Appunti esame Produzione, qualità e sostenibilità

PRODUZIONE, QUALITA’ E SOSTENIBILITA’

Precedentemente, questi concetti erano meno considerati; sono divenuti importanti a partire dagli anni ’70.

Il concetto di sviluppo sostenibile viene coniato nel 1987.

Primo concetto

Il sistema di produzione è un meccanismo complesso che mira a ottimizzare l'uso delle risorse per ottenere

risultati efficienti e soddisfare le esigenze del mercato. Bisogna essere efficaci ed efficienti:

• L’efficacia: è la capacità di raggiungere un obiettivo prestabilito;

• L’efficienza: è la capacità di raggiungere un obiettivo prestabilito, riducendo costi e migliorando il

lavoro. Fa riferimento alla quantità di risorse impiegate per raggiungere gli obiettivi dell’azienda.

Cosa include un sistema di produzione?

Esso comprende tutte le risorse, le persone, le tecnologie e le strutture necessarie per trasformare gli input

(materie prime, energia, informazioni e lavoro) in output (prodotti o servizi). Include anche la gestione e

l'organizzazione del flusso produttivo.

Il sistema di produzione è quindi l'intera struttura e organizzazione della produzione, che deve essere

progettata, monitorata e migliorata per raggiungere l'efficienza ottimale. Pensiamo, ad esempio, ad un impianto

industriale che produce automobili, con le sue linee di assemblaggio, la catena di approvvigionamento, gli

operai, i robot, i macchinari e le strategie di gestione.

Qual è la differenza tra il processo e il sistema di produzione

Il processo di produzione si riferisce alle operazioni tecniche specifiche che trasformano gli input (materie

prime, energia, lavoro) in output (prodotti finiti o semilavorati).

Queste operazioni coinvolgono una sequenza di fasi ben definite, che possono includere trattamenti fisici,

chimici o meccanici, a seconda del tipo di produzione.

Ad esempio, nella produzione di un'auto, il processo di produzione può includere il taglio dei metalli, la

verniciatura della carrozzeria, il montaggio delle parti meccaniche e l'installazione degli interni.

Qui manca la parte dell’organizzazione, in quanto si tratta esclusivamente della tecnica di produzione.

Definizione

Il processo di produzione rappresenta un sottosistema del sistema di produzione, che si è evoluto poiché c’è

stata una trasformazione dal punto di vista tecnologico (come ad oggi la tecnologia 4.0), economico e sociale.

Il contesto sociale è cambiato.

Queste trasformazioni hanno introdotto nuove tecnologie e metodologie, migliorando la produttività, ovvero

la quantità di prodotti realizzati nel minor tempo possibile, e l’efficienza, ossia riuscire ad ottimizzare

riducendo i costi e migliorando il lavoro.

Il processo di produzione rappresenta un sottosistema fondamentale all'interno di un sistema di produzione più

ampio, che include anche aspetti gestionali, logistici e organizzativi. Il processo di produzione è dunque la

parte operativa e tecnica del sistema di produzione globale, focalizzato sulla trasformazione efficiente degli

input in output utilizzando risorse tecnologiche e umane.

L’EVOLUZIONE DEI SISTEMI DI PRODUZIONE

I sistemi di produzione, a seguito della trasformazione tecnologica, economica e sociale avvenuta nel corso

della storia, si sono evoluti. Ogni fase di sviluppo ha introdotto nuove metodologie e tecnologie, migliorando

la produttività, l'efficienza e l’organizzazione del lavoro.

Macro-stadi evolutivi 1

FASE 1. La Produzione Artigianale (o fase preindustriale)

• Periodo: È il sistema produttivo che ha dominato il mercato fino al XVIII secolo, per poi arrivare al

Sistema produttivo tradizionale e poi a quello del Sistema produttivo avanzato.

In questo periodo si verifica la Rivoluzione Industriale fino al XVIII secolo, la cosiddetta fase

preindustriale.

Caratteristiche:

• La produzione artigianale era svolta a livello domestico o in piccole botteghe, realizzando prodotti

personalizzati su richiesta del cliente.

• Ogni prodotto era fatto su misura, e la variazione dei prodotti era alta poiché dipendeva dall'abilità

dell'artigiano.

• Questo sistema si caratterizzava per l’utilizzo di strumenti manuali e tecnologie semplici.

• Produzione su commessa: si produceva solo su richiesta, quindi i volumi erano ridotti.

Elementi chiave:

• Mancanza di standardizzazione.

