Il sistema di produzione delle aziende industriali

Operation management

Fasi di creazione di un impianto industriale

Nel momento in cui bisogna creare un impianto industriale bisogna ricorrere a tre fasi:

• Pianificazione
• Realizzazione
• Avvio
• Esercizio

Per progettare un sistema produttivo occorre prendere delle scelte che siano opportune e adatte al fine di raggiungere gli obbiettivi aziendali.

Scelte strategiche

• Processo produttivo
• Macchinari
• Layout (disposizione planimetrica dei macchinari)
• Edifici
• Ubicazione

Queste scelte sono interdipendenti fra loro e per questo motivo non hanno un ordine di classificazione. Sono anche influenzabili da diversi fattori, ciò fa sì che ci possano essere dei cambiamenti anche ad esercizio già avviato.

Una corretta pianificazione è molto importante poiché in caso di sistema produttivo inadeguato si rischia l’emarginazione dell’azienda o la fuoriuscita totale dal mercato.

Ogni stabilimento industriale possiede determinate caratteristiche che lo rendono idoneo a svolgere un determinato processo produttivo, per questo motivo un cambiamento nella quantità di produzione o nella tipologia del prodotto potrebbe causare gravi problemi a causa dell’inadeguatezza del sistema.

Per questo, lo stabilimento industriale, inteso come insieme di mezzi necessari a creare un processo produttivo e il relativo prodotto, dovrà nascere attorno ed in vista di quest’ultimo, in modo da ottimizzare i rendimenti e la qualità. Pertanto lo studio del prodotto e del relativo mercato di sbocco sono essenziali.

Elementi da considerare nella progettazione del prodotto

• Caratteristiche funzionali - per soddisfare al meglio le esigenze del cliente
• Problemi di produzione - tempi e facilità di produzione
• Aspetti commerciali - caratteristiche estetiche, facilità d’uso

Processo produttivo

Il processo produttivo o ciclo di produzione indica una combinazione di attività successive svolte a realizzare un prodotto finale. Indica quindi un immissione di inputs fisici (materie prime, lavoro manuale, ecc.) e mentali (conoscenze tecnologiche, know-how ecc.) in un adeguato ambiente, lo stabilimento industriale, che permetta la loro unione per modificarli con tecniche specifiche.

Possiamo però raggruppare input fisici e mentali nel termine “Software” che vengono inseriti nell’ “Hardware”, cioè, lo stabilimento industriale. La scelta del processo produttivo e delle operazioni che lo compongono è compito di un’equipe specializzata di tecnici che concretizza tutto ciò graficamente attraverso il “diagramma tecnologico”, dove vengono riportate le varie operazioni unite da tratti.

Questi diagrammi possono essere più o meno analitici, nel caso della pianificazione si ha bisogno lo siano, inoltre è necessario siano standardizzati, per questo motivo vengono usate figure codificate per evidenziare ogni singola operazione:

• Cerchio – trasformazione
• Freccia – trasporto
• Triangolo punta in giù - magazzinaggio
• Quadrato – controllo
• Semicerchio – sosta

Aggiungendo i dati quantitativi, i diagrammi diventano diagrammi tecnologici quantitativi, quest’ultimo può essere totale o unitario, nel primo caso si parla del volume totale di produzione in un determinato periodo (capacità produttiva), nel secondo caso degli input necessari per produrre l’unità prodotto.

Classificazione dei processi produttivi

I processi produttivi possono essere classificati in base a:

• Ripercussioni ambientali - si differenziano per “processi a tecnologie pulite” o “inquinanti”, ovvero tenuto conto del sistema economico in cui operano si differenziano in “appropriati” o “non appropriati”, “artigianali” o “industriali” ecc.
• Prodotto - quindi a seconda del bene finale prodotto, e troviamo industrie alimentari, tessili ecc.
• Natura del processo - quindi troviamo processi chimici (soda), metallurgici (siderurgia), meccanici (automobili), biologici (fermentazione substrato del latte), estrattivi (minerali), manifatturieri (tessile, abbigliamento)
• Ciclo produttivo
• Industrie monolinee - una sola materia prima e un solo prodotto finito (fornaci di calce)
• Industrie convergenti - diverse materie prime e un solo prodotto finito (nei cantieri navali)
• Industrie divergenti - una sola materia prima e diversi prodotti finiti (soda e cloro)
• Industrie convergenti-divergenti - diverse materie prime in diversi prodotti (corrente industria elettrica)
• Industrie a cicli multipli intrecciati - (industrie meccaniche generiche)
• Tipo di processo (in un’industria possono coesistere processi diversi)
• Processi continui - l’attività si svolge ininterrottamente per lunghi periodi di tempo e non può essere fermata in modo repentino se non causando gravi danni all’impianto (altoforno)
• Processi discontinui - l’attività di produzione è divisa in lotti ed è usata per produzioni medio-grandi, la produzione in questo caso può essere interrotta repentinamente senza creare gravi danni all’impianto, per esempio si può produrre in settimana e fermare la produzione il week-end (elettrodomestici)
• Processi intermittenti - producono su commesse singole e in piccoli lotti, per cui anche in tempi brevi ci potranno essere lavorazioni diverse e può accadere di non produrre più lo stesso bene due volte (meccanica generica)

