Appunti Programmazione e controllo della produzione completo

Introduzione (Capitolo 1)

Per produzione si intende l’insieme dei processi che permettono di trasformare un materiale di partenza in un prodotto (con valore di mercato), attraverso l’utilizzo di macchine, utensili, energia…

Classificazione della produzione a tre assi

Asse del mercato

Basato sulla modalità di vendita:

• Produzione su commessa: costruisco prodotti che ho già venduto.
• Produzione a magazzino: vendo prodotti che avevo già realizzato.

Asse tecnologico

Basato sulle modalità di realizzazione del prodotto:

• Produzione manifatturiera: il prodotto viene da un numero finito di parti ben distinguibili anche a prodotto ultimato, il processo produttivo è costituito da 2 parti: la fabbricazione (operazioni che conferiscono la forma e le dimensioni) e l’assemblaggio (operazioni di montaggio di singole parti che creano un assieme).
• Produzione per processo: gli elementi originari non si distinguono facilmente a prodotto finito poiché hanno cambiato natura (es: carta, acciaio).

Asse gestionale

Basato sul volume di produzione:

• Produzione unitaria: piccoli volumi (1/100 pezzi anno), apparecchiature molto versatili con manodopera di alto livello, layout per reparto o a posizione fissa.
• Produzione per lotti: lotti singoli o ripetuti con una gamma di prodotti anche diversi, apparecchiature versatili con medie velocità che richiedono manodopera qualificata. Necessità di attrezzare e programmare le apparecchiature prima di lanciare la produzione (tempo di setup, che incide sui costi del prodotto), layout tipicamente per reparto.
• Produzione cellulare: medi volumi di produzione, prodotti diversi ma appartenenti alla stessa famiglia (caratteristiche simili) realizzati simultaneamente con tempi di setup nulli.
• Produzione di massa: grandi quantità dello stesso tipo di articolo o gamma molto limitata a prodotti simili, domanda elevata e stabile, apparecchiature automatizzate con velocità elevate. Si divide sostanzialmente in Produzione a quantità (singole parti o componenti con utilizzo di macchine standard) e Produzione a flusso (realizzata attraverso più stazioni disposte secondo una sequenza dettata dal ciclo di lavorazione o assemblaggio del prodotto; se varia il prodotto cambia la sequenza, stazioni con macchine dedicate e strumenti specifici).

Ciclo di vita del prodotto

1. Progettazione

Avviene solitamente su commessa (ordine ricevuto), attraverso identificazione del mercato e della concorrenza (produzione a magazzino), in seguito vi è una definizione del principio di funzionamento del prodotto (Conceptual Design) e l’ufficio vendite decide se produrre o meno il prodotto, se questo risulta conveniente allora si passa alla progettazione logico-funzionale, utilizzata per conferire al prodotto l’adempimento alla sua funzione nel rispetto dei vincoli imposti (aspetto, funzionalità, costi, prestazioni, facilità di produzione…). L’ultimo passo è quello di realizzare prototipi virtuali o fisici per valutare le prestazioni del prodotto ed eventualmente migliorarle, integrando le informazioni provenienti dal reparto R&D. L’output della progettazione sono i disegni e la distinta base.

2. Pianificazione del processo

L’output della progettazione diventa l’input della pianificazione del processo, ovvero si deve decidere quali parti fabbricare internamente (per le quali occorre realizzare un ciclo di produzione) e quali invece esternamente (fornitori). La scelta di come produrre viene fatta in base a delle specifiche desiderate in modo da rendere il processo economicamente vantaggioso e che rispetti i vincoli di tempo. L’effetto delle variabili di processo viene studiato usando tecniche di modellazione fisica o matematica; la scelta del processo viene inoltre fatta valutando l’impatto ambientale ed i rischi per gli operatori.

3. Progettazione sistema di produzione

Permette di definire il tipo di layout (per reparto, a sequenza fissa, cellulare o per prodotto), la sequenza secondo cui disporre le macchine, il numero di ciascuna macchina per soddisfare la domanda, il tipo di movimentazione e immagazzinamento.

4. Programmazione della produzione

Definisce la gestione delle risorse per la realizzazione del prodotto (con quantità e costo stabilito, rispetto tempistiche). Gli output sono: il piano aggregato di produzione, il piano principale di produzione, il piano dei fabbisogni dei materiali, il piano della capacità produttiva.

