero o Integrazione dei principi ergonomici nella programmazione e controllo dei cicli di lavoro e nel bilanciamento delle linee di produzione Ergonomia nella Fabbrica Intelligente (18 ore) o La Fabbrica Digitale. Definizione dei manichini virtuali per verifiche di raggiungibilità, ingombro e comfort posturale durante attività di lavoro o L’ergonomia nell’industria 4.0 o Principi di valutazione di ausili al lavoro e di sistemi di automazione tenendo conto del fattore umano

Ergonomia e innovazione dei processi produttivi (Innovazione dei processi produttivi)

La gestione delle operations e dei processi. Progettazione dei processi – 1.Posizionamento ( volumi/varietà, layout, tecnologie, mansioni). Progettazione dei processi – 2 Analisi (mappatura, compiti e capacità, variabilità del processo). Obiettivi di performance dei processi Analisi statica e dinamica dei processi produttivi per il miglioramento e l’innovazione dei processi : - Modelli statici (Mappatura del flusso del valore, Benchmarking interno, ecc.) - Modelli dinamici (Analisi descrittiva dei dati, Analisi della variabilità, Modelli a rete di code, Indici di performance). - La simulazione ad eventi discreti. Lean innovation: - Sistemi di produzione Push/Conwip/Pull - Sincronizzazione snella -Innovazione e resilienza.

Ergonomia e innovazione dei processi produttivi (Ergonomia dei processi produttivi)

Basic Knowledge (6 hours) o Static and functional anthropometric data. Databases and scaling techniques o Use of percentiles in design. Types of design o Elements of physical capabilities (mobility of joints, muscular strength and endurance) and of biomechanical modeling. Data sources Ergonomics and Workplace Design (14 hours) o Work-related musculo-skeletal disorders. General classification and main risk factors o Legislation and standard overview for risk evaluation (ISO 11226; ISO 11228 series; EN 1005 series) o Manual material handling. NIOSH lifting equation. Snook & Ciriello Tables o Upper limb disorders. Hand intensive tasks. The OCRA method. Work tool design principles o Complex work content and whole body risk methods for manufacturing systems Work Measurement (12 hours) o Principles and brief history of Time and Motion Studies. Main observational methods o Predetermined Motion Time System: origin, structure and examples of main methods utilized for manufacturing systems o Integration of ergonomics in setting working times and in line balancing Ergonomics in the Smart Factory (18 hours) o Digital factory. Human manikins definition and virtual testing of reach-ability, body space and postural comfort during work activities o Ergonomics in Industry 4.0 o Human-oriented evaluation of assistive devices and automation systems

Ergonomia e innovazione dei processi produttivi (Innovazione dei processi produttivi)

PRODUCTION PROCESS INNOVATION Operations and process management Process design 1- Positioning (volume/variety, layouts, technology, job designs) Process design 2- Analysis (process mapping, process tasks and capacity configuration, process variability). Manufacturing performance Static and dynamic methodology for diagnostic and improvements of manufacturing system: -Static methodologies (absolute benchmarking and value stream mapping,..) -Dynamic methodologies (descriptive analysis data, variability basics, queuing theory, Measures of Manufacturing performance). Discrete events simulation. Lean innovation - Push and pull production systems - Lean synchronization

Ergonomia e innovazione dei processi produttivi (Ergonomia dei processi produttivi)

Ergonomia e innovazione dei processi produttivi (Innovazione dei processi produttivi)

Ergonomia e innovazione dei processi produttivi (Ergonomia dei processi produttivi)

Ergonomia e innovazione dei processi produttivi (Innovazione dei processi produttivi)

Ergonomia e innovazione dei processi produttivi (Ergonomia dei processi produttivi)

L'insegnamento è organizzato in 30 ore di lezione e 20 di esercitazione. Le esercitazioni consistono nell'analisi di casi studio ed esercizi per l'applicazione dei metodi di valutazione del rischio e di analisi e organizzazione del lavoro. I problemi vengono risolti in classe con la partecipazione attiva degli studenti.

