Impianti industriali II

Lean thinking

“It’s not spectacular concepts that distinguish world class companies. It’s the uncompromising way of applying already known tools and methods”

L'attenzione delle aziende di oggi alla gestione del processo produttivo e della supply chain è fondamentale per mantenere una posizione di leadership nei confronti dei concorrenti. È difficile arrivare al mercato con idee innovative prima dei concorrenti, quindi una delle leve strategiche su cui puntare per differenziarsi è il miglioramento del flusso di produzione inteso come flusso di valore. Il flusso di valore non è altro che il processo attraverso il quale si aggiunge valore al prodotto durante le fasi di fabbricazione. