Pianificazione della Produzione Secondo l’Approccio DDMRP. Un’Analisi Teorica. Laureando: Filippo Gavaz De B

Pianificazione della produzione secondo l’approccio DDMRP. Un’analisi teorica

Università degli Studi di Padova

Dipartimento di Tecnica e Gestione dei Sistemi Industriali

Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Gestionale

Laureando: Filippo Gavaz De Biasi

Relatore: Ch.mo Prof. Roberto Panizzolo

Anno accademico 2019-2020

Sommario

Lo scopo della presente tesi è quello di presentare e analizzare il modello di gestione della produzione e di calcolo dei fabbisogni dei materiali che va sotto il nome di Demand Driven Material Requirements Planning. Nata agli inizi del nuovo millennio, la metodologia vuole essere il sistema di pianificazione degli approvvigionamenti più adatto a rispondere alle esigenze del mondo moderno in cui la volatilità della domanda, la necessità di offrire sul mercato una grande varietà di prodotti e la competizione su scala globale sono aspetti centrali. La premessa è data dal fatto che la grande maggioranza delle aziende produttive adotta attualmente una logica di pianificazione, l’MRP, nata alla fine degli anni ’60 del secolo scorso e che ad oggi presenta diverse criticità a causa della sua rigidità intrinseca.

Il primo passo di questa analisi è allora la comprensione dell’MRP, i motivi per cui ha avuto successo e i fattori che ne compromettono l’efficacia nel contesto industriale dei giorni nostri. In seguito, si passa a discutere i concetti su cui si fonda il Demand Driven MRP e la sua logica di funzionamento. Infine, vengono presentati i più rilevanti casi studio presenti in letteratura per validare quanto affermato e si traggono le conclusioni circa l’efficacia e l’applicabilità del metodo presentato.

Indice

• Sommario ...................................................................................................... II
• Introduzione ............................................................................................... 1
• 1. Scenario ................................................................................................. 3
  • 1.1. Cenni storici ........................................................................................ 3
  • 1.2. Logica di funzionamento della pianificazione tradizionale ................ 5
  • 1.3. Inefficienza dell’MRP nel contesto odierno ..................................... 10
• 2. Verso un nuovo approccio ........................................................ 23
  • 2.1. Il principale ostacolo al flusso: la variabilità .................................... 24
  • 2.2. Tipi di variabilità e Six Sigma ......................................................... 29
  • 2.3. Lean manufacturing .......................................................................... 32
  • 2.4. Teoria dei vincoli .............................................................................. 35
  • 2.5. La forza del disaccoppiamento ......................................................... 37
• 3. Struttura del DDMRP: position and protect .................. 43
  • 3.1. Strategic Inventory positioning ......................................................... 44
  • 3.2. Buffer profiles and levels .................................................................. 50
  • 3.3. Dynamic adjustment ......................................................................... 61
• 4. Struttura del DDMRP: pull ....................................................... 69
  • 4.1. Demand driven planning ................................................................... 69
  • 4.2. Visible and collaborative execution .................................................. 77
• 5. Casi studio .......................................................................................... 85
  • 5.1. Caso studio 1 – costi e benefici ......................................................... 86
  • 5.2. Caso studio 2 – implementazione reale ............................................ 91
  • 5.3. Caso studio 3 – confronto MRP vs DDMRP .................................... 96
  • 5.4. Caso studio 4 – simulazione su dati storici ..................................... 105
• 6. Riflessioni finali .......................................................................... 111
• Indice delle figure .............................................................................. 115
• Indice delle tabelle ........................................................................... 117
• Bibliografia ............................................................................................. 119

Introduzione

Da quando Friedrich Taylor ha esposto le sue teorie dell’organizzazione scientifica del lavoro, è stato chiaro a chiunque avesse a che fare con processi produttivi che per incrementarne le performance è necessario trovare dei modelli di gestione che ne aumentino la produttività limitandone al contempo i costi. Se con la mass production fordista, grazie alla domanda di gran lunga superiore all’offerta e alla limitata varietà di prodotti richiesta dal mercato, l’obiettivo era quello di far uscire dalle fabbriche il maggior numero di pezzi possibile, con il passare del tempo la gestione dei flussi produttivi si è evoluta ed ha perseguito obiettivi via via più articolati, anche in virtù degli sviluppi tecnologici che hanno riguardato gli ambienti industriali.

L’invenzione e la diffusione del computer hanno reso possibile l’automatizzazione dei calcoli, consentendo a Joe Orlicky di elaborare attorno agli anni ‘50 il suo metodo di gestione della produzione, il Material Requirements Planning (MRP), che ha avuto la forza di rivoluzionare la pianificazione industriale fino a quel momento basata su metodi statistici legati ai consumi storici e alle previsioni di domanda. La causa della forza dirompente con cui l’MRP si è imposto nel mondo industriale è da ricercare nella sua capacità di fornire un calcolo esatto dei fabbisogni dei codici a domanda dipendente, rendendo quindi non più necessaria una loro previsione. Questo approccio comporta perciò in linea teorica un azzeramento delle giacenze di magazzino per tutti i livelli delle distinte base: ogni ordine di produzione e/o di acquisto è pianificato nelle quantità e nelle tempistiche necessarie ad essere consumato nel momento in cui viene reso disponibile, garantendo un flusso continuo dalla materia prima al prodotto finito e la minimizzazione del capitale circolante. Ad oggi, il sistema ideato da Orlicky è senza ombra di dubbio quello più utilizzato dalle aziende manifatturiere per gestire la produzione e i flussi logistici.

Da quando è stato ideato ad oggi, l’MRP è rimasto sostanzialmente uguale a sé stesso. I calcoli sono stati resi più veloci e la mole dei dati elaborabili è cresciuta notevolmente, ma la logica di calcolo è rimasta esattamente la medesima. Ciò che invece è profondamente cambiato dagli anni ’50 ad oggi è il mercato. La ricerca di prodotti sempre più differenziati e personalizzati, la complessità delle reti di fornitura, la sempre più forte spinta alla riduzione delle giacenze e in generale l’aumento esponenziale della variabilità in senso lato fanno sì che le condizioni nelle quali l’MRP è stato ideato non esistano più. Chi si occupa di pianificazione o di gestione dei materiali sa perfettamente che la promessa di un flusso continuo privo di magazzini intermedi è puramente utopica. Generalmente nulla o quasi va secondo quanto previsto. Sono necessari continui interventi per modificare i piani in base ad aggiornamenti provenienti dai fornitori o dai reparti e le previsioni di domanda variano costantemente. In questa situazione vengono a galla tutti i limiti dell’MRP, che ad ogni modifica degli input crea uno scenario completamente diverso. Da ciò deriva una generale mancanza di fiducia nel sistema da parte di chi con esso si interfaccia, con conseguenti azioni “fuori flusso” che non fanno altro che peggiorare la situazione.

Per superare queste inefficienze è stato proposto agli inizi del nuovo millennio un nuovo sistema di pianificazione che si propone di garantire la flessibilità che tanto manca all’MRP e quindi di adattarsi alle esigenze del mondo industriale dei nostri giorni. Questo sistema è chiamato Demand Driven Material Requirements Planning (DDMRP) e cerca di unire al proprio interno i principi ritenuti tuttora validi dei vari sistemi di controllo della produzione sviluppati nel corso degli anni e di unirli in un toolset organico capace di soddisfare le esigenze del mercato attuale. Questa tesi nasce con l’obiettivo di presentare il DDMRP, analizzando le premesse dalle quali prende vita, valutando i principi base sui cui si fonda e spiegandone dettagliatamente il funzionamento, per poi cercare di darne una valutazione in termini di applicabilità e corrispondenza dei risultati forniti alle promesse fatte.

