Gestione degli impianti industriali

Lezione 15 del 26/04/2021

Esplosione dei fabbisogni sulla distinta base

Ripartendo dal discorso affrontato nella lezione precedente, ora iniziamo a parlare di come l’MRP può generare le richieste per prodotti a domanda dipendente. Sappiamo che una tipologia di dati di ingresso dell’MRP è, essenzialmente, la richiesta lorda. La richiesta lorda per un prodotto genitore è, esattamente, l’informazione che arriva dall’ufficio commerciale, ma qualora dovessimo sviluppare la tabella MRP per prodotti figli, chi ci fornisce i valori delle richieste lorde?

Per i prodotti figli, e quindi per gli articoli a domanda dipendente (posti sui rami della BOM), la richiesta lorda si colloca temporalmente nel periodo in cui viene rilasciato l’ordine per un prodotto genitore e, numericamente, ammonta alla dimensione dell’ordine da emettere per il prodotto genitore moltiplicata per la quantità di prodotti figli necessari per realizzare un prodotto genitore.

Tabella dei componenti

Abbiamo due articoli, A e Q, per i quali conosciamo i valori di richiesta lorda (le prime due tabelle in alto a sinistra). Grazie alle distinte base, sappiamo anche come sono fatti A e Q; si nota subito che il componente E compare su due livelli, perché compare direttamente come prodotto figlio dell’articolo Q, e serve per assemblare Q, ma poi compare anche come prodotto figlio del componente C.

Allora, la domanda che dobbiamo porci è: quando un prodotto compare su più livelli della distinta base, quando andremo ad effettuare la pianificazione dei fabbisogni di quell’articolo?

Andremo ad effettuare la pianificazione dei fabbisogni di quell’articolo solo quando avremo raggiunto il livello più basso della distinta base in cui il componente è presente, tenendo però traccia di tutte le richieste di quel componente generate in corrispondenza dei livelli superiori della distinta base.

Analisi dei prodotti A e Q

Andiamo quindi a vedere che succede per il prodotto A e per il prodotto Q. Nota la dimensione della richiesta lorda (103 unità per il prodotto A e 200 unità per il prodotto Q), note le quantità inizialmente disponibili (giacenza iniziale), capiamo che, affinché il prodotto A sia consegnato in quantità 103 nel periodo 8, dovremo emettere, nel periodo 4, un ordine di 100 articoli di tipo A.

Questi 100 articoli di tipo A richiedono che il componente B dovrà essere disponibile nel periodo in cui emettiamo l’ordine di montaggio di A; quindi la richiesta lorda del componente B si colloca temporalmente nel periodo in cui emettiamo l’ordine di fabbricazione o montaggio del prodotto A e, numericamente, è pari alla quantità da ordinare del prodotto A moltiplicata per la quantità di prodotto B necessaria per realizzare 1 unità del prodotto A (in questo caso serve 1 unità del componente B per realizzare 1 unità del prodotto A).

In maniera analoga il componente C avrà una richiesta di 200 unità che si colloca, temporalmente, nel periodo 4; questa è la richiesta generata direttamente da A. Il componente C è un prodotto figlio anche dell’articolo Q; allora, l’esplosione della tabella MRP per il prodotto Q indica che dobbiamo iniziare ad assemblare Q nel periodo 5 con una quantità pari a 200, perché 200 è il fabbisogno di prodotto Q. Queste 200 unità di prodotto Q che dobbiamo iniziare a lavorare nel periodo 5 andranno a generare una richiesta di 200 componenti di tipo C collocata nel periodo 5.

Componenti di livello 1

In questo modo abbiamo individuato come si propagano le richieste per i componenti, necessari per realizzare A e Q, che si trovano al livello 1 della distinta base. Come prodotto figlio di Q (quindi al livello 1) compare anche il componente E. Il componente E, però, è presente anche come elemento necessario per fabbricare C (quindi al livello 2). Allora, siccome E si presenta su due livelli della distinta base, andremo a pianificare il fabbisogno del componente E solo quando avremo esaurito la valutazione dei fabbisogni dei componenti che si trovano al livello 1 di distinta base, che sono il componente B e il componente C.

Pianificazione dei componenti B e C

Andiamo a vedere B: tenendo conto che B ha una disponibilità iniziale di 10 unità, la tabella MRP del prodotto B va a generare una richiesta di 90 pezzi da acquistare nel periodo 1.

