Appunti rielaborati esame di Gestione degli impianti industriali

GESTIONE DEGLI IMPIANTI INDUSTRIALI

Introduzione

Di che cosa parliamo? Noi parliamo di una organizzazione che produce qualcosa, di gente che produce beni. Noi siamo

circondati da oggetti che sono prodotti. Cosa ci interessa studiare a noi? Ci interessa studiare i principali problemi di chi

produce. Quello che faremo all’interno di tale corso è metterci all’interno dell’organizzazione; in seguito allargheremo il

nostro orizzonte, e considereremo l’organizzazione immersa nel suo ecosistema. Infatti, se si vogliono ottimizzare le

L’azienda, infatti, subisce l’influenza di fattori esterni ma anche

cose, occorre tener conto di quello che ci sta fuori.

interni dei quali non ha il controllo.

Si può partire da un bene, e a ritroso ricostruire il processo e i rapporti (con i clienti, con i fornitori, ecc.) che hanno

permesso la realizzazione di tale bene in questione.

Partiamo dall’interno della fabbrica. Inizieremo sicuramente affrontando un tema particolarmente importante. Dentro

un’azienda noi abbiamo delle risorse che sono:

- Macchine

- Persone

- Capitale

- Materiali

- Energia

Noi concentreremo la nostra attenzione sui macchinari (macchine) e sui materiali; queste sono le risorse un po’ più

tangibili.

Iniziamo a parlare di materiali. Come materiali consideriamo:

- Materie prime

- Componenti

- Semilavorati (work in process WIP)

- Prodotti finiti (materiale a valore aggiunto)

Noi ci occuperemo della parte di gestione dei materiali. Disponendo di un elenco di materie di cui necessito per la

produzione, che scelte dovrò fare?

1. Qualità del prodotto (info sul fornitore)

2. Approvvigionamento: quanto e quando ordinare i materiali? Considerando ciò che ho in magazzino, i ritardi di

consegna dei materiali, la richiesta di mercato dovrò fare una stima per ordinare i materiali ed emettere l’ordine.

Parleremo anche dei casi in cui non so precisamente quanta è la quantità da produrre, ma ho solo dei dati

statistici su cui basarmi.

Prestazioni dei sistemi di produzione

Dobbiamo conosce bene le grandezze che sono legate alle prestazioni del sistema produttivo. Il sistema produttivo in

questione può essere una linea, un impianto, una macchina, ecc. Ci interessa sapere i parametri relativi al sistema

produttivo che stiamo analizzando; vediamo quali sono.

1. Potenzialità produttiva: come faccio a misurare la potenzialità produttiva di una macchina? Potrei misurarla in

pezzi/l’ora, quindi posso definirla come una quantità su un tempo. Se chiediamo la potenzialità produttiva di una

macchina, ci può venire detta la potenzialità di targa, che è prettamente teorica ed ideale. Ma se vogliamo sapere

la capacità reale di questa macchina, che cosa dovremmo chiedere al responsabile di macchina? Dovremmo

chiedere quanto produce la macchina al giorno? La risposta che otterremmo non è più la potenzialità, ma è

quello che effettivamente la macchina produce in un certo intervallo di tempo (giorno/mese/anno), ovvero la

capacità produttiva. Quindi la potenzialità produttiva è teorica, mentre la capacità produttiva è la grandezza

effettiva. Ma perché la capacità produttiva risulta inferiore rispetto alla potenzialità produttiva? Come si passa

dall’una all’altra? Vi sono delle cause alla radice di tale problema, per questo dovremo analizzare le situazioni

che si possono verificare all’interno dell’azienda.

2. Tempo di attraversamento: anche detto tempo standard (TS), è il tempo che passa tra quando il pezzo entra

nella macchina e quando il pezzo esce dalla macchina (in questo caso abbiamo considerato la macchina come

linea). Stiamo parlando del tempo di attraversamento di un prodotto, non di una linea. Il tempo di

attraversamento non è solo il tempo in cui lavoro il pezzo, ma è dato anche dal tempo di attesa. Quindi ho un

tempo di attraversamento che dipende dall’accoppiata macchina/prodotto, e dipende non solo dal lavoro che

faccio su tale prodotto, poiché ci sono tanti fattori che influenzano il tempo di attraversamento, che aumentano

quest’ultimo. Ad esempio in alcuni momenti il pezzo necessita di essere spostato, oppure potrebbe essere in

1

coda ad una macchina già impegnata. Per questo si definisce il tempo a valore aggiunto (Tva) come il tempo di

lavorazione nella linea in cui il pezzo viene effettivamente lavorato, al netto dei tempi morti e di trasporto.