• L'economia locale dominava, e le tecnologie avanzate erano quasi assenti.

Limiti principali:

• Bassa efficienza: poca produzione con elevati costi;

• Tempi di produzione lunghi.

• Scarsa divisione del lavoro, se non nulla.

Transizione verso la produzione industriale: A causa delle necessità crescenti della società e dell'espansione

dei mercati, la produzione artigianale non era più sufficiente a soddisfare la domanda crescente di beni.

FASE 2. La Rivoluzione Industriale: avvento della meccanizzazione

Nel corso del 700 ci fu una transumanza delle campagne alle città, portando un aumento delle richieste dei

prodotti. La produzione artigianale non riusciva più a sostenere le richieste, fino all’introduzione della

macchina a vapore, che portò al fenomeno della meccanizzazione, sostituendo l’uomo con le macchine.

Le macchine possono lavorare in modo continuo rispetto all’uomo, rispondendo all’aumento costante della

domanda.

• Periodo: fine XVIII - XIX secolo.

Caratteristiche:

• La meccanizzazione ha introdotto macchine che sostituivano il lavoro manuale, specialmente nel

settore tessile, nelle fonderie e nella lavorazione del metallo.

• La macchina a vapore (James Watt, 1769) ha alimentato le prime fabbriche.

• La produzione si è spostata da piccole botteghe a fabbriche centralizzate, dove si iniziò a produrre su

larga scala.

Innovazioni:

• Sviluppo della chimica industriale, ad esempio nella produzione di colori e metalli.

• Avanzamenti nella lavorazione del ferro e acciaio (processo Bessemer).

• Divisione del lavoro: L'introduzione di concetti come la specializzazione delle mansioni (Adam Smith)

ha aumentato la produttività, creando una chiara separazione tra lavoratori e macchinari.

Con questa introduzione nascono le prime industrie per sostenere l’aumento della domanda. Con la

concentrazione industriale nasce l’imprenditore (anticipa il capitale e si assume le responsabilità) e un nuovo

modo di gestire il lavoro, e anche la figura dell’operaio salariato, quasi specifico.

L’obiettivo del mercato è quello di produrre sempre più, fronteggiando i prezzi elevati riducendo così i costi

di produzione. 2

I risultati ottenuti portano a:

- Maggiore efficienza, riduzione costi unitari;

• Nascono i mercati globali, grazie alla produzione su larga scala e alla disponibilità di beni.

Criticità:

- Condizioni di lavoro pessime, mancanza di sicurezza.

- Inquinamento ambientale dovuto al carbone e all'industrializzazione non regolata.

Impatto sociale:

- la Rivoluzione Industriale ha trasformato non solo l'economia, ma anche la società, con la crescita

delle città industriali, il lavoro di massa nelle fabbriche e la nascita di una nuova classe sociale: gli

operai industriali.

La chiave di svolta è data da una nuova fonte energetica: l’energia elettrica, usata per alimentare la

produzione.

Nasce un vincolo di localizzazione forzata, superato grazie all’energia elettrica, che permette alle macchine

operatrici possono essere lontane dalle macchine matrici.

Tutto ciò apre la strada al Fordismo, con la produzione di massa nel XX secolo fino agli anni ’60 inizi anni

’70.

FASE 3. La Produzione di Massa: Il Fordismo

• Periodo: Inizio del XX secolo, fino agli anni ‘70.

Ford intuisce l’introduzione della catena di montaggio, ovvero la possibilità di svolgere i processi in ordine

da una stazione ad un’altra (altra sua intuizione), riducendo i tempi di produzione. Questo porta all’alienazione

degli operai per via delle attività ripetute, anche se erano pagati abbastanza da poter acquistare le stesse

macchine che producevano, ma anche alla scarsa flessibilità: i sistemi di produzione erano rigidi, con poche

possibilità di adattamento a nuove esigenze del mercato.

Standardizzazione dei prodotti: I prodotti erano tutti uguali e realizzati su larga scala, abbattendo i costi di

produzione.

Ford intuisce anche l’introduzione della produzione in serie intercambiabile, con una perfetta

standardizzazione delle parti componenti del prodotto.

Si inizia ad usare la manodopera de specializzata; con quel prezzo si potevano realizzare altre produzioni,

soprattutto durante la Seconda guerra mondiale, perché non richiedeva particolari competenze e poteva essere

eseguita da chiunque.

