Appunti lezioni Impianti industriali e sicurezza sul lavoro

I SISTEMI PRODUTTIVI

01.01

Compito dell’industria manifatturiera è la trasformazione dei beni (materie prime) al fine di aumentarne il

valore. Si definisce quindi produzione un processo di trasformazione chimica, fisica, meccanica di un input

in un output. Tale trasformazione deve attribuire o aumentare il valore dell'oggetto dal punto di vista

dell'utilizzatore e avviene utilizzando appositi impianti industriali.

L’attività industriale deve:

• Inserirsi in un piano di sviluppo del paese

Risultare conveniente per la collettività e per chi opera per l’azienda

•

• Perseguire il miglioramento degli obiettivi economici e qualitativi.

Rispettare l’ambiente

• e salvaguardare la sicurezza dei singoli e della collettività (eco-compatibilità)

L’impianto industriale è un complesso di macchine, apparecchiature e servizi atti a permettere la

all’interno di un’impresa o

trasformazione di materie prime o derivati in prodotti finiti. Esso si inserisce

azienda, rivolta in generale al perseguimento di obiettivi economici.

L'impianto industriale è un complesso di:

• atte alla produzione

Macchine:

• non rientrano direttamente nella produzione, ma il loro funzionamento è

Apparecchiature:

ausiliario al funzionamento delle macchine

• comprendono attività come lo stoccaggio, il trasporto, la manutenzione, amministrazione,

Servizi:

marketing, procurare le materie prime ecc.

Il fine è la sopravvivenza dell'azienda nell'ambiente competitivo e la massimizzazione del profitto. Parti

dell'impianto industriale hanno interessi contrastanti. Ad esempio, nel caso del packaging la parte relativa

allo stoccaggio preferirebbe la massima occupazione volumetrica dei magazzini, la parte commerciale

preferisce un packaging migliore dal punto di vista visivo, alla parte atta alla produzione non interessa la

parte di packaging. Il complessivo dell'azienda ha lo scopo di coordinare queste parti bilanciando i rispettivi

vantaggi.

Per sistema produttivo si intende un complesso di capitai, macchine, mezzi e addetti atti a sfruttare le

risorse materiale ed energetiche per trasformarle in prodotti finiti a maggior valore aggiunto.

Ogni sistema produttivo si suddivide in:

• sono costituiti dalle macchine che trasformano il materiale da lavorare: al fine

Impianti tecnologici:

di rendere efficiente l'impianto è necessario prestare attenzione alla scelta del sistema di

produzione adatto durante la fase di progettazione dell'impianto stesso.

• sono costituiti da tutte quelle strutture che pur non producendo direttamente

Impianti di servizio:

valore aggiunto al prodotto creano quella condizione al contorno necessaria per garantire un

corretto funzionamento degli impianti tecnologici (impianto elettrico, impianto idraulico, impianto

per il vapore, impianto dell'aria compressa, impianto chimico) e un'adeguata operatività degli

addetti (riscaldamento, ventilazione e condizionamento, iIluminazione, impianto antincendio,

impianto di sicurezza, impianto trattamenti anti-inquinamento).

Nella progettazione di un impianto, c’è bisogno di definire alcuni punti che comporranno gli obiettivi

produttivi. Pagina 1 di 10

• quale famiglia di prodotti produrre.

Cosa:

• attribuire fasce temporali a produzioni diverse. Questi primi due punti sono direttamente

Quando:

dipendenti dalla domanda del cliente.

• con quali mezzi e tecnologie.

Come:

• in parte deciso dal mercato, in parte dall'imprenditore. È una variabile condizionata dalle

Quanto:

scelte iniziali, che vengono prese tramite delle previsioni di produzione. Il quanto avrà quindi una

variabilità temporale, ma limitata a delle scelte di progetto iniziale.

• dipende da dove sia localizzato il mercato della clientela, quello delle materie prime e dalle

Dove:

caratteristiche dell'impianto.

A questi punti appartengono anche il perseguimento della qualità richiesta dal mercato, ai costi di

produzione minori.

Processi di produzione

I processi di produzione sono quindi delle aggregazioni di attività finalizzate al raggiungimento di uno stesso

obiettivo. Le materie prime costituiscono parte degli input del processo, mentre i prodotti finiti ne

costituiscono l’output.

