Sviluppo di un modello di progettazione dell’affidabilità delle macchine tramite il supporto della Progettazione Assiomatica

Sommario La progettazione meccanica, se da un lato in questi ultimi anni richiede sempre maggiori competenze non solo strutturali o prettamente ingegneristiche, ma anche legate agli aspetti legislativi (concetti di sicurezza sociale e di prodotto) e alle esigenze di marketing, è altresì vero che si sta "arricchendo" sempre più di nuovi strumenti di lavoro in grado di supportare il progettista nelle difficoltà operative che incontra durante la sua attività. In questo contesto l’Axiomatic Design (AD) si è dimostrato un ottimo framework di supporto a metodologie di uso corrente in grado di guidare il progettista nelle scelte più difficili e soprattutto meno trial-and-error. Tale metodologia traccia con rigore i binari su cui dovrà svolgersi il progetto stesso e fornisce utili indicazioni sulle priorità di intervento da adottare nei processi di ottimizzazione. In particolare, questa memoria descrive l’ottimizzazione progettuale e strutturale in ottica di funzionalità, sicurezza e affidabilità di un sistema meccanico attraverso un approccio, rapido e flessibile, che prende spunto dall’integrazione di due metodologie: AD e FMEA. Tale studio è stato validato attraverso la sua applicazione ad un sistema di comando elettroidraulico del dispositivo di lavoro di una macchina, adibita alla movimentazione terra, progettata dalla “Orenstein&Koppel” (O&K). I risultati di tale lavoro hanno permesso di attuare un piano di intervento progettuale in grado di migliorare il sistema in modo da incrementarne la funzionalità, la sicurezza e la affidabilità pur senza intervenire, con costi elevati, sulla struttura fondamentale della macchina. Abstract In recent years, mechanical design has required ever greater competence not only in the structural, or purely engineering, field, but also in the legislative domain (the concepts of social and product safety) and in meeting marketing requirements. It is, however, also true that it has been progressively “enriched” with new working tools, capable of helping the designer overcome the difficulties encountered during the design process. In this context Axiomatic Design (AD) has proved itself to be an excellent support framework for methodologies currently being used as it is able to guide the designer in the more difficult choices and, most importantly, to reduce trial-and-error. This methodology plots with exactitude the lines along which the design itself will have to be carried out and it supplies useful indications on the intervention priorities to be adopted in the optimising process. In particular this paper uses a rapid, flexible approach, whose starting point is the integration of two methodologies, AD and FMEA, in order to describe design and structural optimisation in a given mechanical system from the point of view of functionality, safety and reliability. This study was validated by its successful application to the electrohydraulic command of the loading device of an Orenstein & Koppel (O&K) earth-moving machine. The results of this study have enabled the realisation of a design plan, capable of improving the system so as to increase its functionality, safety and reliability without requiring high-cost modifications of the basic machine structure.