Principi scientifici:

- Taylorismo: La gestione scientifica del lavoro (Frederick Taylor) ha introdotto l'analisi del tempo e

dei movimenti, ottimizzando i processi produttivi.

- Economia di scala: I grandi volumi riducevano i costi unitari, facilitando la produzione in massa.

Il Fordismo ha portato a:

- Un aumento ancora più elevato dei prodotti;

- Maggiore standardizzazione.

Tutto è andato bene fino a quando il consumatore si accontentava, ma questo sistema è stato travolto dalle

richieste particolari dei clienti.

FASE 4. La Produzione Flessibile e Automazione: avvento del Toyota Production

System

Le aziende iniziano ad affrontare il dilemma della produttività: essere flessibili e adattarsi ai cambiamenti

della domanda.

Per sopravvivere, era necessario diventare flessibili. Ma come si fa? Bisogna avere gli apparati di

automazione flessibile, introdotto da Toyota. 3

• Periodo: Dagli anni ’70 in poi.

Le aziende Giapponesi hanno deciso di produrre a piccoli lotti, massimizzando le economie di gamma o di

varietà. Qui le economie si raggiungono riducendo i costi di set-up, costi di riattrezzaggio di produzione,

necessari ad esempio per cambiare le componenti dei macchinari.

Le aziende giapponesi, e in particolare Toyota, hanno introdotto il concetto di produzione flessibile, adattando

i sistemi di produzione per rispondere rapidamente alla domanda di mercato. Il Toyota Production System

(TPS) ha portato alla nascita della Lean Production. Riduce gli sprechi, ottimizza le risorse e si basa sul

miglioramento continuo dei processi, come il modello Kaizen.

Nasce il Just in time, che adotta un’ottica pull, anziché push. Questo sistema risponde ai cambiamenti delle

richieste della domanda, evitando l’aumento delle scorte, producendo solo nel momento in cui c’è

effettivamente la richiesta di un prodotto. In questo modo si riducono le scorte polmone. Oggi, tutte le aziende

adottano questo metodo, ragionando secondo il principio “produco solo quando serve”.

Si usa un metodo Kamban del just in time.

Innovazioni:

- Introduzione di robot industriali nelle linee di produzione (robot KUKA, 1973).

- Automazione dei processi con macchinari a controllo numerico (CNC).

Risultati:

- Maggiore flessibilità, personalizzazione dei prodotti.

- Riduzione dei costi di inventario e di spazio magazzino.

Criticità:

- Richiede un'alta coordinazione tra fornitori e produzione.

- Rischi elevati in caso di interruzioni nella catena di approvvigionamento.

MA COSA SIGNIFICA AUTOMAZIONE?

Significa avere un sistema produttivo fondato interamente su un ciclo produttivo automatico.

Alla base dei sistemi automatici di produzione c’è il concetto di COMANDO AUTOMATICO: comando che

permette alle macchine di autoregolarsi.

PRINCIPIO DI RETROAZIONE: Qualsiasi deviazione della quantità sottoposta a regolazione, rispetto al

valore desiderato, determina l’entrata in funzione del regolatore che agisce in modo da eliminare la deviazione.

→

Automazione industriale sostituiamo l’uomo nella fase di controllo

L’automazione si verifica quando l’intero ciclo di produzione è automatico, senza la necessità di utilizzare la

forza-lavoro dell’uomo. Si basa su un ciclo di produzione controllato da comandi automatici, che sfruttano il

principio del feedback. Ciò significa che, nel momento in cui si verificano cambiamenti rispetto a quanto

programmato, il sistema reagisce automaticamente per adattarsi. Un esempio di congegni di automazione

industriale è il termostato: quando raggiunge la temperatura prestabilita, si blocca.

Nei limiti dell’automazione, l’uomo interviene principalmente per i controlli. Tuttavia, il progresso ha

permesso alle macchine di autocontrollarsi tramite altre macchine. Un esempio sono le MUN (macchine

utensili a controllo numerico); si tratta di macchine tradizionali dotate di un controllo numerico, ovvero un

sistema di codificazione che permette la modifica delle parti mobili.

Distinguiamo l’automatismo, ovvero l’impiego di macchine aromatiche all’interno del ciclo di produzione,

mentre l’automazione rappresenta una forma più piena, completa.

L’automazione implica tre tecniche: 4

Un vantaggio delle macchine a controllo automatico erano i tempi di produzione, ma presentavano alcuni

problemi, oltre l’usura. Uno di questi era il rallentamento della produzione per cambiare la macchina. Per

risolvere questo problema, si è pensato di utilizzare dei collaboratori automatici, ossia delle macchine.