Processi produttivi rigidi e flessibili

Come lo stabilimento industriale, anche il processo produttivo deve modellarsi attorno al prodotto da realizzare. Man mano che ci si avvicina a categorie omogenee di prodotto (automobili, penne a sfera) si cerca di ridurre sempre più la rigidità nel processo, tutto ciò fa sì che il prodotto sia dinamico e il processo flessibile in modo da stare al passo con le esigenze della domanda di mercato.

Tutto ciò è possibile grazie ai nuovi macchinari che permettono l’entrata degli stessi input con una variazione però degli output. Quando si opera in modalità più rigida ogni modificazione di prodotto impone gravi revisioni sia nell’hardware (apparecchiature, macchine ecc.) che nel software (tutto ciò in caso si operi in settori maturi, come per esempio la siderurgia).

Nel caso di settori dinamici o non ancora maturi si può ancora ben decidere il tipo di processo da adottare, in questo caso le modifiche non intaccheranno l’intera area di produzione dell’azienda. Un processo rigido comporta alti livelli di produzione a basso costo, portando alla realizzazione di un’economia di scala, risultando però inadatto ad una domanda variabile, producendo beni indifferenziati tra loro.

Ovviamente e parliamo di industrie con processo di produzione intermittente, avremo anche un processo molto flessibile adatto alla varietà della domanda. Nonostante questo processo abbia costi più elevati, la particolarità nella produzione assicura all’industria una vita economica durevole.

Il flusso produttivo di un’azienda viene analizzato in base a:

• Capacità produttiva
• Gamma tipologica di produzione

Questi due legami sono legati però da una relazione di proporzionalità inversa, la soluzione del trade off tra flessibilità ed economicità deve essere una strategia del tipo “rigido finché possibile” “flessibile per quanto necessario”.

Macchinario

La definizione di macchina è un po’ complicata da dare siccome negli anni ne sono state fornite parecchie. Releaux, per esempio, nel 1875 ne diede 16 in una sua opera partendo da definizioni risalenti ai greci e ai romani. Ad oggi un’utile classificazione delle macchine è quella di tipo ingegneristico, qui però parliamo meglio di strumenti che a loro volta si suddividono in macchine vere e proprie e apparecchi.

Per macchine intendiamo strumenti nei quali è in gioco il lavoro meccanico (leve, presse ecc.), in caso contrario parliamo di apparecchi (forni, essiccatoi, ecc.). Secondo questa definizione le macchine si suddividono in 4 categorie, le prime due riguardanti macchine trasformatrici di energia:

• Macchine motrici (o motori) - trasformano qualsiasi forma di energia in lavoro meccanico
• Macchine generatrici - operano il procedimento inverso delle motrici, di conseguenza trasformano il lavoro meccanico in una fonte di energia - per esempio la dinamo, da energia meccanica ad energia elettrica
• Macchine operatrici - utilizzano il lavoro meccanico fornito da una macchina motrice e sono attrezzate per eseguire operazioni richieste dalle attività industriali, artigianali ecc., sono le macchine più largamente diffuse, sono considerate tali anche le pompe e i compressori, solo nel caso in cui il liquido in pressione venga poi utilizzato per le operazioni tecnologiche
• Macchine trasmettitrici - esse comprendono tutte le macchine inserite tra due di genere diverso, un esempio sono i riduttori di velocità

Di conseguenza possiamo dire che la macchina non è altro che un qualsiasi apparecchio, attrezzatura capace di svolgere una o più funzioni facilitando il lavoro manuale o addirittura sostituendo l’uomo.

