Appunti delle lezioni - Programmazione e controllo della produzione, Gisario

Programmazione e controllo della produzione

Schedulazione delle attività

Le esigenze definite dal tetraedro devono essere coerenti con le esigenze della produzione. Devo schedulare le attività, cioè organizzarle in modo tale da soddisfare un imminente specifico. Si cerca di sequenziare bene la produzione in modo da ridurre al minimo i tempi morti. La programmazione segue un andamento dall’alto verso il basso. Prima definisco cosa quando e quanto a livello di medio-lungo periodo. Il livello tattico stabilisce come è opportuno assegnare le risorse disponibili per quei particolari obiettivi. Poi c’è il livello operativo, dove si devono rispettare i tempi indicati. Il controllo va inteso sia nei tempi che devono essere rispettati sia nella qualità. È un controllo duale.

• Grandezze macroscopiche: dall’impianto al reparto
• Grandezze microscopiche: dal reparto alla macchina

Qualità del processo e del prodotto

La qualità può essere analizzata sotto diversi aspetti. Gli impiantisti guardano la certificazione ISO dell’impianto, noi la qualità la osserviamo su due fronti:

1. Processo
2. Prodotto

Quando guardiamo il processo devo garantire che le fasi della programmazione di cui prima con riferimento ai vari livelli si affidino a degli impianti che soddisfino la quantità richiesta, capacità produttiva coerente con le quantità definite, che quindi sia stato ottimizzato in termini di parametri di lavoro. Quando effettuo il controllo esso deve garantire che ci sia stabilità di processo e capacità di processo. Stabilità di processo significa che una volta definiti i parametri della produzione questi debbano essere sempre gli stessi, ovvero le macchine devono essere in grado di produrre sempre agli stessi ritmi (quindi devo gestire il cambio utensile, manutenzione ecc). In sostanza devo rendere il modo di produrre stazionario.

Capacità di processo si intende il fatto di andare a realizzare l’oggetto con quelle specifiche, quindi realizzare pezzi non difettosi. Un processo ha capacità nel momento in cui produce meno del 3 per mille difettosi. La capacità di processo viene ad essere definita facendo riferimento ad un processo che ha distribuzione normale, cioè fissate delle specifiche di qualità la distribuzione gaussiana deve essere compresa tra quelle specifiche. La slide riassume quello che noi andremo a fare.

• Dovremo dare delle specifiche del prodotto a seconda delle esigenze (in termini di qualità), fase di progettazione del prodotto.
• Progettazione del processo produttivo sulla distinta base, che tipo di materiale, quanto, che tipo di impianto, come lo lavoro.
• Devo dimensionare poi i lotti di produzione e aggregare la produzione di tutti i codici, quindi schedulare la produzione.

Sistema aziendale e produzione

Lo schema rappresenta le varie fasi di un sistema aziendale (produttivo e non). Schema circolare chiuso, vede come punto di inizio e di arrivo il cliente finale.

1. Progettazione – il cliente finale è preso in considerazione da subito, si definisce il prodotto finito sulla base delle indicazioni fornite dal cliente stesso (dirette o indirette provenienti da indagini di mercato in cui si cercano di capire le esigenze comuni, oppure si ha un rapporto diretto col cliente che ci chiede cosa vuole). La prima fase si completa attraverso delle sottofasi:
   • Definire l’oggetto in termini di forma prestazioni, materiali ecc.
   • Progettazione di dettaglio con realizzazione di disegni tecnici, in cui si definisce in ogni sua parte, ovvero si arriva a produrre per esso una distinta base (materie prime, semilavorati, componenti ecc).
   • Progettazione della sequenza di lavorazioni, definire il ciclo di lavorazione.
   • Tutto verrà conservato in un edificio posto a valle.
2. Approvvigionamento di materiali e/o componenti – esaminare le disponibilità nel sistema produttivo e integrare con ciò che ci manca per garantire che le macchine siano sempre operative. Questo si basa sulle logiche di gestione della produzione MRP relativa al fabbisogno dei materiali. Magazzini di componenti o di materie prime.
3. Produzione – devo avere un piano di produzione che viene definito a livello strategico, viene definito da chi sta al vertice del sistema produttivo e sa quali e quante sono le richieste in un arco temporale definito. Organizzazione delle varie fasi produttive. Qualunque sistema produttivo può prevedere entrambe le fasi sotto, ma potrebbe darsi che ce ne sia una sola delle due. Due fasi:
   • Fabbricazione – tutte le operazioni che operano un cambiamento di qualche caratteristica (di forma, di proprietà termiche, meccaniche, chimiche ecc).
   • Assemblaggio – assembliamo tutte le volte che procediamo con l’unione di due o più elementi (per via termica, saldature, via meccanica con bulloni e viti, via chimica con l’incollaggio ECC). Anche qui abbiamo dei magazzini, abbiamo dei componenti e otteniamo dei prodotti quasi completamente definiti, nell’assemblaggio otteniamo il prodotto finito.
4. Fase di distribuzione – o consegno allo specifico cliente oppure ho un certo sistema di distribuzione (con dei punti di smistamento sul territorio).
5. Cliente finale