5. Fabbricazione e assemblaggio

Processi svolti nei reparti produttivi che trasformano il grezzo in prodotto finito, attraverso: lavorazioni che utilizzano energia, materiali e informazioni per far ottenere al WIP valore aggiunto. Possono essere processi di formatura primari (conferiscono geometria di base) o secondari (forniscono geometria finale), processi di giunzione (collegano 2 o più parti) oppure processi di finitura (conferiscono l’aspetto finale). Assemblaggio che permette di unire 2 o più componenti mediante collegamenti di tipo transitorio (viti, bulloni), semipermanente (rivetti), permanente (saldatura, incollaggio). Manipolazioni ed immagazzinamento che permettono di eseguire la movimentazione di materiali, lo stoccaggio del grezzo, degli WIP e dei PF, tuttavia queste rappresentano una voce di costo importante (20-25% del costo della manodopera). Ispezioni che permettono di verificare se la parte in lavorazione soddisfa le specifiche richieste ed eventualmente di scartare o rilavorare quest’ultima, ripristinando il corretto funzionamento delle macchine a monte del processo di ispezione (può essere a campione o sull’intero lotto). Collaudo verifica se il PF rispetta tutte le specifiche fissate dal progetto.

6. Controllo della produzione

Regola e controlla operazioni di produzione (controllo di reparto, scorte, qualità e fornitori).

7. Assistenza clienti

Una volta che il prodotto viene immesso nel mercato il ruolo di questa area è quello di assicurare il corretto funzionamento del prodotto attraverso supporto tecnico, riparazioni… chiudendo il ciclo riportando all’azienda informazioni utili sul funzionamento del prodotto, soddisfazione cliente, richieste e problemi in modo da garantire un continuo miglioramento delle prestazioni.

8. Deproduzione

In cui il prodotto, ormai alla fine del suo ciclo di vita, viene scomposto nei suoi componenti al fine di rilavorare, riutilizzare o riciclare le singole parti.

Queste fasi possono essere svolte seguendo un approccio tradizionale (in sequenza) oppure seguendone uno più moderno (attività svolte in parallelo), un esempio di questo secondo tipo di approccio è la concurrent engineering (approccio a team): prevede che tecnici di aree diverse lavorino assieme per migliorare le tecniche ed i processi di realizzazione del prodotto. Principalmente si occupa di rispondere ad esigenze legate ai clienti (tempi di consegna, ampliamento gamma di prodotti e aumento di qualità), tra i vantaggi troviamo la riduzione dei costi e del time to market, una maggiore integrazione tra tutte le fasi di un processo e un’anticipazione durante la progettazione di eventuali problematiche legate alla fabbricazione e all’assemblaggio.

L'azienda industriale

Rappresenta un complesso di beni organizzati per l’esercizio dell’impresa in cui si eseguono tutte le fasi atte alla realizzazione del prodotto (es. azienda manifatturiera). In un'azienda di servizi lo scopo è quello di fornire servizi. All’interno di un’azienda vi sono due tipi di flussi:

• Materiali: facilmente osservabile
• Informazioni: non facile da osservare ma molto importante

La competitività di un’azienda dipende dagli attributi che riesce a soddisfare (qualità, costo, tempo…), per questo motivo deve avere una buona tecnologia ed organizzazione (di tipo funzionale o divisionale).

Gestione della produzione

Gestisce delle operazioni nei sistemi di produzione su tre livelli:

Livello strategico

Poche decisioni in un arco di tempo molto ampio con un grande impatto sull’azienda. Consiste nello stabilire cosa e come produrre, sviluppa tre piani funzionali quali:

• Piano di mercato: modalità di competizione sul mercato
• Piano finanziario: traccia i flussi di cassa e le spese
• Piano generale di produzione: specifica le risorse necessarie e il loro impiego, le politiche e le linee guida dell’azienda

Livello operativo

Trasforma gli obiettivi strategici in operativi (piani):

• Piano aggregato di produzione (APP): organizza e assegna le risorse e verifica l’adeguatezza della domanda, raggruppa i prodotti in classi omogenee senza scendere nelle caratteristiche dei prodotti. Orizzonte temporale di medio termine, tale da non consentire alcuna modifica delle risorse disponibili se non nell’elasticità residua di quest’ultime.
• Piano principale di produzione (MPS): definisce la tipologia e la quantità di ciascun prodotto da produrre, può derivare dalla disaggregazione del piano aggregato di produzione.
• Piano dei fabbisogni dei materiali (MRP): si ottiene determinando il fabbisogno dei materiali per ciascun tipo di PF, pianificando gli ordini di produzione e acquisto. L’output per ciascun prodotto finale descrive la quantità di ciascun componente o sottoassieme da ordinare o produrre.
• Piano della capacità produttiva (CP): possibilità del sistema di raggiungere la produzione richiesta operando un bilanciamento tra capacità necessaria e disponibile.