1. Scenario

Al fine di poter dimostrare l’inadeguatezza dei tradizionali sistemi di pianificazione basati sulla logica MRP, è prima necessario comprendere in quali circostanze e con quali obiettivi sono stati studiati e sviluppati, e come tali circostanze si siano evolute nel tempo modificando di conseguenza il modo in cui quegli stessi obiettivi debbano essere perseguiti. Questo primo capitolo tratta le origini del sistema MRP, la sua struttura logica di base e le sue caratteristiche di funzionamento che ne hanno consentito una così vasta diffusione. Infine, spiega in che modo, a seguito dei radicali cambiamenti cui è andato incontro il mondo industriale, quegli stessi fattori che ne hanno determinato il successo globale siano diventati i suoi principali punti di debolezza.

1.1. Cenni storici

Quando, nel 1975, Joe Orlicky presentava al pubblico il suo lavoro Material Requirements Planning: The New Way of Life in Production and Inventory Management, c’erano al mondo all’incirca 700 aziende manifatturiere o stabilimenti che avevano implementato, o che erano impegnati ad implementare, 1 sistemi MRP (Orlicky, 1975). Ad oggi, questi sistemi sono realmente diventati la “way of life” nell’industria manifatturiera.

L’MRP è stato inizialmente concepito negli anni ’50 del secolo scorso grazie alla crescente disponibilità sul mercato dei computer, i quali fecero sì che calcoli fino ad allora fatti manualmente potessero ora essere svolti in modo automatico, molto più velocemente e senza errori. Gli approvvigionamenti di materie prime e semilavorati erano fino a quel momento gestiti con tecniche basate sul punto J. Orlicky, Material Requirements Planning: The New Way of Life in Production and 1 Inventory Management. McGraw-Hill, New York, 1975. 3 di riordino (ROP, reorder point) o di lotto economico (EOQ, economic order quantity), e ciò portava sistematicamente a componenti mancanti e giacenze di magazzino non corrispondenti a quanto richiesto dal mercato. L’MRP nacque con la promessa di ridurre drasticamente i livelli globali delle giacenze e di incrementare contemporaneamente i livelli di servizio, consentendo agli stabilimenti produttivi di mettere in lavoro soltanto le quantità strettamente necessarie a soddisfare la domanda di mercato e di farlo esattamente nei tempi richiesti.

L’acronimo MRP apparve nel 1965 e di lì in poi il metodo è stato soggetto a numerosi miglioramenti volti ad inglobare diversi aspetti del mondo industriale. Nel 1972 vennero integrati i vincoli capacitivi nella logica di calcolo, dando vita a quello che viene definito close-loop MRP. In seguito, nel 1979, furono aggiunti al metodo principi di contabilità, trasformando l’MRP nel manufacturing 2 3 resource planning o MRP II (Wight,1981). Infine, nel 1988 Ling e Goldratt iniziarono un processo che portò all’integrazione di altre funzioni aziendali con lo scopo di fornire un metodo più efficace per ricavare l’input per il calcolo dei record MRP, introducendo il concetto di sales and operations planning (S&OP).

Questa evoluzione dell’MRP II prese il nome di enterprise resource planning (ERP) e prometteva una migliore visibilità all’interno dell’intera organizzazione in modo da affiancare e sostenere il personale nei processi decisionali. Il 4 dizionario APICS definisce l’ERP come il quadro di riferimento per organizzare, definire e standardizzare il processo di business necessario per pianificare e controllare efficacemente un'organizzazione in modo che l'organizzazione possa utilizzare le proprie conoscenze interne per ricercare un vantaggio esterno. Un sistema ERP fornisce un'ampia banca dati di informazioni che include record di strutture di prodotto, archivi di costi e vendite, dettagli finanziari, analisi delle gerarchie di prodotti e clienti e dati transazionali storici e attuali.