Meccanizzazione

Si intende il lavoro manuale sostituito con quello delle macchine sotto però il diretto controllo dell’uomo. Termine molto antico che è andato sempre più affermandosi per motivi di ordine tecnologico ed economico. Per esempio, carri, leve ecc. sono stati utili per lo spostamento e il trasporto di oggetti pesanti. Col tempo ci si è resi conto che le macchine rendevano il lavoro più rapido che risultava così meno costoso, da qui il motivo di ordine economico.

Motorizzazione

Si intende il passaggio da motore animato a motore inanimato che ha permesso un forte aumento della produzione.

Automatizzazione

Si intende una fase più avanzata della meccanizzazione, ottenendo l’introduzione nelle macchine di automatismi, cioè dispositivi che rispondendo a variazioni di grandezze compiono operazioni prestabilite (timer). Inoltre, il grado di automatizzazione può essere più o meno elevato fino al livello totale, in questo caso le operazioni vengono compiute totalmente dalla macchina ma non è in grado di esercitare azioni di controllo o prendere decisioni (lavatrice).

Automazione

Anche le funzioni di controllo e di decisioni sono svolte dalla macchina, funziona senza l’assistenza dell’uomo ed è in grado di autocorreggersi. Nei casi più semplici la macchina può solo rilevare che il prodotto rientri nei limiti di tolleranza, in caso non lo sia allora lo segnala o si arresta. Ad un livello più elevato la macchina oltre ad accorgersi del problema, lo elimina anche (riposizionamento pezzi, sostituzione ecc.).

Nell’eseguire le operazioni la macchina si comporta in modo analogo all’uomo, in un impianto automatico si possono individuare tre parti:

• Dispositivi di rilevamento - che come i sensi umani ricevono e trasmettono le informazioni
• Organo centrale - paragonabile al cervello, elabora le informazioni, prende le giuste decisioni e impartisce ordini
• Operatori periferici - ricevono i comandi e li eseguono, come ad esempio le mani dell’uomo

L’automazione rappresenta una rivoluzione nel modo di produrre, le macchine a differenza dell’uomo non si distraggono o non risentono dell’ambiente circostante. Inoltre, l’automazione permette di ottenere prodotti migliori a prezzi inferiori, pertanto la sua adozione è diventata quasi obbligatoria da parte delle industrie che in caso contrario verrebbero estromesse dal mercato.

Però anche l’automazione presenta dei problemi, e sono di ordine tecnico, sociale ed economico:

• Tecnico - progettazione, realizzazione e manutenzione di sistemi sempre più sofisticati
• Sociale - è necessaria una riqualificazione per tempo dei lavoratori, prevalentemente tecnici, inoltre l’automazione potrebbe comportare una contrazione dei posti di lavoro, cioè una diminuzione di essi
• Economico - forti investimenti da ammortizzare in tempi limitati vista la rapidità di evoluzione dei processi

Classificazione generale delle macchine

Nel senso più generale le macchine si possono classificare in:

• Macchine generiche - sono quelle più diffuse e in grado di compiere operazioni diverse su pezzi diversi, basso il suo prezzo d’acquisto ma alto quello di esercizio infatti il fatto che possano compiere operazioni diverse fa sì che ci sia un tempo di recupero l’una dall’altra, di conseguenza periodi improduttivi, in più necessitano di una manodopera qualificata, questo tipo di macchine è usato in industrie con processi intermittenti.
• Macchine speciali - hanno un basso costo d’esercizio ma un elevato prezzo di acquisto che però viene ripartito nella vasta produzione, infatti compiono una sola operazione su pezzi uguali, di conseguenza non ci sono periodi improduttivi, questo tipo di macchine è usato nelle industrie con processi continui.

Ogni fabbrica ovviamente avrà al suo interno le macchine più adatte alla sua produzione, i criteri generali da osservare sono connessi al rendimento economico della macchina:

• Prezzo d’acquisto
• Produzione oraria
• Tempo d’installazione
• Qualità di produzione
• Tipo di garanzia
• Durata prevista
• Consumi energetici
• Tempi di adattamento
• Manodopera richiesta

Un’altra scelta da effettuare può essere quella del numero di macchine:

• Macchine con produzione oraria fissa
• Macchine con produzione oraria varia

Possiamo scegliere se:

• Produrre la totalità dei prodotti con una sola macchina, in questo caso si riducono costi d’acquisto e di esercizio, però in caso di malfunzionamento la produzione si bloccherebbe per completo
• Ripartire il volume di produzione con varie macchine, in questo caso abbiamo la situazione contraria