Appunti Impianti meccanici

PROGRAMMA DI CALCOLO CRAFT E SCELTA DEL LAY-OUT OTTIMALE

Andiamo a parlare di una metodologia per l'ottimizzazione del layout. Finora abbiamo determinato un possibile layout, dividendo lo spazio a disposizione in vari reparti produttivi attraverso il metodo del diagramma dei rapporti tra i reparti. Ora tramite il METODO CRAFT, ovvero un metodo che prende in input la bozza di layout, riesce ad ottimizzare dal punto di vista dei costi e dei trasporti la disposizione dei reparti all'interno dello stabilimento.

Quando abbiamo pochi reparti non è necessario utilizzare particolari software o programmi, viceversa quando i reparti sono tanti abbiamo bisogno di questi aiuti.

CARATTERISTICHE ESSENZIALI DEL CRAFT:

• Programma migliorativo (non ci costruisce il primo layout, ma ci ottimizza il layout in input)
• Minimizzazione costo trasporto interno materiali (sposta i reparti tra loro cercando di minimizzare i costi)
• La distanza presa in considerazione è quella

1. tra i baricentri dei reparti misurata lungo coordinate rettangolari
2. ES: supponiamo tre reparti A, B e C. La distanza tra A e B è calcolata con valori rettangolari, questo significa che per andare da A a B il percorso che si deve fare è quello in blu. (il baricentro di C si trova in mezzo al segmento che unisce i baricentri dei due rettangoli composti e la sua posizione è legata al rapporto tra le aree)
3. Avere distanze rettangolari ci consente di dire che non tra i due percorsi in verde (da B a C) non vi è distinzione
4. Costo del trasporto: funzione lineare della distanza tra i baricentri dei reparti presenti
5. Ricerca il progetto ottimale attraverso modifiche sequenziali di posizione dei reparti
6. Lo scambio di ubicazione: solo per reparti della stessa area o con bordi in comune

DATI DI INGRESSO

• Lay-out iniziale
• Dati sul flusso dei materiali da un reparto all'altro (From to Chart)
• Costi unitari di trasporto (foglio origine -
destinazione dei costi unitari)
• Numero ed ubicazione dei reparti a posizione fissa
Ad esempio spostarmi tra LGV (laser guided veicol) della famiglia AGV (automated guided veicol) ha dei vantaggi poiché lavorano ininterrottamente, ma hanno degli svantaggi per via della tecnologia (ad esempio sono sensibili alla polvere a disturbi ecc.). Gli AGV hanno sensori e barre di sicurezza, vedono le distanze con persone e oggetti; spesso sono modificabili nel tempo, sia nel percorso che negli attrezzi di trasporto che utilizza (ad esempio forche telescopiche o bracci robotici di diverse dimensioni ecc.) comunque il costo sarà differente rispetto spostarsi con il carrello elevatore elettrico o a combustione interna ecc. Utilizzando sistemi di movimentazione diversi abbiamo un costo di movimentazione diverso.Il costo unitario del trasporto [€/km] sarà dato dal costo di acquisto spalmato su un monte ore effettivo di lavoro, tale monte ore va poi trasformato in km o m, poi vacolonne abbiamo i reparti, nelle celle inseriamo i costi totali di trasporto tra i reparti)o (sia nelle righe che nelle colonne abbiamo i reparti, nelle celle inseriamo i costi totali di trasporto tra i reparti considerando gli scambi di ubicazione)colonne abbiamo i reparti, all'interno matrice dei costi unitari di trasporto o delle celle mettiamo il costo/(distanza per unità di movimentazione) ad esempio €/(km pallet). È ovvio che i valori sulla diagonale di queste tre matrici siano sempre nulli. COSTO ANNUO DEI TRASPORTI FRA I REPARTI Date le tre matrici, il costo totale lo vado a calcolare come il prodotto tra queste tre matrici. La doppiasommatoria è dovuta poiché devo considerare sia il viaggio di andata che il viaggio di ritorno. S S7 s s C ∙ = ∙ ?[p [p [p[u pu@,9* ).:AA. @,9* µ-j∙a b∙ia b i j://* ://* µ- ).:AA.Z[R∥∥[C → ):+*9. ?@++: 1:ü@++: 89*- 1* =ℎ:91 a b[p RSSTo XLYT= → ):+*9. -:19.=. =*01. ,/.1:9. ?. 19:0P*91* a b[p ·to ·t? → ):+*9. -:19.=@ ?@++@ ?.01:/C: a b[p Z[R∥∥[o / → numero di repartio ESEMPIO Supponiamo di aver identificato questo layout iniziale, per prima cosa vanno calcolati i baricentri.

Seguito si va a determinare la FROM TO CHART.

Dopo di ché determiniamo la matrice delle distanze.

Assumendo dei costi di trasporto unitari simili per tutte le coppie di reparti si ottiene la seguente matrice dei costi totali.

(Per comodità si assume che all'interno dello stabile il sistema di movimentazione è lo stesso - questo implica che anche se non moltiplico per il costo la soluzione non cambia)

1020 è la funzione di costo totale di movimentazione.

Ora dobbiamo fare modifiche al fine di migliorare la situazione, la prima cosa che vado a fare è modificare A con B.