Stadi evolutivi

: MU | CN Nastro perforato PRIMO STEP

DNC Calcolatore centrale SECONDO STEP

CNC microchip TERZO STEP

Secondo step Terzo step

In questo passaggio, l’ unità di controllo delle In questo stadio, il calcolatore viene inserito

singole macchine, legge e se ci sono deviazioni direttamente nella macchina.

blocca la macchina. La riprogrammazione della macchina può avvenire

offline, ossia dall’esterno, senza dover

interrompere la produzione.

Si tratta di macchine computerizzate.

Ciclo produttivo automatico

È possibile utilizzare lo stesso impianto di produzione per realizzare prodotti diversi, semplicemente

riprogrammando le macchine.

Le diverse forme di automazione

Automazione del controllo di processo Automazione della produzione per parti

È una caratteristica dei processi con flusso continuo di È un processo di produzione che può avvenire in modo

prodotti in entrata e in uscita, basata su una produzione diverso nel tempo e nel luogo, come nel settore

standardizzata. automobilistico e in quello dell’elettronica.

È un processo che non si forma mai nei settori di base, come

quello chimico e petrolifero. In questo caso, i lotti di produzione sono più piccoli perché

Il prodotto non cambia, ma varia la quantità richiesta dal non c’è la standardizzazione.

mercato (questo rappresenta un problema: se si accumula

invenduto, ci saranno dei costi aggiuntivi). L’automazione, identificata con l’applicazione di tecnologie

Il sistema di produzione è a ciclo chiuso: il prodotto è sempre meccaniche, elettroniche e informatiche alla produzione

lo stesso e, in caso di deviazioni, c’è un effetto sulla causa. industriale, può essere:

Si valutano la velocità dei procedimenti, come ad esempio la 1. Rigida;

temperatura. 2. Programmabile;

L’automazione in questo contesto regola la velocità di 3. Flessibile: oggi siamo in questa forma.

produzione e le quantità prodotte. 5

1. Automazione rigida

L’automazione rigida si ha quando «la sequenza nell’esecuzione delle operazioni è fissata dalla configurazione

dell’impianto» Es. linee di assemblaggio automatico.

È la logica evoluzione della meccanizzazione della produzione e dell’organizzazione tayloristica del lavoro.

In un ciclo di produzione utilizzo macchine che hanno la capacità di autoregolarsi, sfruttando degli automatismi

industriali, ma non rendo ancora il ciclo completamente automatico, o quanto meno mettendo tutte le macchine

in ordine e organizzate in modo tale da non essere toccate dall’uomo.

2. Automazione programmabile

Si parla di macchine a controllo numerico, è un sistema di codificazione di tipo matematico che legge le

istruzioni presenti nella macchina. Tuttavia, ci sono delle criticità:

• L’usura della lettura ciclica della macchina: per affrontarla, è necessario bloccare la macchina,

causando dei cali di produzione.

Questo problema è stato superato con l’introduzione delle macchine utensili a controllo computerizzato (CNC),

rese possibili grazie all’invenzione del microchip. Con le CNC, non è necessario interrompere la macchina; si

può intervenire offline, ossia dall’esterno, senza ridurre la produttività.

Obiettivo: conciliare il requisito della produttività con quello della flessibilità.

3. Automazione flessibile

L’automazione flessibile utilizza, oltre le CNC (introdotte negli anni ’70), anche i robot industriali, come i

sistemi di movimentazione e magazzinaggio automatici. In una forma più complessa, impiega sistemi flessibili

di produzione (FMS è un modo diverso di organizzare i reparti di produzione).

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Negli anni ’70 il mercato è cambiato poiché la domanda di sostituzione si è evoluta: i consumatori hanno

iniziato a fare richieste specifiche sui prodotti da acquistare. Le aziende, per adattarsi, hanno dovuto investire

per soddisfare tali esigenze. Oggi questa flessibilità è fondamentale, altrimenti si rischia di essere esclusi dal

mercato.

I principali apparati per l’automazione della produzione per parti

L’integrazione di questi apparati per mezzo di un elaboratore, attraverso il quale viene programmato il sistema

e controllato il processo, dà origine a sistemi, più o meno complessi adatti a produrre pezzi differenti di una

stessa famiglia con lotti di dimensione variabile e sequenza qualunque, chiamati sistemi flessibili di produzione

(FMS).

2. I robot industriali

I robot industriali, come i bracci meccanici, op