Dimensionamento di una linea automatizzata per la produzione di crostini soggetta a micro-fermate tramite simulazione ad eventi discreti

In the field of industrial production, the proper design of assembly and production lines plays a crucial role in ensuring efficiency, continuity of the production flow, and resource optimization. In particular, the sizing of buffers, namely areas or devices intended for the temporary accumulation of products between two successive stations, represents a key element for line balancing, the reduction of idle times, and the improvement of overall plant performance. Production lines can be classified into two main categories: synchronous and asynchronous. Synchronous lines are characterized by operational stations that work in a coordinated and simultaneous manner: each phase of the process proceeds at the same pace, and any stoppage at a single station affects the entire line. Conversely, in asynchronous lines, each station operates independently, with the presence of intermediate buffers that absorb time variations between different stages, making the system more flexible and resilient to local slowdowns or failures. In this context, buffers play a fundamental role in asynchronous lines, as they partially decouple the stations and ensure greater production continuity. However, buffer sizing is not trivial: an undersized buffer may cause blockages or interruptions, whereas an oversized buffer leads to waste of space and resources, such as increased management, operational, and maintenance costs. Traditionally, buffer sizing is carried out using analytical methods based on mathematical models and simplifications of real processes. Although these methods are useful for providing initial estimates, they often fail to capture the complexity and dynamic variability typical of modern production systems. For this reason, advanced simulation tools, such as the simulation software FlexSim, are increasingly adopted, as they allow accurate modeling of production system behavior and performance evaluation under realistic scenarios. The objective of this thesis is to compare two approaches to buffer sizing in a plant for the production of crostini: one based on traditional analytical modeling and the other on dynamic simulation implemented using FlexSim. Through a comparative analysis, the aim is to determine which of the two approaches optimizes the buffer space required between two production stages in an asynchronous production line.

Nell’ambito della produzione industriale, la corretta progettazione delle linee di assemblag- gio riveste un ruolo cruciale per garantire l’efficienza, la continuità del flusso produttivo e l’ottimizzazione delle risorse. In particolare, il dimensionamento dei buffer, ovvero le aree o i dispositivi destinati all’accumulo temporaneo di prodotti tra due stazioni successive, rappresenta un elemento determinante per il bilanciamento della linea, la riduzione dei tempi di inattività e il miglioramento delle prestazioni complessive dell’impianto. Le linee di produzione possono essere classificate in due principali categorie: sincrone e asincrone. Le linee sincrone sono caratterizzate da stazioni operative che lavorano in modo coordi- nato e simultaneo: ogni fase del processo avanza allo stesso ritmo e un’eventuale fermata di una stazione si ripercuote sull’intera linea. Al contrario, nelle linee asincrone, ogni stazione opera in modo indipendente, con la presenza di buffer intermedi che permettono di assorbire le variazioni di tempo tra le diverse fasi, rendendo il sistema più flessibile e resiliente a rallentamenti o guasti locali. In questo contesto, il buffer assume un ruolo fondamentale nelle linee asincrone, in quanto consente di disaccoppiare parzialmente le stazioni e garantire una maggiore continuità produttiva. Tuttavia, il suo dimensionamen- to non è banale: un buffer troppo piccolo può causare blocchi o interruzioni, mentre un sovradimensionamento dello stesso comporta sprechi di spazio e risorse (es: costi di ge- stione, operatività e di manutenzione). Tradizionalmente, il dimensionamento dei buffer viene effettuato tramite metodi analitici, basati su modelli matematici e semplificazioni dei processi reali. Sebbene tali metodi siano utili per fornire stime iniziali, spesso non riescono a cogliere la complessità e la variabilità dinamica tipiche degli impianti produttivi moderni. Per questo motivo, si stanno sempre più diffondendo strumenti di simulazione avanzata, come ad esempio il software simulativo FlexSim, che permettono di modellare con precisione il comportamento di un sistema produttivo e di valutarne le prestazioni in scenari realistici. L’obiettivo di questa tesi è confrontare due approcci al dimensionamento dei buffer in un impianto per la produzione di crostini: uno basato su una modellazione analitica tradizionale, l’altro su una simulazione dinamica realizzata tramite Flexsim At- traverso un’analisi comparativa, si intende dimostrare quali dei due approcci ottimizza lo spazio richiesto dal buffer tra due stadi produttivi di una linea asincrona.