Ergonomia e innovazione dei processi produttivi (Innovazione dei processi produttivi)

Il modulo si compone di lezioni e esercitazioni pratiche inerenti gli argomenti trattati nelle lezioni. L’insegnamento comprende inoltre esercitazioni in laboratorio per l’utilizzo del sw flexsim per la simulazione ad eventi discreti. La simulazione verrà validata prima su processi semplici grazie al confronto con il metodo analitico, successivamente verrà utilizzata per l'analisi di sistemi complessi. Per valutare l’apprendimento dei metodi di valutazione delle performance e la capacità di mappare e valutare i processi e quindi di proporre azioni di miglioramento o innovazione è previsto l’utilizzo, durante l'insegnamento, di diverse piattaforme di valutazione e lo svolgimento di attività integrative.

Ergonomia e innovazione dei processi produttivi (Ergonomia dei processi produttivi)

The course is organized in 30 hours of lesson and 20 hours of tutorials. Testimonials from professionals and (when possible) visits to productive plants support teaching classes

Ergonomia e innovazione dei processi produttivi (Innovazione dei processi produttivi)

PRODUCT PROCESS INNOVATION The module consists of lectures and practical exercises using excel and discrete event simulation sw.

Ergonomia e innovazione dei processi produttivi (Ergonomia dei processi produttivi)

Verrà messo a disposizione degli allievi materiale didattico sotto forma di dispense. Testi di riferimento: MS Sanders, EJ McCormick “Human Factors In Engineering and Design”- Mc Graw Hill. D Meister, TP Enderwick “Human factors in system design, development and testing” – Taylor & Francis

Ergonomia e innovazione dei processi produttivi (Innovazione dei processi produttivi)

Appunti forniti dai docenti Testi per approfondimenti (Innovazione deI processi produttivi): Factory Physics -Wallace J.Hopp, Mark L. Spearman – McGraw Hill International Edition. Gestione delle operations e dei processi- Slack, Brandon-Jones, Johnston, Betts, Vinelli, Romano, Danese -Pearson http://cast.massey.ac.nz/collection_public.html SW utilizzato nei laboratori: FlexSim -Applied Simulation: Modeling and Analysis Using FlexSim Kindle Edition by Eamonn Lavery , Malcolm Beaverstock , Allen Greenwood , William Nordgren -Shanna Warr (Editor) -https://www.flexsim.com/ Altri SW: Plant simulation -Plant Simulation 10 Step-by-Step Help – Siemens Steffen Bangsow " Manufacturing Simulation with Plan Simulation" and Sim Talk – Springer Link utili http://cast.massey.ac.nz/collection_public.html https://healthcare.flexsim.com/

Ergonomia e innovazione dei processi produttivi (Ergonomia dei processi produttivi)

Documentation in help is prepared and distributed by the lecturer. Suggested books: MS Sanders, EJ McCormick “Human Factors In Engineering and Design”- Mc Graw Hill. D Meister, TP Enderwick “Human factors in system design, development and testing” – Taylor & Francis

Ergonomia e innovazione dei processi produttivi (Innovazione dei processi produttivi)

Lecture notes in the course website will be provided. Reference textbooks (Product process Innovation): Factory Physics -Wallace J.Hopp, Mark L. Spearman – McGraw Hill International Edition. Operations and Process management , principles and practice for strategic impact – Slack, Brando-Jones, Johnston, Betts- Pearson Lean organization from the tools of Toyota Production System to Lean Office -Springer SW: FlexSim -Applied Simulation: Modeling and Analysis Using FlexSim Kindle Edition by Eamonn Lavery , Malcolm Beaverstock , Allen Greenwood , William Nordgren -Shanna Warr (Editor) -https://www.flexsim.com/ Other sw: Plant simulation -Plant Simulation 10 Step-by-Step Help – Siemens Steffen Bangsow " Manufacturing Simulation with Plan Simulation" and Sim Talk – Springer Useful link http://cast.massey.ac.nz/collection_public.html https://healthcare.flexsim.com/