In questo caso non cambia la from to chart ma la matrice delle distanze si.

Essendo aumentata la funzione costo significa che la soluzione di scambiare A con B non è corretta.

Trovando varie combinazioni vediamo che quella che più conviene è lo scambio di B con D.

Nasce però un problema poiché il capannone iniziale aveva una forma diversa, di conseguenza...

dovrò aggiustare (se possibile). Ovviamente, se non possibile, non faccio questa modifica. Questo aggiustamento cambia la matrice delle distanze poiché il baricentro di D viene spostato, di conseguenza il costo aumenta un po' rispetto alla soluzione non aggiustata (in ogni caso risulta essere conveniente rispetto al caso iniziale). Partendo da questa soluzione, andremo ad effettuare nuovamente il processo, ad esempio spostando A con B (è un processo iterativo). Si andranno ad effettuare spostamenti fino a quando nessuno spostamento comporta una riduzione dei costi. OSSERVAZIONI: - CRAFT non è in grado di gestire tutti gli scambi possibili e pertanto non garantisce la individuazione dell'layout ottimo. (non tutti i reparti possono essere movimentati, ad esempio ci sono dei casi in cui dei reparti contrattamenti termici devono trovarsi vicino allo scarico ecc.) - La soluzione del problema è fortemente dipendente dal layout iniziale. (se do in input due layout diversi,

È possibile che si trovino delle soluzioni finali diverse) A seconda dell'input, per via di come lavora l'algoritmo potremmo ricadere in un minimo locale piuttosto che in un minimo assoluto.

Contesto: abbiamo ipotizzato diverse tipologie di layout possibile e dobbiamo scegliere quello più idoneo alla nostra situazione. Finora abbiamo visto il METODO CRAFT che ci aiuta a prendere questa decisione basandosi unicamente sulla minimizzazione dei costi di movimentazione.

Per definire il layout ottimale esistono anche altre metodologie:

C'è da dire che il metodo Craft è corretto ma tiene conto solo dei costi di manutenzione. Nelle realtà industriali vanno tenuti conto anche altri fattori, in altri casi non è conveniente utilizzare il metodo Craft ma è più conveniente utilizzare il criterio delle MATRICI MULTI-ATTRIBUTO.

SCELTA DEL LAYOUT OTTIMALE: METODO DELLE MATRICI MULTI-ATTRIBUTO

1. Lista pro e contro (vantaggi e svantaggi)

Classificazione delle alternative

Il metodo delle matrici multiattributo è un metodo generale che viene utilizzato tutte le volte in cui dobbiamo scegliere una soluzione tra più alternative e questa scelta si basa su alcuni indicatori di performance.

STEP 0 - Costituizione di un gruppo di lavoro

Il gruppo di lavoro sarà composto da persone come progettisti e operatori che si occuperanno di fare le scelte.

STEP 1 - Scelta del set di fattori

Scegliere i fattori ritenuti più significativi che facciano da indicatori di performance per quel layout. Ad esempio, si può preferire un layout rispetto ad un altro perché offre una maggiore facilità di espansione o una migliore adattabilità.

STEP 2 - Esprimere un giudizio per ogni alternativa

Per ciascuna alternativa di layout si esprime un giudizio con riferimento allo stesso fattore.

STEP 3 - Sommare i punti relativi a ciascun fattore

Si sommano per ogni layout i punti relativi a ciascun fattore e si verifica il massimo.

avrà un punteggio totale di 120.

Un altro aspetto da considerare è il peso, ovvero fattori diversi possono avere pesi diversi (ad esempio la facilità di supervisione può pesare di meno rispetto alla flessibilità del layout ecc.)

Il punteggio finale associato a ciascun layout sarà dato da:

P ∙ Ap

• P: Punteggio pesato totalizzato dal progetto alternativo j-esimo
• Ap: numero di fattori (per il peso solitamente prendo un totale di 100 punti da distribuire tra i vari fattori)

I fattori sono indicati nella prima colonna, mentre nella seconda colonna ci sono i rispettivi pesi. Nelle colonne successive ci sono i giudizi per ogni layout (L1 layout 1, L2 layout 2)

Ad esempio, per il layout 2 nella comodità ho assegnato un giudizio pari a I, che avrà il valore di 2 punti, moltiplicato per il rispettivo peso otterrò 40.

Facendo la sommatoria, avrò che il layout 1 avrà un punteggio totale di 110, mentre il layout 2 avrà un punteggio totale di 120.

possibile che ci siano anche dei ricavi derivanti dal nuovo layout. In base a questi dati, si potrà determinare se il nuovo layout è economicamente conveniente o meno. Per quanto riguarda il metodo delle matrici multiattributo, esso permette di valutare diversi criteri o attributi per determinare il ranking tra i vari layout. Questo metodo è più qualitativo e meno quantitativo rispetto al metodo del craft. Viene utilizzato anche in altri contesti, come ad esempio nella scelta del fornitore o nei concorsi pubblici. In conclusione, per valutare il layout ottimale si possono utilizzare diversi approcci, tra cui l'analisi economica e finanziaria e il metodo delle matrici multiattributo.