Un processo di produzione è composto di diverse parti, e di diverse variabili in ingresso e in uscita. Per

si intendono materiali fisici, forza lavoro, energia, capitali investiti. Per i prodotti o servizi, che

input output

devono rispondere a dei bisogni (espliciti, impliciti o obbligatori) dettati dal mercato. Soldi e informazioni

derivano dal mercato, che detta volumi e tempi produttivi. Pagina 2 di 10

In uno schema semplificato di un impianto industriale, i blocchi triangolari rappresentano i magazzini, che

possono essere delle materie prime, dei prodotti intermedi e dei prodotti finiti. I blocchi quadrati

rappresentano i macchinari, o le fasi della lavorazione del prodotto.

Il Indica il tempo che impiega un prodotto dalla sua fase di inizio fino alla consegna. Quanto più

lead time

questo tempo è basso, tanto più l'azienda è veloce e flessibile nell'accontentare il cliente. Se applicato alla

realtà produttiva, il tempo di attraversamento è il tempo che intercorre tra l'arrivo delle materie prime e il

versamento del prodotto finito. Se invece si considera il Lead time cliente, è possibile definirlo come il

tempo totale che il cliente deve aspettare per ricevere un prodotto dopo averlo ordinato. Il lead time si

divide nel tempo trascorso in magazzino tempo operativo trascorso all'interno delle macchine

LTM, TOP

(tempo operativo o tempo ciclo), e tempo di movimentazione trascorso durante gli spostamenti Lo

TTR.

stoccaggio e il trasposto non danno valore aggiunto.

Suppongo un magazzino di materie prime 5x5, in cui ogni volta che prelevo un bene, tutti i precedenti

avanzino di posizione. Alla posizione 25 è poi collegata l'operazione 1 che ha, ad esempio, un tempo ciclo di

2 min.

Il lead time di magazzino LTM è proporzionale al numero di celle per il tempo ciclo.

LTM=n.celle*Tempo ciclo. Nell'esempio LTM= 50 min.

Il tempo ciclo comprende il runtime e altri processi senza valore aggiunto, come quelli di movimentazione.

Il runtime comprende un tempo di valore aggiunto, con il quale non necessariamente coincide. Si definisce

quindi il come tempo in cui si incrementa il valore dell'oggetto dal punto di vista

tempo di valore aggiunto

della clientela. Il tempo di valore aggiunto rappresenta di solito meno dell'1% del lead time.

Il denaro in ingresso è proporzionale alla quantità di beni prodotti e al costo variabile Cv. Ai tempi operativi

sono associati costi non proporzionali alla quantità di beni prodotti, detti costi fissi, che dipendono dalla

gestione dei macchinari ecc. Il numero di beni in uscita (venduti) Q* è minore o uguale a quelli in entrata e

dipende dalle vendite. Il prezzo P è deciso dal mercato, i costi variabili C dipendono sia da scelte di

V

produzione che dai fornitori. I costi fissi C dipendono da scelte interne. Supponendo che il denaro per

F

coprire i costi fissi e variabili, almeno nella fase iniziale, derivi da prestiti, ad esso è associato un costo

direttamente proporzionale al lead time. Il caso Q*=Q è contemplato solo per aziende che lavorano su

commissione. Pagina 3 di 10

Il ciclo di vita del prodotto

Questa fase del ciclo, che include il lancio di un nuovo prodotto, è spesso molto costosa per

Introduzione.

l'azienda. La dimensione del mercato è piccola, il che significa che le vendite sono basse, anche se

tendenzialmente in aumento. D’altra parte, il costo della ricerca e dello sviluppo, dei test sui consumatori, e

della commercializzazione necessaria per lanciare il prodotto può essere molto elevato, soprattutto nei

settori a forte competitività.

La fase di crescita è tipicamente caratterizzata da una forte crescita delle vendite e dei profitti.

Crescita.

Poiché l'azienda può iniziare a beneficiare delle economie di scala nella produzione, i margini di profitto ed i

profitti complessivi, aumenteranno. Ciò rende possibile l'investimento nelle attività di promozione per

massimizzare il potenziale di questa fase di crescita.

Durante la fase di maturità, il prodotto è consolidato e l'obiettivo per il produttore è di

Maturità.

mantenere la quota di mercato conquistata. Questa è probabilmente la fase più competitiva per la maggior

parte dei prodotti. ln questa fase devono essere valutate eventuali modifiche o miglioramenti di prodotto

ed al processo di produzione che potrebbero garantire un vantaggio competitivo. Di solito le modifiche del

ciclo produttivo vanno effettuate sulle parti del lead time non a valore aggiunto.