Ergonomia e innovazione dei processi produttivi (Ergonomia dei processi produttivi)

Modalità di esame: Prova orale obbligatoria;

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Modalità di esame: Prova scritta (in aula); Prova pratica di laboratorio;

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Exam: Compulsory oral exam;

Ergonomia e innovazione dei processi produttivi (Innovazione dei processi produttivi)

Exam: Written test; Practical lab skills test;

Ergonomia e innovazione dei processi produttivi (Ergonomia dei processi produttivi)

L’esame dell'insegnamento 01SROMU consiste in una prova scritta relativa ad Innovazione dei processi produttivi (Innovazione nel seguito) ed una successiva prova orale relativa ad Ergonomia dei processi produttivi (Ergonomia nel seguito). La data ufficiale d'esame visibile a portale è la data in cui si svolgerà la prova scritta di Innovazione. Successivamente alla comunicazione degli esiti della prova scritta verrà definito il calendario delle prove orali di Ergonomia. La prova di Ergonomia consiste in una prova orale di durata compresa fra 30 e 45 minuti. Le domande, in media di tre, saranno tese ad accertare la comprensione dei principi ergonomici di base applicati alla progettazione e gestione dei sistemi di lavoro in chiave “human centered” e la capacità di individuare e applicare le metodologie appropriate per l’integrazione dell'ergonomia nella programmazione e controllo dei cicli di lavoro. Una prima domanda di orale riguarderà nello specifico la l'applicazione dei metodi di valutazione del rischio e di analisi e organizzazione del lavoro di un caso studio, di tipologia analoga a quella degli esempi discussi in classe durante le esercitazioni, e richiederà lo sviluppo di calcoli da parte dello studente. La valutazione della prova considera la capacità dello studente di individuare le metodologie appropriate per risolvere i problemi posti nonché la capacità di applicare correttamente gli strumenti illustrati a lezione. Per accedere alla prova di Ergonomia è necessario aver ottenuto la sufficienza (18/30) nella prova di Innovazione. Il voto di Innovazione sarà conservato solo nella sessione d’esame in corso. Se lo studente non supera all'interno della stessa sessione la prova di Ergonomia dovrà ripetere l’intero esame nella sessione successiva. Entrambe le prove saranno valutate in trentesimi. Il voto finale dell'esame di Ergonomia e innovazione dei processi produttivi sarà ottenuto facendo la media tra il voto di Innovazione e il voto di Ergonomia.

Ergonomia e innovazione dei processi produttivi (Innovazione dei processi produttivi)

La prova di Innovazione valuta le conoscenze e le competenze acquisite nel corso dell'insegnamento e si suddivide in due parti: - Prova di laboratorio che consiste nella modellazione e simulazione di una linea di produzione. - Prova scritta costituita da domande teoriche ed esercizi numerici sull'analisi della performance dei sistemi produttivi e sulla definizione di azioni migliorative e/o innovative. Durante le due prove sarà possibile consultare solo i libri di testo consigliati. Alle due parti è attribuito un punteggio rispettivamente di 8 e 22 punti. Il voto finale della prova di innovazione è dato dalla somma dei punti ottenuti nelle due parti. Se la somma dei punteggi sarà inferiore a 18 lo studente dovrà ripetere sia la prova in laboratorio che la prova scritta. La durata complessiva della prova di Innovazione (prova di laboratorio e prova scritta) è di circa 3 ore.

Gli studenti e le studentesse con disabilità o con Disturbi Specifici di Apprendimento (DSA), oltre alla segnalazione tramite procedura informatizzata, sono invitati a comunicare anche direttamente al/la docente titolare dell'insegnamento, con un preavviso non inferiore ad una settimana dall'avvio della sessione d'esame, gli strumenti compensativi concordati con l'Unità Special Needs, al fine di permettere al/la docente la declinazione più idonea in riferimento alla specifica tipologia di esame.