I magazzini creati al termine di una fase servono a disaccoppiare le varie fasi tra di loro. Questo disaccoppiamento è necessario perché i tempi relativi ad ogni fase non sono identici, non è tutto sincronizzato. Separo le varie fasi per non creare dei tempi di attesa che non dovrebbero esserci.

Classificazione dei sistemi di produzione

Modalità con cui si risponde alla domanda di mercato Primo criterio distingue i sistemi produttivi in funzione di come l’azienda risponde alla domanda di mercato. Due modi:

1. Propongono il prodotto finito, studi di mercato, si propongono come qualcuno che porta qualcosa di nuovo sul mercato, che fornisce prima degli altri un prodotto non esistente sul mercato. Si dice operare a catalogo, sono prodotti standard (uguali per tutti) ma il cliente sulla base di questo catalogo sceglie, crea l’esigenza.
   • Potrei produrre su catalogo su previsione, magari rimarranno tanti prodotti invenduti, in questo caso decido sia l’oggetto sia le quantità.
   • Posso produrre a catalogo su ordinazione, cioè io definisco l’oggetto (settore dell’arredamento), ma lo produco solo su ordinazione, queste aziende possono distinguersi su catalogo a previsione o catalogo a ordinazione.
2. Ci sono aziende che offrono la propria competenza per fare una certa cosa, produzione su commessa, si hanno i macchinari disponibili, sistemi produttivi che offrono la competenza, non propongono un oggetto ma lo costruiscono come è stato concordato col cliente. Unico prodotto o una certa quantità di prodotti con certe caratteristiche fornite dal cliente. Prodotti su commessa:
   • Caratterizzati, base produttiva ripetitiva, magari ho degli stampi.
   • Differenziati, prodotti singoli, li faccio una volta sola.

Delivery to order: consegno solo su ordinazione. Posso prevedere sia la forma dell’oggetto sia le quantità, allora faccio tutto su previsione, poter essere DTS (delivery to stock). Succederà che il cliente arriva nel punto di vendita e trova l’oggetto che pensa di desiderare (è un desiderio indotto), il tempo di consegna al cliente è nullo. Le aziende che lavorano a catalogo su previsione non fanno attendere il cliente, si organizzano la produzione e non hanno problemi con le scadenze. Hanno magari come unica scadenza il semestre e sono organizzati così. DTO delivery to order definisce l’oggetto e lo produce ma lo fornisce solo su ordinazione, il tempo di attesa del cliente è dovuto alla fase di spedizione (sistema produttivo che li ha disponibili nel magazzino ma li fornisce su richiesta). Man mano che andiamo a ritroso aumentiamo il tempo di attesa del cliente per avere il suo bene. ETO ci metterà il tempo maggiore per consegnare il bene al cliente. Questo comporta che man mano che aumentiamo una fase che si farà su richiesta dovrò essere tanto più abile ed essere veloce nel produrre (devo ridurre al minimo tutti i tempi morti).