Se si analizza un insieme di macchine disposte in linea, la cadenza di produzione è determinata dalla macchina

più lenta, quella che viene chiamata in gergo collo di bottiglia, il cui tempo di attraversamento diviene il tempo

di ciclo (TCL) dell’intera linea.

Ipotizziamo di avere questa linea:

M1=70 M2=110 M3=150 M4=50

Qual è il tempo a valore aggiunto per tale linea?

Tva = 70+110+150+50 =380

Ta = 380, nell’ipotesi che Ti= 0

Occorre sapere che cosa succede quando un pezzo passa da una macchina all’altra.

In tale caso, vedi sopra, il tempo di attraversamento è uguale al tempo a valore aggiunto. Quindi il tempo a

valore aggiunto è il tempo che impiego a processare un pezzo quando la linea è vuota.

Se invece avessi 3 o 4 pezzi, che cosa succede? Il secondo pezzo deve aspettare che il primo pezzo deve essere

lavorato, quindi deve aspettare T1 = 70, poi viene lavorato e impiega 70, ecc.

Quindi il tempo di attraversamento del secondo pezzo è dato da 70+40+110+40+150+50 = 460; il tempo di

attraversamento del terzo pezzo risentirà dei tempi di attesa dei due pezzi precedenti; quindi ogni quanto esce un

pezzo dalla macchina? Ad un certo punto, il tempo di attesa si stabilizzerà, e dalla linea uscirà un pezzo ogni 50

minuti. Il tempo di attraversamento di un pezzo (a regime) sarà 150*3+50 = 500.

Il tempo ciclo (TCL) è ogni quanto mi esce un prodotto dal mio sistema produttivo. Tale tempo è dato dalla

macchina collo di bottiglia. Spesso il tempo ciclo è imposto per soddisfare la domanda; sicuramente meno

imposto è il tempo di attraversamento. e le code all’interno del mio sistema produttivo (linea) è l’indice

Un indice che mi indica quanto pesano le attese

di flusso, che è definito dal rapporto tra tempo di attraversamento e tempo a valore aggiunto. Valori che si

rilevano nelle aziende vanno da 10 a 100; buoni valori sono quelli compresi tra 3 e 5, ottimi valori sono

compresi tra 1 e 2.

Quello che vogliamo fare è bilanciare la linea produttiva, in modo da avere tempi di processamento il più

possibile simili tra loro, per evitare tempi morti, di attesa. Bilanciare le risorse a diposizione permette di

diminuire il valore dell’indice di flusso.

3. Potenzialità di mix: su di una certa macchina produciamo un certo bene, chiamiamolo A, per il cui abbiamo un

certo ritmo di produzione, abbiamo anche una certa produttività per fare il prodotto B, e allo stesso momento

sappiamo che il mercato ci richiede di fare una certa quantità di A ed una certa quantità di B: questo è il nostro

mix produttivo. Parliamo quindi di produttività di mix (e non di un singolo prodotto). Noi parliamo di un ritmo

standard legato ad un certo prodotto i, che sarà pari ad una quantità prodotta su di un tempo standard. La nostra

produttività di mix possiamo, allora, calcolarla come una sommatoria di pezzi prodotti fratto il tempo necessario

per produrre quei pezzi. Dobbiamo ora cerca di tradurre il fabbisogno di mercato in tale rapporto. Potrei andare

a

lavora 2

re sul numeratore invece di lavorare sul denominatore ed ottenere

Questa volta non ho la percentuale di volume ma la percentuale di tempo per produrre il prodotto i-esimo.

Vediamo un esempio. La produttività di mix va da “Faccio

solo A” a “Faccio solo B”.

Per ogni punto nel mezzo intercetto

una certa quantità di A ed una certa

quantità di B. 3

la quantità massima di produzione che il sistema è in grado di produrre all’interno

4. Capacità produttiva: indica

di un arco di tempo prefissato. All’interno del nostro impianto abbiamo delle cause che ci fanno passare dalla

potenzialità produttiva alla capacità produttiva:

i. Sbilanciamenti della linea

ii. Guasti

iii. Setup

La capacità produttiva teorica è una misura della quantità massima di output, per una data condizione di input,

che il sistema è in grado di produrre in condizioni di funzionamento ideali; la capacità produttiva reale misura la

quantità effettiva di output, per una data condizione di input, che il sistema è in grado di produrre in condizioni

di funzionamento reali.