Andiamo a vedere C: tenendo conto che C ha una disponibilità iniziale di 20 unità, la tabella MRP del prodotto C va a generare una richiesta di 180 pezzi da acquistare nel periodo 2 e una richiesta di 200 pezzi da acquistare nel periodo 3. Nota: il numero che si trova nella colonna “dimensione del lotto” indica la quantità minima che è possibile acquistare; in questo caso, la dimensione del lotto di acquisto è pari a 1 e dunque vuol dire che stiamo acquistando in base ad una politica del tipo lotto per lotto, ovvero che acquistiamo esattamente la quantità che ci serve.

Quindi, la tabella MRP del prodotto C ci permette di capire che dovremo emettere un ordine di acquisto di 180 pezzi nel periodo 2 e di 200 pezzi nel periodo 3.

Figli del componente C

Chi sono i figli del componente C? Sono i componenti D ed E. La tabella MRP del componente D mostra una richiesta lorda di 180 pezzi nel periodo 2 e di 200 pezzi nel periodo 3. Siccome ogni componente C richiede 1 elemento di tipo D, i valori della richiesta lorda del componente D equivalgono alla richiesta lorda del componente genitore. La politica di acquisto del componente D, però, non è più lotto per lotto: nella colonna “dimensione del lotto” c’è un valore pari a 200, il che vuol dire che acquistiamo per multipli di 200. In effetti, il primo valore di richiesta netta del componente D è pari a 180 ma la quantità ordinata è pari a 200 (quantità minima); ordineremo quindi 200 pezzi che, per arrivare nel periodo 2, dovranno essere ordinati nel periodo 1.

Analisi del componente E

Più interessante è quello che succede per il componente di tipo E. Il fabbisogno di C genera le richieste di acquisto o di fabbricazione del componente E; richiedendo ogni elemento di tipo C due componenti di tipo E, avremo una richiesta lorda di 180x2=360 componenti di tipo E collocata nel periodo 2 e di 200x2=400 componenti di tipo E collocata nel periodo 3. Il componente E, però, è presente anche come prodotto figlio di Q, e ogni componente di tipo Q richiede un elemento di tipo E; la tabella MRP di Q indica che c’è una richiesta di 200 elementi di tipo Q da iniziare ad assemblare in periodo 5.

Allora vuol dire che nel periodo 5 dovranno essere pronti 200x1=200 componenti di tipo E; questo porta ad avere una richiesta lorda del componente E collocata nel periodo 5 pari a 200 unità. In questo caso, il componente E ha un lotto di acquisto di dimensione pari a 500; quindi, andando ad esplodere la tabella, troveremo che dovremmo rilasciare per il componente E due ordini di 500 pezzi collocati nel periodo 1 e nel periodo 2. Quindi, abbiamo valutato i fabbisogni di E soltanto quando siamo arrivati al livello più basso in cui compare nella distinta base ma tenendo traccia di tutte le richieste del componente E che sono state generate ai livelli superiori della distinta base.

MRP e CRP

Abbiamo parlato di MRP che può generare richieste di acquisto e/o di produzione. Nel momento in cui andiamo a valutare delle richieste di produzione ci dovremmo preoccupare di valutare l’effettiva disponibilità di capacità produttiva. La stima della capacità produttiva richiesta, che abbiamo visto essere gestita tramite l’analisi RCCP per un piano principale di produzione, viene gestita, nel caso in cui l’MRP generi richieste di produzione, attraverso lo strumento CRP (Capacity Requirements Planning).

Lo strumento CRP è un sistema computerizzato che va a determinare i profili di carico richiesti sui centri di lavoro per fare in modo che il piano MRP sia attuabile. Quindi, in base agli ordini emessi e in base alle richieste dell’MRP, l’analisi CRP determina dei profili di carico e ci permetterà di valutare eventuali situazioni in cui disponibilità produttiva e la richiesta non combaciano (situazioni di sovraccarico o di non completo utilizzo delle risorse), suggerendo quindi azioni correttive. Lo strumento CRP altro non è che un controllo della capacità produttiva fatto, però, su orizzonti di tempo più limitati, perché la copertura temporale di un piano MRP può essere di una settimana o al massimo 15 giorni. Quindi, con informazioni generate dall’MRP, il quale va a schedulare ordini, il CRP dovrà valutare se nel periodo coperto da MRP sia effettivamente disponibile la capacità produttiva richiesta.

