Impianti industriali (2' modulo)

SLP – Systematic Layout Planning di Richard Muther

Il systematic layout planning (SLP) di Richard Muther si riferisce allo studio della disposizione planimetrica dell’impianto, che comprende:

• Definizione del ciclo di lavoro.
• Analisi dei rapporti tra le attività di servizio.
• Scelta del numero di macchine e definizione delle esigenze di spazio.
• Analisi del diagramma delle relazioni tra gli spazi.
• Considerazioni di modifiche.
• Formulazione e scelta delle alternative di layout.

Schematizzazione del processo SLP

1. Dati in ingresso: P, Q, C, S.
2. Flusso dei materiali.
3. Rapporti tra le attività.
4. Diagramma del flusso e/o dei rapporti tra le attività.
5. Spazio richiesto, spazio disponibile.
6. Diagramma dei rapporti tra gli spazi, simulazione analitica/numerica, eventuali considerazioni di modifica.
7. Sviluppo delle alternative di layout.
8. Scelta del layout.

Dati in ingresso

Prima di sviluppare il progetto e quindi realizzare un nuovo impianto produttivo, risulta indispensabile determinare:

• La tipologia di prodotto (o servizio) che si intende offrire e in quali quantità.
• Il ciclo di lavorazione che si intende seguire.
• Le attività di servizio a supporto della produzione.

Riguardo i prodotti e le quantità ci si può avvalere della “Product-Quantity data sheet”, un documento che aiuta nell’analisi del mix produttivo e dei volumi di produzione.

Flusso dei materiali

Vi sono vari metodi per analizzare il flusso dei materiali a seconda delle quantità prodotte.

• Per una sola tipologia di prodotto è conveniente utilizzare il foglio operativo di montaggio o lavorazione (“Assembly/Operation Process chart”), un documento che da una rappresentazione grafica del flusso dei materiali nel processo di lavorazione per l’ottenimento del prodotto finito.
• Per pochi prodotti si usa il “Multi-Product process chart”: sul lato sinistro del documento vengono elencate le operazioni attraverso cui passano i materiali, sul lato superiore i vari prodotti. Si vuole realizzare un flusso progressivo in avanti senza ritorni, cercando di disporre vicine le operazioni legate tra loro da notevole intensità di flusso.
• Per molti prodotti diversificati, si utilizza il foglio origine-destinazione (“From-to chart”): sia sul lato sinistro che sul lato superiore vengono elencati i vari reparti/attività produttive, creando una matrice per analizzare gli scambi di materiale tra i vari reparti; se tra due reparti esiste una notevole intensità di traffico, questi dovranno essere posizionati vicini.

Il flusso dei materiali è misurato in MAG, una grandezza che indica in che misura un materiale è trasportabile.

Rapporti tra le attività

Oltre al flusso dei materiali, è importante studiare anche le attività di servizio. Un documento utile è la Tabella dei Rapporti tra le attività (“Relationship chart”), simile a una From-To ripiegata lungo la diagonale dove vengono mostrati i rapporti totali tra tutti i reparti, in entrambe le direzioni: in un unico documento viene riunita una grande quantità di informazioni. Per ogni coppia di reparti viene associato un giudizio di vicinanza (A, E, I, O, U, X, XX) stabilito in base a necessità o meno di vicinanza tra reparti e personale, situazioni di pericolo, rumori, luce, uso dello stesso personale, …

Nel caso in cui sia necessario monitorare contemporaneamente sia il flusso dei materiali che i rapporti tra le attività, si può utilizzare la tabella combinata dei rapporti, un documento che incorpora sia le attività produttive che i servizi ausiliari.

Diagramma del flusso/dei rapporti tra le attività

Questo diagramma mostra la disposizione geografica dei reparti e l’importanza di ciascuno di essi rispetto agli altri. Un esempio di approccio alla realizzazione di questo diagramma è il TCR (total closeness ratio).

Determinazione dello spazio richiesto e dello spazio disponibile

È necessario studiare dettagliatamente lo spazio da assegnare a ciascun reparto/attività relativamente al numero di macchine, operatori, robot, stazioni necessarie. Bisogna determinare la potenzialità produttiva richiesta, facendo riferimento al rendimento di macchine e operatori. Risulta anche necessario riuscire a bilanciare efficacemente le linee di assemblaggio, così da ridurre tempi morti e evitare stazioni troppo/poco cariche (metodo di Kottas-Lau).

Se lo spazio disponibile è almeno pari a quello richiesto, si può procedere con il diagramma dei rapporti tra gli spazi, altrimenti bisogna ridurre lo spazio richiesto fino a renderlo congruente a quello disponibile (oppure aumentare i turni di lavoro, migliorare metodi e attrezzature, comprare pezzi marginali piuttosto che fabbricarli, …).