Modalità con cui si realizza il volume produttivo Flusso produttivo è ciò che entra a monte ed esce a valle

• Se a valle esce sempre lo stesso prodotto allora ho una produzione continua, allora posso dire che opero a flusso se ho sempre lo stesso ingresso e sempre la stessa uscita.
• A lotti, per un certo tempo prevedono un ingresso con una certa uscita, poi può cambiare sia l’ingresso che l’uscita. Continuità c’è ma intanto che realizzo il quantitativo richiesto per quel prodotto. Produzione a reparti
• Commessa singola, faccio un prodotto finito

Modalità con cui si ottiene il prodotto finito

• Per processo
  • Sistema produttivo in cui i materiali a monte vengono trasformati e sono irriconoscibili a valle, non più separabili nelle sue componenti.
  • Si prevede solo la fase di produzione.
  • Di solito processo obbligato, la modalità di realizzazione (ciclo di lavorazione obbligato) è sempre la stessa.
• Per parti
  • A valle possono essere separati e in parte anche riciclati (separare i vari materiali costituenti).
  • Si prevede la fabbricazione e l’assemblaggio.
  • Il ciclo di lavorazione varia in base al prodotto finito.

Quindi ho 36 potenziali sistemi produttivi, alcuni sistemi produttivi possono organizzare la loro produzione facendo riferimento a più delle negli assi della figura precedente.

Matrice di classificazione delle modalità di produzione

Per processo si parla di prodotti dimensionali perché di solito il prodotto viene venduto facendo riferimento alla dimensione (volume, lunghezza, peso, perché di solito sono prodotti come calcestruzzo, metallo, stoffe ecc). Produzione intermittente: la parte, cioè l’unità integrale viene ottenuta con un ciclo di lavorazione che è sempre lo stesso finché produco parti di quel lotto, ma poi verrà interrotto. Produzione discontinua è continua a tratti, si parla sempre di lotti. Produzione a flusso sempre per lo stesso prodotto, se per parti è ripetitiva, la macchina non viene interrotta fa sempre la stessa cosa, se per processo continua.

Job shop troviamo un insieme di macchine in grado di essere specializzate per una certa produzione. Sono macchine generiche che possono fare un’infinità di lavorazioni. Dobbiamo prevedere un certo sistema di attrezzaggio. Macchine utensili per reparti. Non è detto che io le utilizzi tutte, le devo specializzare per quello specifico prodotto, devo prevedere quindi dei tempi di attrezzaggio. Le celle anche esse vanno specializzate.

• Celle in serie svolgono funzioni in sequenza sulla linea.
• Celle in parallelo vengono ad operare su prodotto nella stessa maniera se devo produrre tante unità o in maniera diversa, ognuna lavora per conto proprio. Questo è riferito ad un processo per parti.

Linee discrete, linee monoprodotto, ho tutta la linea dedicata e ne realizzo in volume elevatissimo. Posso andare a modificare leggermente questo prodotto e quindi andrò ad utilizzare quella linea per un multiprodotto. Cioè ci faccio dei prodotti finiti che però sono simili come lavorazione.

Differenze tra job shop e linee discrete

Reparto organizzato per far esportazione di truciolo (vi è un tornio, una fresatura, trapano, forno, rettificatrice per fare asportazioni più controllate per la finitura superficiale, fase di collaudo, assemblaggio). Ipotizzando di avere queste macchine posso realizzare per esempio due prodotti A e B che hanno un diversa sequenza di lavorazione. Il ciclo A non impiega tutte le macchine del reparto ma solo alcune. Cicli di lavorazione diversi.

Indifferentemente dal ciclo devo calcolare il lead time di produzione.

• Tempo di attesa del materiale davanti alla macchina, tempo di coda.
• Tempo di attrezzaggio, sono macchine generiche che devono essere specializzate per una certa lavorazione.
• Tempo di lavorazione sulla macchina.
• Tempo di movimentazione da una macchina ad un’altra, il lotto sosta fino a quando non è tutto terminato attende a valle della macchina per essere spostato alla nuova macchina.

La produzione a reparti è una produzione che è contraddistinta dal fatto che in questi reparti ci posso lavorare più lotti, ho il prodotto finito A, ho il B, anche per questo magari ne realizzo un certo lotto, questi lotti riferiscono a cicli di lavorazioni differenti, nel momento in cui questi intercettano le stesse macchine chi va prima? Si creano dei tempi di attesa per via della specializzazione (attrezzaggio) della macchina. Vale il concetto di unitarietà del lotto, cioè nel momento in cui entra la prima unità di quel lotto devo necessariamente lavorare tutto il lotto, solo dopo potrò fermare la macchina riattrezzarla e fare il lotto successivo. Vi è anche un tempo di attesa per i pezzi di un lotto, prima o dopo la macchina, il lotto si sposta intero, quando sposto sposto tutto il lotto insieme. Questo non avviene in un impianto in linea, le macchine sono in successione, ci sono dei nastri trasportatori è tutto avviene in sequenza, posso trovare i pezzi del lotto che si trovano contemporaneamente su più macchine. Il sistema di riduzione per reparti ha dei tempi necessari per la produzione abbastanza importanti.