Ergonomia e innovazione dei processi produttivi (Ergonomia dei processi produttivi)

Exam: Compulsory oral exam;

Ergonomia e innovazione dei processi produttivi (Innovazione dei processi produttivi)

Exam: Written test; Practical lab skills test;

Ergonomia e innovazione dei processi produttivi (Ergonomia dei processi produttivi)

Exam Type for the course 01SROMU: written test; lab test; oral test. The exam of the course 01SROMU consists of two parts: a first examination on "Product Process innovation" ("Innovation" hereafter) and a subsequent examination on "Ergonomics for manufacturing processes" ("Ergonomics" hereafter). To access the exam of “Ergonomics”, it is necessary to have passed (min. 18/30) the exam of "Innovation". The final score will be the mean of the marks of the “innovation” and "Ergonomics" exams. The students can keep the mark of “Innovation” only for one examination session. In case the student does not pass the exam of “Ergonomics” in the same session, she/he will have to repeat both exams in the next exam session. The exam of "Innovation" consists of: - The analysis and simulation of a manufacturing line using a discrete-event simulation software tool.( max evaluation 8) - The written test of Process innovation assesses the knowledge and skills acquired during the course through exercises and theoretical questions. (max evaluation 22) The final mark of the “Innovation” exam will be the sum of the mark in the lab test and written test; If the sum will be less than 18 the students will have to repeat both lab and written tests. During the exam the students are allowed to use the course reference books. The exam of "Ergonomics" consists in an oral colloquium lasting around 30-45 minutes. The questions, on average of three, will aim at ascertaining the understanding of the basic ergonomic principles applied to the design and management of human-centered work systems and the ability to identify and use the appropriate methodologies for the integration of ergonomics in the planning and control of work cycles. A first oral question will deal specifically with the computation of the risk index in a case study, of a type similar to that of the examples discussed in class during the tutorials, and will require the development of calculations by the student. The evaluation of the oral colloquium takes into account the ability to identify the appropriate methodologies to solve the problems posed and to apply the tools illustrated in the course

Ergonomia e innovazione dei processi produttivi (Innovazione dei processi produttivi)

The exam of the course 01SROMU consists of two parts: a first examination on "Product Process innovation" ("Innovation" hereafter) and a subsequent examination on "Ergonomics for manufacturing processes" ("Ergonomics" hereafter). To access the exam of “Ergonomics”, it is necessary to have passed (min. 18/30) the exam of "Innovation". The final score will be the mean of the marks of the “innovation” and "Ergonomics" exams. The students can keep the mark of “Innovation” only for one examination session. In case the student does not pass the exam of “Ergonomics” in the same session, she/he will have to repeat both exams in the next exam session. The exam of "Innovation" consists of: - The analysis and simulation of a manufacturing line using a discrete-event simulation software tool.( max evaluation 8) - The written test of Process innovation assesses the knowledge and skills acquired during the course through exercises and theoretical questions. (max evaluation 22) The final mark of the “Innovation” exam will be the sum of the mark in the lab test and written test; If the sum will be less than 18 the students will have to repeat both lab and written tests. During the exam the students are allowed to use the course reference books. The exam of "Ergonomics" consists in an oral colloquium lasting around 30-45 minutes. The questions, on average of three, will aim at ascertaining the understanding of the basic ergonomic principles applied to the design and management of human-centered work systems and the ability to identify and use the appropriate methodologies for the integration of ergonomics in the planning and control of work cycles. A first oral question will deal specifically with the computation of the risk index in a case study, of a type similar to that of the examples discussed in class during the tutorials, and will require the development of calculations by the student. The evaluation of the oral colloquium takes into account the ability to identify the appropriate methodologies to solve the problems posed and to apply the tools illustrated in the course.

In addition to the message sent by the online system, students with disabilities or Specific Learning Disorders (SLD) are invited to directly inform the professor in charge of the course about the special arrangements for the exam that have been agreed with the Special Needs Unit. The professor has to be informed at least one week before the beginning of the examination session in order to provide students with the most suitable arrangements for each specific type of exam.
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