L’Overall equipment

effectiveness è una

metodologia che indica le

modalità ben chiare per

calcolare ciascuna delle

seguenti perdite:

1. Perdite di tempo

misurabili (date

da perdite per

guasti e perdite

di setup o

regolazione):

esse possono

essere calcolate

se si hanno a

disposizione dati

storici sul

funzionamento

dell’impianto

2. Perdite di

velocità: sono

dovute a perdite per tempi morti e perdite per riduzioni di velocità. Tali perdite non possono essere

contabilizzate in modo diretto perché non esiste un sistema di registrazione degli eventi che possa tener conto di

tali fenomeni.

3. Perdite a causa di difetti (data da perdita per scarti e perdita per rilavorazioni): sono perdite connesse al fatto che

le linee produttive sono state impiegate per realizzare dei prodotti che in ultimo sono stati scartati dal controllo

di qualità oppure che hanno subito dei danneggiamenti irreparabili durante il processo; qualche volta invece di

eliminare tali prodotti difettosi si opta per una loro rilavorazione, che permetta così di recuperare il

semilavorato, sottraendo però tempo produttivo all’azienda.

L’approccio previsto dal OEE prevede l’analisi di tutte le possibili cause di inefficienza di un sistema di produzione

ovvero il tempo massimo a disposizione (8760 ore l’anno),

Io parto da un tempo solare, che è 360 giorni, con 3 turni di

lavoro, ovvero 24 ore al giorno di lavoro disponibili. Questa è la mia situazione iniziale potenziale. Come faccio a

decidere quanto tempo tenere aperto il sistema produttivo? Mi confronto con la domanda, che mi dice quanto rimanere

tempo dovuto alla chiusura dell’impianto,

aperto in base ai fabbisogni di produzione. Tolto dal tempo solare tutto il

dovuto a festività e giorni di festa, ottengo il tempo di apertura dell’impianto se a quest’ultimo leviamo tutto il

(TA);

tempo impiegato in cause che non permettono al sistema di produttivo di produrre, quali fermate pianificate che possono

essere costituite da alcuni periodi nei quali la direzione aziendale ha stabilito che non farà produzione, ottengo il tempo di

da quest’ultimo tolti

carico (Tc), cioè il tempo per il quale si è programmato che la macchina lavori; i tempi per le

fermate misurabili (tempi di setup ad esempio, guasti ecc.), ottengo il tempo operativo (To), considerato come il tempo

per il quale l’impianto effettivamente lavora. Infine togliendo dal tempo operativo, tutti i tempi dovuti alle fermate

minori e alle perdite di velocità, si ottiene il tempo operativo netto; togliendo a questo il tempo dovuto alla produzione di

scarti o di rilavorazioni, ottengo il tempo operativo netto(Ton), che è il tempo di lavorazione per il quale il cliente è

disposto a pagare. 4

Tramite la metodologia dell’OEE si calcolano gli indici di efficienza che esprimono le prestazioni di produttività che

rappresentano lo schema appena visto. Tali parametri vengono utilizzati per migliorare il sistema produttivo. Una sigla

era quella appunto dell’OEE: si pensi al caso in cui c’è un incremento di domanda, che facciamo una

che interessava

valutazione storica della capacità produttiva che possiamo garantire; qui dobbiamo intervenire quando ho una capacità

produttiva inferiore rispetto alla capacità richiesta dal mercato. Possiamo per esempio ingrandire la linea, in modo da

accrescere la propria capacità produttiva. Comprare altre macchine vuol dire investire, e non è detto che la domanda

rimanga costante su quei valori. La soluzione può anche essere aumentiamo i turni di lavoro, ma modificare i turni di

lavoro è dispendioso e complicato. Ma allora la soluzione non è detto che sia questa; la soluzione è dire io questo tempo

L’OEE ha come obiettivo

che ho a mia disposizione lo sfrutto meglio. quello di fare un miglioramento sulla mia

prestazione in modo tale che mi aumenti la mia capacità produttiva.

Abbiamo considerato come voci di spreco perdite misurabili, perdite non misurabili (non si possono misurare sulla

misura del singolo evento, ma ci si arriva in modo indiretto) e perdite di qualità. La nostra intenzione è quella di tirare

fuori questo OEE. L, parametro di efficienza di

carico viene visto sia come

tempo di carico su tempo di

apertura dell’impianto, ma

anche come (tempo di

–

apertura impianto tempo

–

perso per fermate pianificate

tempo perso per cause

esterne) su tempo apertura

impianto. Conoscendo L

posso calcolare il tempo di carico a partire dal tempo di apertura dell’impianto. Con l’efficienza di carico si misura

l’efficacia del sistema di assegnazione della produzione.