Nell’esempio ci viene fornita la sequenza delle operazioni. Il materiale non è già disponibile a monte dell’impianto quindi vi è un’emissione dell’ordine e fase di trasporto dallo stabilimento di materie prime e l’impianto.

Lead time in senso assoluto da quando mi arriva la richiesta dal cliente a quando consegno, lead time di produzione tempi iniziali di ingresso materiali nell’impianto, lavorazione, uscita. Se facciamo tempo totale di produzione sul tempo ciclo abbiamo circa 9 come valore, che è un indicatore importante INDICE DI FLUSSO. Ci dice che più o meno dobbiamo impiegare 9 giorni per esempio se la lavorazione la facciamo effettivamente in un giorno, tutto il resto è un tempo inattivo che non porta valore aggiunto.

Lot splitting

Prima abbiamo parlato di lotto rigido, ma il lot splitting esiste nel reparto job shop per gestire emergenze, ritardi, perché andiamo a ridurre le attese. Se da un lotto definito andiamo a suddividerlo in due sottolotti uguali abbiamo una riduzione dei tempi di attesa che tutte le unità vengano lavorate. Questo però genera disordine nel sistema produttivo, si genera l’overlapping (lotto su più macchine). Per semplicità ipotizziamo tempi di attesa nulli, macchine libere. Impiego 162 ore se faccio valere l’unitarietà del lotto. Se divido il lotto sono in un sistema discreto, ho dei sistemi di trasporto automatizzati perché il percorso è obbligato, allora posso parlare di lavorazione a pezzo singolo non a lotto, è l’impianto che lavora il lotto non la macchina. Il tempo di riduce perché si eliminano alcuni tempi di attesa e i tempi di movimentazione.

Produzione in linea

La produzione in linea può essere distinta a seconda di 4 variabili:

1. Direzione di lavorazione
   • Monodirezionale
   • Bidirezionale
2. Ciclo di lavorazione
   • Fisso
   • Variabile
3. Numero di prodotti che può essere ottenuto dalla linea
   • Monoprodotto
   • Multiprodotto
4. Modalità produttiva
   • A produzioni successive
   • Produzioni mixate (solo per le multiprodotto)

Se faccio riferimento alla monoprodotto tempo di attrezzaggio elevato, ma se ho produzioni successive cambio gli stampi, è più oneroso, per mix di prodotto ci sono piccole cose da cambiare (colore vernice ecc), produzione mixata stesso prodotto ma con alcune caratteristiche differenti.

Se il ciclo è variabile ma la direzione è fissa sarà una multiprodotto ma con bypass. Se cambiano anche la direzione abbiamo la multiprodotto con backtracking, possiamo permettere delle rielaborazioni (si torna su una macchina già usata).

Produzioni successive e produzioni mixate

Quando facciamo riferimento alla produzione successiva tipicamente è perché la riconfigurazione dell’impianto è onerosa, quindi si fa prima tutto il lotto e poi si avvia la produzione di altri lotti. Nella mixata abbiamo configurazioni meno impegnative. Se in un mese devo produrre un certo numero di A B C allora posso compatibilmente con la facilità di riconfigurare l’impianto posso accorciare i tempi di consegna, posso ragionare ad esempio non su base mensile ma settimanale, devo garantire che le proporzioni richieste per il mix vengano mantenute. Vado a dividere i pezzi per le 4 settimane del mese, così non ho scorte perché quello che produco lo consegno subito. Lo stesso discorso può valere anche su base giornaliera. Definisco quindi un tempo elementare (che dipende dalla lunghezza del tempo ciclo).

Intermittente presuppone che si lavori a lotti, la ripetitiva presuppone lavoro a flusso di prodotti. Distinguiamo il tipo di sistema produttivo intermittente job shop o a celle, ripetitiva discrete. In termini di percorso materiali nel job shop non vi è un...