Livello dettagliato ed esecutivo

Rappresenta il controllo della produzione a livello fisico:

• Controllo di reparto: si occupa di monitorare il prodotto durante il processo di lavorazione (breve e brevissimo termine) attraverso due fasi: assegnazione dei lavori ai centri di lavorazione e sequenziamento dei lavori in ciascun centro di lavorazione
• Controllo delle scorte: per bilanciare il livello di magazzino
• Controllo di qualità: per far sì che il prodotto rispetti le specifiche desiderate, con diversi controlli a vari livelli di produzione, sui materiali esterni e collaudo finale per valutare aspetto e funzionalità.
• Controllo dei fornitori: acquistando prodotti e servizi con il miglior rapporto costi beneficio, selezionando fornitori affidabili con prodotti di qualità costante nel tempo

Sezione centrale (lungo periodo)

• Gestione della domanda: coordina tutte le attività commerciali
• Programmazione aggregata: determina il ruolo della produzione nei piani funzionali dove c’è stato un accordo a livello strategico
• Pianificazione MPS: forma più disaggregata del piano precedente, stabilisce quali, quanti e quando produrre articoli futuri
• Pianificazione risorse: fornisce la capacità necessaria per la produzione richiesta e la base per gestirne l’abbinamento con la capacità disponibile

Sezione centrale (breve e medio termine)

Pianifica i fabbisogni e la capacità produttiva, la pianificazione dettagliata dei materiali viene utilizzata in quella della capacità del sistema per il calcolo della capacità lavorativa o delle macchine richieste.

Sezione terminale

Detta sezione di uscita del sistema, costituisce il sistema di esecuzione dei piani precedenti e dipende dalla necessità del processo.

3 assi

Asse tecnologico

Quando si parla di asse tecnologico si fa riferimento al tipo di produzione che utilizzeremo, produzione manifatturiera o produzione per processo. Nel primo caso sappiamo che andremo a produrre più componenti attraverso la lavorazione, dopo di che andremo ad assemblare il tutto. Una cosa importante è che a differenza di quella per processo, in questo caso possiamo scomporre il PF. Nella produzione per processo gli elementi che lo compongono non sono identificabili e per tale motivo non si può tornare a ritroso.

Asse del mercato

In questo caso parliamo del modo con cui sfruttiamo il nostro impianto, quindi possiamo avere una produzione su commessa o a magazzino:

• Su commessa: prodotti già venduti
• A magazzino: prodotti destinati al magazzino in attesa di domanda

Asse gestionale

Andiamo a definire come vogliamo approcciare la nostra produzione:

• Produzione unitaria: abbiamo piccoli volumi, apparecchiature versatili manodopera qualificata, possiamo avere un layout: per reparto o a postazione fissa.
• Produzione per lotti: produciamo lotti dello stesso tipo e sono singoli o ripetuti manodopera qualificata, incidenza del tempo di setup.
• Produzione cellulare: medi volumi (10.000) produciamo per famiglie e andiamo a rendere nullo il tempo di setup perché abbiamo le celle di produzione che producono in maniera simultanea.
• Produzione di massa: volume molto grande, utilizzo di macchine altamente automatizzate e uso di manodopera poco qualificata, domanda elevata e stabile. Può essere produzione a quantità o a flusso.

Ciclo di vita del prodotto: progettazione

Inizia tutto quando un cliente ci richiede un determinato prodotto, andremo a valutare se risulta conveniente o meno produrre. Se così fosse inizierò con ricerche di mercato e le previsioni degli ordini dopo di che posso iniziare con la progettazione preliminare e mano a mano la vado a rendere sempre più dettagliata. Quando progetto devo tener conto della funzione del prodotto quindi andrò a tener conto di alcuni aspetti, quali: funzionalità, ergonomia, costo, prestazione, sicurezza, riciclabilità, facilità di produzione, manutentibilità (future riparazioni), estetica. Al giorno d’oggi si può progettare sia con sistemi fisici che virtuali.