O. W. Wight, MRP II: Unlocking America’s Productivity Potential. Omneo, 1981. 2 R. C. Ling, W. E. Goldratt, Orchestrating Success: Improve Control of the Business with 3 Sales and Operations Planning. Oliver Wight Limited Publications, 1988. APICS dictionary, 16 edition. APICS, 2020. 4 th 4

La visione di Orlicky era pionieristica, rivoluzionaria. Non si trattava di un semplice adeguamento dei metodi utilizzati in precedenza, ma di una radicale rivisitazione del modo in cui le operazioni di pianificazione venivano svolte. L’MRP ha cambiato radicalmente il mondo industriale e lo ha fatto in modo relativamente rapido. La rivoluzione rappresentata dall'invenzione del computer permise di scartare le vecchie tecniche che "fungevano da stampella e avevano al loro interno metodi di sintesi, superficialità e approssimazione, spesso basati su presupposti labili o piuttosto irrealistici, a volte forzando l’adattamento di 5 concetti alla realtà per permettere l'uso di una tecnica". (Orlicky, 1975)

Questa citazione diverrà fondamentale nel seguito del presente capitolo per capire come l’MRP stesso sia diventato incapace di soddisfare le aspettative del mondo industriale contemporaneo.

1.2. Logica di funzionamento della pianificazione tradizionale

Quando si parla di sistemi di pianificazione tradizionali, ciò che si intende è una struttura composta da una componente tattica, il Master Production Scheduling (MPS), e una parte operativa legata alle attività quotidiane, il Material Requirements Planning (MRP). L’impianto formato da questi due elementi sta alla base dei sistemi di pianificazione della maggior parte delle aziende attive nel mondo contemporaneo. In particolare, quasi l’80% delle aziende produttive che usano sistemi ERP per la gestione della propria supply chain implementano 6 anche il modulo dell’MRP (Ptak e Smith, 2018).

Ibid 5 C. Ptak, C. Smith, Precisely Wrong. Why Conventional Planning Fails and How to Fix it. 6 Industrial Press, 2018. 5

L’MPS è la componente tattica dei sistemi di pianificazione convenzionali, costituisce una sorta di dichiarazione di quanto l’azienda vorrà e sarà in grado di produrre nel medio termine. Di seguito viene riportata la definizione in lingua inglese di MPS data dal dizionario APICS:

“A line on the master schedule grid that reflects the anticipated build schedule for those items assigned to the master scheduler. […] It becomes a set of planning numbers that drives material requirement planning. It represents what the company plans to produce expressed in specific configurations, quantities and dates. The master production schedule is not a sales item forecast that represents a statement of demand. The master production schedule must take into account the forecast, the production plan, and other important considerations of backlog, availability of materials, availability of capacity, and management policies and goals”.

L’MPS esprime quindi il piano di produzione generale di uno stabilimento in termini di prodotti finiti, e lo fa su un arco temporale denominato planning 7 horizon, orizzonte di pianificazione (Orlicky,1975). Non rappresenta un segnale di domanda ma è la traduzione degli input derivanti dal mercato in un piano di produzione fattibile per il plant. L’MPS stabilisce quali prodotti finiti l’azienda vuole e deve produrre, in quali quantità e con quali tempistiche per poter soddisfare le esigenze dei clienti. L’orizzonte di pianificazione cui fa riferimento è determinato in base decisioni manageriali che conseguono dallo specifico contesto in cui l’azienda opera: più il prodotto realizzato è complesso, maggiori saranno i lead time necessari alla produzione; di conseguenza l’orizzonte di pianificazione si spingerà più avanti nel futuro.

La logica con cui l’MPS produce i piani di produzione è solitamente costruita sulla base di varie politiche aziendali quali la prioritizzazione di determinati layer di domanda e, ad esempio, considerazioni di carattere capacitivo riguardanti particolari vincoli di fabbrica. L’input dato in pasto all’MPS è un segnale di domanda che è determinato da una diversa funzione aziendale denominata sales and operations planning (S&OP), la quale elabora i fabbisogni del mercato su un orizzonte temporale più lungo e Ibid 7 6 solitamente a livello più aggregato. In ogni caso il segnale di domanda è composto sia da ordini effettivi già piazzati dai clienti, sia da domanda prevista con dedicati software di forecasting.

L’output generato dall’MPS diventa poi l’input per l’MRP, il quale converte il piano di produzione dei prodotti finiti nei fabbisogni dei singoli componenti presenti nelle distinte base. Anche in questo caso si riporta la definizione in lingua inglese fornita dal dizionario APICS:

“A set of techniques that uses bill of materials data, inventory data, and the master production schedule to calculate requirements for materials. It