Funzionamento del CRP

Come opera il CRP? Valuta:

• Profili di carico - Confronta gli ordini emessi e pianificati con la capacità dei centri di lavoro
• Capacità - Capacità produttiva
• Utilizzo - Percentuale di tempo disponibile per le attività produttive impiegato in attività produttive
• Efficienza - Prestazione reale confrontata con lo standard

E, successivamente, determina:

• Carico - Ore assegnate ad un’attività
• Carico percentuale - Rapporto tra il carico e la capacità

Lo schema a blocchi con cui opera lo strumento CRP è: Quindi gli input del CRP sono: gli ordini pianificati (generati dall’MRP), gli ordini aperti (cioè il carico di lavoro generato in periodi precedenti). Tenendo poi conto del vincolo di natura tecnologica legato alla sequenza con cui dovranno essere svolte le attività, il CRP va a determinare il profilo di carico per ogni centro di lavoro.

Esempio numerico

Vediamo un esempio di tipo numerico.

• Abbiamo 2 macchine con 2 operatori
• Si lavora per 5 giorni/settimana, 8 ore/giorno, 2 turni giornalieri
• Abbiamo un Utilizzo = 7/8 = 87.5% (ogni macchina, giornalmente, ha un utilizzo pari a 7 ore su 8, ovvero dell’87,5%), cioè ci sarà un’ora giornaliera di fermo delle macchine legata al pranzo degli addetti e alla manutenzione programmata da effettuare sulle macchine
• 1/2 ora pranzo, 1/2 ora manutenzione al giorno
• Efficienza = 100%

Andiamo a valutare la capacità produttiva disponibile ogni giorno: Questa rappresenta la disponibilità di lavoro delle macchine su base giornaliera. Vediamo allora quello che succede in base al carico di lavoro generato dall’MRP: l’MRP genera, giornalmente, la richiesta di lavorazione dei “Job” (lotti). Sono riportati, sotto le apposite colonne, la dimensione dei vari lotti da produrre, il tempo complessivo (in minuti) di lavorazione del lotto e il tempo di attrezzaggio.

Ad esempio, il lotto di tipo 10 richiede, complessivamente, 45.2 minuti per la lavorazione (tempo complessivo di lavorazione del lotto sommato al prodotto tra il tempo di setup unitario e la quantità da produrre). Allora andiamo a vedere qual è il carico di lavoro richiesto giornalmente per produrre i lotti 10, 20, 30, 40 e 50; seguendo la stessa procedura di calcolo eseguita per il lotto 10, troviamo un valore complessivo pari a 2385.7 minuti (carico complessivo).

Qual è la nostra disponibilità reale in una giornata lavorativa? Quella calcolata in precedenza, ovvero pari a 1680 minuti. Di conseguenza, data la nostra capacità giornaliera (1680 minuti) e dato il carico complessivo (2385.7 minuti), andremo a caricare il sistema con un carico percentuale pari al 142%:

Carico percentuale = 2385.7 / 1680 = 142%

Questa situazione non è accettabile, in quanto non possiamo caricare le macchine con un valore di carico percentuale superiore al 100%. Possiamo reagire in diversi modi: o andiamo a modificare l’MRP (quindi dovremmo andare a rivedere il piano principale di produzione) oppure, lavorando sul breve periodo, potremmo pensare di coprire quel surplus di capacità produttiva rispetto alla disponibilità inserendo un terzo turno di lavoro nella giornata.

Inserendo un terzo turno di lavoro, che operi sempre con un utilizzo di 7/8 ore e con un’efficienza pari al 100%, avremmo una disponibilità di:

Capacità giornaliera = 2 macchine x 3 turni x 8 ore/turno x 100% (efficienza) x 87.5% (utilizzo) = 42 ore = 2,520 minuti

E quindi, l’aggiunta di 1 turno di lavoro va a sanare la carenza di capacità produttiva perché ci ritroveremmo, nel periodo in esame, con un carico percentuale pari a:

Carico percentuale modificato = 2,385.7 / 2,520 = 94.67%

Situazioni tipiche

Quindi, quali sono le situazioni che tipicamente si possono incontrare?

• Profilo iniziale del carico: In ascissa ci sono le giornate di lavoro e in ordinata ci sono le capacità. La linea indica qual è la capacità lavorativa in orario normale. Che problemi si evidenziano? I problemi si evidenziano nelle giornate in cui la capacità richiesta supera la capacità normale (giornate 2, 3 e 4).

Che tipo di azione potrei fare per cercare di arrivare ad un profilo di carico che sia compatibile con il profilo di carico disponibile? Siccome ho delle giornate (giornate 1, 5 e 6) in corrispondenza delle quali il carico di lavoro non è stato saturato, potrei provare ad anticipare una quota parte dell’eccesso di carico di lavoro allocato nella giornata 2 alla giornata 1 e cercare di posticipare alle giornate 5 e 6 il carico di lavoro in eccesso che registriamo nella giornata 4. Nella giornata 3 (che potrebbe essere quella descritta nell’esempio) potremmo pensare di inserire un turno di lavoro aggiuntivo, arrivando ad una soluzione del tipo:

• Profilo del carico modificato: I rettangoli tratteggiati sono i carichi di lavoro che erano presenti prima dell’attività di spostamento.