La disponibilità (A) va ad esprimere la percentuale del tempo operativo (To) in cui la macchina si trova in condizioni di

poter produrre all’interno del mio sistema produttivo. Solitamente essa ha un valore che risulta maggiore del 90%.

Il problema che abbiamo quando

calcoliamo tale indicatore è che il

tempo dovuto ai rallentamenti e

alle fermate che non sono

misurabili non possiamo calcolarlo

in maniera diretta e deve perciò

essere calcolato in maniera

indiretta, attraverso i tempi

standard. Consideriamo, difatti, che il tempo operativo netto è il tempo destinato alla realizzazione sia di prodotti

conformi che non conformi o a rilavorazioni. Quindi To può essere calcolato come segue:

Considerando quindi To come il prodotto tra il TS

(tempo standard) cioè il tempo necessario a

produrre un singolo pezzo per la quantità

complessivamente realizzata, distinta tra pezzi

conformi, pezzi che sono scarto e pezzi che devono essere rilavorati.

Il tasso di qualità è definito come: 5

Tale rapporto è un numero puro

(adimensionale), che esclude gli effetti delle

prestazioni e della disponibilità.

Si noti che è possibile valutare due

parametri di prestazione che sono

1. Total Effective Equipment Performance (TEEP): sempre legato alla risorsa (equipment)

2. Overall Equipment Effectiveness (OEE): in casi in cui si preferisce valutare il tempo operativo a valore aggiunto

a partire dal tempo di carico, avendo prima detratto dal tempo di apertura le fermate pianificate ed il tempo

perso per cause esterne, si considera l’OEE invece del TEEP. L’OEE ha come obiettivo il confronto tra il tempo

Perché scomporre così l’OEE? Sto misurando lo

operativo netto a valore aggiunto ed il mio tempo di carico.

spostamento da tempo operativo e tempo operativo netto. Se faccio il prodotto dei tre indici in figura, di fatto ho

i termini che si

vanno ad

annullare.

Per calcolare la capacità produttiva possiamo scegliere o di

il TEEP o l’OEE

sfruttare 6

Esempio svolto pagina 20 testo professore:

se voglio calcolare la capacità produttiva di mix mensile devo in primo luogo

1. Calcolare la produttività di mix, che calcolo dopo aver stimato le percentuali in volumi PV dei prodotti.

Calcolo il tempo di apertura dell’impianto

2.

3. Calcolo il tempo di carico ed il coefficiente di carico

4. Mi calcolo disponibilità, efficienza delle prestazioni e coefficiente di qualità

5. Considero e calcolo OEE

6. Quindi mi trovo la capacità produttiva relativa al mix

Per calcolarmi l’utilizzo temporale percentuale

7. netto della linea da parte di ciascun prodotto si calcolano le ore

standard totali TST necessarie alla produzione di ciascuna quantità

8. Il tempo standard complessivo sarà dato dalla somma dei tempi standard calcolati sopra

L’utilizzo percentuale del tempo

9. da parte di ciascun prodotto mi calcolo alla fine.

Configurazione dei sistemi di produzione

All’interno di un sistema produttivo è importante pianificare la configurazione dei sistemi di produzione, che permette di

affrontare le problematiche che sono relative alla gestione dei sistemi di produzione e che permette di trovare soluzioni

organizzative di programmazione della mia produzione.

L’obiettivo è quello di programmare la produzione in modo da ridurre i costi (quindi le perdite) legate a:

- Costi dovuti alla mancata consegna di ordini o alla mancata produzione

- Oneri di manodopera, energia, materie prime, ammortamenti, ecc. necessari alla produzione di un singolo

prodotto in esame

- Immobilizzi dovuti alle scorte e semilavorati in fabbrica (work in process)

- Costi di lancio della produzione che si distribuiscono su ciascun elemento prodotto

Per poter impattare sulle specifiche sopra citate si può:

- Bilanciare il sistema di produzione: si parla di questo in termini di riduzione dei tempi di inattività e delle

differenze di velocità tra le diverse operazioni, al fine di realizzare un flusso di produzione organico e constante,

sfruttando in tale modo ogni risorsa produttiva al massimo.

- Dimensionare i lotti di produzione: è il problema che mi porta a definire quanto devo produrre di volta in volta,

in modo da soddisfare le richieste di mercato; il caso banale è quello di produzione mono-prodotto continua, in

cui ho una domanda di mercato tanto più maggiore della mia capacità produttiva, e quindi produrrò quel