Diagramma dei rapporti tra gli spazi

Si tratta di pervenire a un primo possibile layout, tenendo conto di considerazioni come l'ubicazione dell’impianto, il sistema dei trasporti, il personale, il controllo, la sicurezza. Vi sono diversi metodi euristici che possono supportare la creazione di questo primo layout, come il pairwise exchange method, il relationship diagramming model e il graph-based process.

Sviluppo delle alternative di layout e scelta del layout

Esistono algoritmi e programmi di calcolo utili per giungere a diverse soluzioni ammissibili di layout, come Aldep, Corelap, Craft e il Logistic Re-Layout Planning: ognuno di essi può restituire una diversa configurazione di layout, ponendo il progettista di fronte a una scelta fra più alternative. Per scegliere la soluzione ottimale ci si può avvalere di metodi quali la lista dei pro e dei contro, classificazione delle alternative con riferimento a un insieme di fattori, analisi dei fattori, confronto dei costi.

Analisi del prodotto e delle quantità

È molto importante raccogliere informazioni precise sulla gamma di prodotti che si intende realizzare nel nuovo impianto e sui relativi volumi di produzione. Tramite l’analisi delle varietà prodotte e dei volumi di produzione si è in grado di accorpare i vari prodotti in gruppi/famiglie e di calcolare per ciascuno di essi le varie quantità da produrre.

Per comprendere facilmente la situazione del mix produttivo, si può consultare il diagramma Prodotto-Quantità, in cui le quantità annuali per ciascun tipo di prodotto vengono poste in ordine decrescente:

(grafico)

Naturalmente per un’azienda non tutti i prodotti hanno la stessa importanza in termini di tipologia e quantità: si può allora suddividere il grafico in 3 aree distinte a seconda delle quantità in cui i prodotti vengono realizzati.

• Una prima area comprende poche tipologie di prodotti ma realizzate in grandi quantità. Il layout è disposto per prodotto: è caratterizzato da un’elevata produzione di poche varietà, utilizzo di linee di produzione dedicate, elevato grado di meccanizzazione, standardizzazione e modularità. I vantaggi di un layout per prodotto sono i minori costi di trasporto, pochi controlli necessari, poche scorte e spazi occupati a magazzino, minori tempi di produzione.
• Una seconda area comprende invece prodotti realizzati in piccole quantità ma in grandi varietà: si possono distinguere un layout per processo/reparti e un layout a postazione fissa. Nel layout per reparti le operazioni di trasformazione e di trattamento vengono eseguite in reparti caratterizzati da lavorazioni omogenee (es: Job Shop). Questo tipo di layout prevede maggiori flessibilità (dovuta alla varietà di prodotti da fabbricare), minori investimenti in attrezzature, supervisione e controlli numerosi ed efficaci. Nel layout a postazione fissa il prodotto sta “fermo” e gli operatori e le macchine portano nell’intorno di esso i componenti e le attrezzature necessarie. È tipico delle operazioni di montaggio. Un layout così organizzato prevede una elevata flessibilità produttiva e pochi investimenti necessari.
• Una terza area intermedia comprende prodotti diversi ma simili per certe caratteristiche. È il caso del layout misto, una configurazione moderna, multicellulare e flessibile utilizzata quando non si hanno volumi sufficientemente elevati da giustificare l’adozione di linee di produzione dedicate.

MAG

Se i materiali sono simili e più o meno omogenei, si potrebbe misurare l’intensità del flusso in Kg, Litri, tonnellate o altre grandezze di volume. Se non esistono contenitori o unità di trasporto comuni per materiali diversi, la misura dell’intensità del flusso può risultare molto difficile: si passa allora al conteggio del numero di MAG per ogni materiale, che ci dà una misura della loro trasportabilità.

Il MAG è una unità di misura introdotta appunto per misurare l’attitudine dei materiali ad essere trasportati; l’intensità del flusso di un materiale è data dal prodotto tra il numero di MAG dell’oggetto e il numero di pezzi in esame per unità di tempo. 1 MAG equivale ad un pezzo di materiale di dimensioni pari a 150, ovvero un oggetto che può essere tenuto in mano con facilità, relativamente solido e compatto e poco incline al danneggiamento. Il valore in MAG di un oggetto è dato dalla formula: A’ = A[1 + 0.25 (B+C+D+E+F)], dove B, C, D, E, F fanno riferimento a densità, forma, rischio di danneggiamento, condizioni esterne e costo dell’oggetto.