Quindi, come abbiamo reagito?

• Abbiamo anticipato una quota parte del carico di lavoro di giornata 2 saturando la capacità di giornata 1, prevedendo però il ricorso ad una certa percentuale di lavoro straordinario nella giornata 2
• Abbiamo inserito un turno aggiuntivo nella giornata 3 (perché la differenza tra il carico di lavoro richiesto e quello disponibile era troppo elevata)
• Abbiamo posticipato alle giornate 5 e 6 il carico di lavoro in eccesso nel periodo 4

Dunque, abbiamo schedulato in maniera diversa le attività (anticipandole o posticipandole) ricorrendo, per una minima parte, all’utilizzo di lavoro straordinario e aggiungendo un turno aggiuntivo nella giornata che presentava la criticità maggiore, in modo tale da avere un equilibrio tra capacità produttiva disponibile e capacità produttiva richiesta.

Alternative per gestire gli ordini

Quali sono, allora, le alternative che abbiamo per gestire gli ordini in periodi in cui la capacità produttiva è superiore alla richiesta?

• Acquisire più ordini
• Anticipare attività prevista per periodi successivi
• Ridurre la capacità regolare

Quando, invece, dobbiamo gestire quei periodi caratterizzati da un surplus di capacità produttiva rispetto a quella disponibile, potremmo pensare di:

• Eliminare le richieste non necessarie
• Programmare la produzione dei lotti su macchine alternative
• Dividere i lotti di produzione su più macchine
• Aumentare la capacità regolare
• Ricorrere al subappalto
• Aumentare l’efficienza delle operazioni
• Posticipare a periodi successivi le attività previste
• Revisionare il piano principale di produzione (si procede a questo tipo di operazione soltanto se variando tutte le altre leve non riesco a raggiungere il risultato, ovvero a rendere congruente la capacità produttiva disponibile con quella richiesta)

Esempio numerico sulla ripartizione dei lotti

Ora vediamo come ragionare relativamente alla possibilità di dividere i lotti di produzione su più macchine tramite un esempio numerico.

Dettagli dell'esempio

Immaginiamo di dover produrre un lotto che potrebbe essere realizzato sia da un tornio che da una fresatrice.

La dimensione del lotto, ovvero la quantità da produrre è di 100 pezzi.

Valutiamo le ipotesi di:

• Assegnare tutta la produzione al tornio, quindi di produrre 100 unità sul tornio
• Dividere la produzione assegnando 50 pezzi alla fresatrice e 50 al tornio
• Capire come suddividere i 100 pezzi, in maniera più intelligente, assegnando a ciascuna delle due macchine una quota parte del lotto così da trovare la suddivisione ottima

La suddivisione ottima del lotto si basa sul tempo di completamento del lotto; avremo trovato la suddivisione migliore nel momento in cui il lotto viene realizzato nel minor tempo possibile.

Soluzioni numeriche

Quindi, andiamo a vedere le diverse soluzioni in forma numerica:

• Produzione delle 100 unità sul tornio: 30 + 5(100) = 530 minuti. Tempo di completamento 530 minuti.
• Produzione di 50 unità su ogni macchina: 30 + 5(50) = 280 minuti sul tornio; 45 + 10(50) = 545 minuti sulla fresatrice. Tempo di completamento 545 minuti.
• Ripartizione ottima: x pezzi sul tornio, 100 – x pezzi sulla fresatrice: 30 + 5x = 45 + 10(100 – x). 5x = 15 + 1000 – 10x. x = 67.66 → 68 pezzi sul tornio, 32 pezzi sulla fresatrice. 30 + 5(68) = 370 minuti sul tornio; 45 + 10(32) = 365 minuti sulla fresatrice. Tempo di completamento 370 minuti.

Quindi, assegnando tutta la produzione al tornio (opzione 1) o assegnando 50 unità al tornio e 50 unità alla fresatrice (opzione 2) non riesco a minimizzare il tempo di occupazione macchina; di conseguenza, chiamando x la quota parte di pezzi da lavorare al tornio e 100 – x la quota parte di pezzi da lavorare alla fresatrice e ponendo l’uguaglianza dei tempi di completamento di x pezzi sul tornio e di 100 – x pezzi sulla fresatrice (opzione 3) troveremo la ripartizione ottima.