In output ho disegni e distinta base.

Pianificazione

Dobbiamo stabilire quali parti produrre internamente e quali no. Dobbiamo andare a trovare un compromesso tra gli obiettivi che dobbiamo raggiungere attraverso una corretta tecnica produttiva: il PF deve essere vantaggioso economicamente per l’azienda, specifiche desiderate, rispettare le tempistiche. R&D importante per accrescere la competitività. Anche in questo caso si possono usare modellazioni di tipo fisico o virtuale. Consideriamo anche la sicurezza degli operatori.

Progettazione del sistema produzione

Andiamo a stabilire:

• Tipo di processo
• Macchine da utilizzare
• Sequenza delle operazioni

Utilizzeremo anche altre informazioni:

• Volume di produzione
• Programmazione della produzione

Andremo a stabilire quale sarà la migliore gestione delle risorse di cui dispongo. Mi permette di ottenere diversi piani quali:

• Piano aggregato di produzione
• Piano principale di produzione
• Piano dei fabbisogni dei materiali
• Piano della capacità produttiva

Fabbricazione e assemblaggio

Sono i processi che mi portano ad avere il PF:

• Lavorazione: Quando si parla di lavorazione abbiamo una trasformazione del grezzo attraverso risorse energia e info. Vado ad aggiungere valore ad ogni processo
• Processi di formatura: forniscono geometria basilare
• Processi di giunzione: realizzo il collegamento permanente o non.
• Operazioni di finitura: verniciatura, cromature

Operazioni di assemblaggio

Unisco due o più componenti, sono transitori, semipermanenti, permanenti.

Gestione della domanda (Sezione frontale)

Necessita dell’individuazione di tutte le fonti che possono influenzare l’andamento della domanda (dati storici, stime venditori, ordini…) e di eseguire attività finalizzate a influenzare la domanda. L’orizzonte temporale gioca un ruolo fondamentale in questo processo, poiché le previsioni possono essere:

• Breve termine: (minore 3 mesi) usate per assegnare i job ai centri di lavoro, domanda relativa a singoli prodotti, ottenute mediante metodi statistici semplici.
• Medio termine: (3-24 mesi) usate nella programmazione aggregata della produzione (quindi per unità aggregate) ed ottenute mediante modelli statistici moderatamente complessi.
• Lungo termine: (2-5 anni) usate per pianificare l’introduzione di nuovi prodotti e le principali spese, fatte usualmente per unità aggregate e per fenomeni macroeconomici mediante modelli matematici complessi e metodi qualitativi.

Le tecniche di previsione vengono scelte in base all’obiettivo della previsione, conoscenza di fattori che influenzano la domanda e dalla mole di dati che si posseggono. Vengono classificate in due macro-categorie:

1. Tecniche qualitative: fornite da 1 o più persone senza l’ausilio di modelli matematici, i risultati sono influenzati dall’esperienza e dall’intuito di chi le fa e per questo vengono definiti come metodi soggettivi (uniche e non duplicabili da altre persone).
2. Tecniche quantitative: basate su dati storici e ottenute mediante modelli matematici (metodi oggettivi). Le ipotesi di base e i dati usati sono noti con precisione, se due persone usano lo stesso modello allora la previsione sarà pressoché la stessa.

I metodi quantitativi sono più coerenti e precisi di quelli qualitativi, ma allo stesso tempo assumono che l’ambiente di previsioni sia abbastanza stabile, per questo per previsioni a breve/medio termine sono preferiti i metodi quantitativi. Considerando invece orizzonti più lunghi è molto probabile che si verifichino delle instabilità (innovazioni tecnologiche), per cui si utilizzano maggiormente metodi qualitativi. Le tecniche quantitative richiedono una mole ingente di dati affidabili, cosa che molte volte non si verifica. Per questo si preferiscono metodi qualitativi in mancanza di dati storici o quando si hanno pochi dati sul fenomeno (tipico della domanda di un nuovo prodotto che entra nel mercato). Le qualitative tengono conto di fattori rilevanti ma difficilmente quantificabili e per questo possono soffrire dell’errore umano (sovrastima o sot)...