Alla fine, il mercato inizierà a ridursi sia perché è saturo (cioè tutti i potenziali clienti hanno già

Declino.

acquistato il prodotto), sia perché i consumatori stanno passando ad una diversa tipologia di prodotto. È

ancora possibile per le aziende fare profitti passando a metodi di produzione meno costosi e mercati più

economici. Pagina 4 di 10

Il prodotto

Il prodotto è contraddistinto da due documenti:

è l’elenco dei materiali, dei componenti e dei sottoinsiemi

• o BOM (bill of materials):

Distinta base

necessari per produrre uno specifico prodotto finito. È caratterizzata da un diagramma ad albero

con relazioni padre-figlio. Se ne definisce una per ogni prodotto finito. È una rappresentazione:

Qualitativa, poiché da una relazione di tipo qualitativo tra materie prime e semilavorati. Ci

o permette l'organizzazione logica degli immagazzinamenti

Quantitativo, poiché definisce il numero di materie prime o di semilavorati necessari per

o produrre il prodotto finito

Gerarchico, poiché collega le materie prime ai prodotti finiti passando per i semilavorati.

o

L'unione delle distinte base dei diversi prodotti porta all'organizzazione logica, fisica e temporale

della produzione.

• è la sequenza funzionale che rappresenta la trasformazione che una materia o

Ciclo di lavorazione:

gruppo di materie prime deve subire per trasformarsi in un prodotto finito. Ogni operazione, a cui è

associata un tempo ciclo, è suddivisa in fasi, caratterizzate da un tempo, che possono essere a

valore aggiunto o meno. Si definisce la successione logica delle lavorazioni effettuate su

operazione

la singola lavorazione all’interno di un’operazione.

una macchina utensile. Si definisce Per ogni

fase

operazione devono essere definite le competenze dell'operatore, gli attrezzi necessari, la sequenza

di macchine che devono essere attraversate, con il relativo tempo ciclo, tempi di setup e quindi

della definizione della postazione di lavoro.

Il è il periodo necessario per completare un ciclo di un'operazione o per completare una

tempo ciclo

funzione, un lavoro o un'attività dall'inizio alla fine. È anche definito come intervallo che intercorre tra

l'inizio di un’attività e l'inizio di quella successiva. Il tempo di ciclo viene utilizzato per differenziare la durata

totale di un processo dal tempo di esecuzione. Il è periodo durante il quale un

tempo di esecuzione

elemento è effettivamente lavorato.

Il è il ritmo della produzione. Si tratta del tempo disponibile a produrre un singolo componente o

Takt Time

l'intero prodotto, noto anche come Ritmo delle Vendite. Se le stazioni produttive sono sincronizzate fra loro

il flusso di produzione sarà continuo e bilanciato.

Takt time = (tempo di lavoro al netto del tempo non produttivo) /(richiesta di pezzi)

Classificazione dei sistemi produttivi

Una delle possibili classificazioni dei processi produttivi è quella a tre

assi: per ogni asse sono individuate tre caratteristiche, si hanno quindi

27 diverse classificazioni, non tutte definite o sensate.

Si divide in:

Asse tecnologico.

• Le materie prime vanno incontro a

Industria di processo.

profonde trasformazioni chimico-fisiche, per cui non sono

distinguibili all'interno del prodotto finito (es: raffineria,

fonderia)

• Ne fanno parte quelle per cui all'interno del

Industria per parti.

prodotto finito siano riconoscibili le singole parti. Essa si divide

in: Pagina 5 di 10

anche detta manifattura

Fabbricazione,

o in cui la trasformazione avviene solo per addizione di componenti.

Assemblaggio

o riguarda la strategia con cui vengono inviati in produzione le materie prime. Si divide in:

Asse gestionale:

• il ciclo produttivo è occupato da un solo prodotto alla volta. Il prodotto è fermo, i

Unitaria:

macchinari e le materie prime si muovono. Ne sono un esempio cantieri navali o aeronautici

• un lotto è un insieme di semilavorati. In questo ti podi produzione è il lotto che si muove

Lotti:

all'interno del ciclo produttivo, ma in modo intermittente. Il lotto successivo entra quando il

precedente è stato completamente processato. Esempio: produzione di piccoli lotti di farmaci da

parte di una farmacia. Tra un lotto e l'altro bisogna considerare, eventualmente, il tempo di setup.

Dalla dimensione dei lotti dipende l'efficienza dell'impianto, che dipende anche da tempo operativo

e tempi di stoccaggio.

• i processi non vengono mai fermati, il flusso del materiale è continuo. Non vi sono

Continua:

depositi intermedi in cui il materiale staziona.

si divide in:

Asse del mercato:

• o sporadica.

Commessa singola da parte dell’impianto.

• consente una pianificazione temporale Lavora per

Commessa ripetitiva:

assicurare la saturazione della produzione.

• La pianificazione e produzione hanno lo scopo di saturare il magazzino.

Su previsione:

Periodicamente saranno fatte previsioni a medio-lungo termine.

Sistemi PUSH-PULL

Si definisce la somma di Lead time e del tempo che intercorre tra

tempo totale di produzione (P)

l'emissione dell'ordine ai fornitori e l'arrivo della materia prima nel primo magazzino (procurement time). È

di interesse da parte dell'azienda.

Il è il tempo che intercorre tra l'emissione dell'ordine da parte del cliente e la consegna. È

delivery time (D)

di interesse dal punto di vista del cliente. Un delivery time breve è sbilanciato dalla parte del cliente, uno

lungo è sbilanciato dalla parte del produttore.

Se P<D, allora l'azienda può lavorare su commessa, essendo certa di riuscire a produrre entro il tempo

richiesto dal cliente per la consegna. Si definisce anche condizione Pull.

Se P>D l'azienda deve lavorare su previsione. Essa è in condizioni di incertezza sia per quanto riguarda il

timing, sia per quanto riguarda le vendite. Si definisce anche condizione Push.

Supponendo che per un'azienda P>D, allora si può dividere in una parte push, e una pull, dove il P della

push rappresenta il procurement lead time della parte pull, come se la push fosse il fornitore della pull. Il

vantaggio è che la pull può lavorare su commessa. La push deve lavorare su previsione.

Nell'esempio di un'azienda che produce un prodotto che possa essere personalizzato, il magazzino

intermedio tra le due parti (anche detto cerniera di disaccoppiamento) conterrà tutte e sole le parti comuni

dell’azienda

a tutti i componenti. La parte push ha l'obiettivo di riempire il buffer con una produzione

univoca e con la massima efficienza ed

affidabilità. La parte pull ha l'obiettivo di

rispondere all'ordine, e deve essere

flessibile e con tempi di risposta brevi. Pagina 6 di 10

Una possibile classificazione dei sistemi PUSH e PULL è quella che divide gli impianti secondo la posizione

della cerniera di disaccoppiamento, definita dal rapporto P/D, con P lead-time di produzione, e D delivery

time.

• M.T.S. (Make - Produci per il magazzino), è una produzione di prodotti standard che

to stock

corrisponde alle produzioni (per il magazzino) di prodotti a limitata complicanza sulla base delle

previsioni di vendita. Sono in genere beni di valore unitario non troppo elevato e per i quali lo

sbocco di mercato è vasto.

• A.T.O. (Assembly - Assembla sulla base dell'ordine), assemblano quando hanno l'ordine

to order

ma le parti componenti sono già state fabbricate. Prevede due modalità gestionali distinte:

Produzione su previsione di sottogruppi standard

o La successiva personalizzazione del prodotto finito in fase di assemblaggio finale in base a

o quanto richiesto dall'ordine.

In questa categoria sono presenti le produzioni ad elevata ampiezza di mix di codici prodotto finito,

caratterizzati, però, dalla comunanza di alcuni sottogruppi standard. Dunque, questa categoria è un

incrocio tra la produzione su previsione e quella su commessa.

• M.T.O. (Make Produci sull'ordine), è analoga alla precedente con la sola differenza che le

to order -

attività di progettazione/ingegnerizzazione possono essere anticipate rispetto al momento

dell'acquisizione dell'ordine. La scelta di quale modalità di produzione implementare dipende dal

posizionamento sul mercato dell'impresa, ed è il risultato delle valutazioni che oltre le operations

coinvolgono il marketing e numerose altre funzioni dell'impresa.

• E.T.O. (Engineer - Progetta sulla base dell'ordine), fabbricano solo dopo che hanno

to order

ricevuto l'ordine. I prodotti considerati sono tali per cui la loro produzione non può iniziare fino a

che l'ordine del committente non sia stato acquisito; solo al momento dell'ordine sono attivate le

operazioni di progettazione/ingegnerizzazione. Qui si riconoscono i tipici elementi delle co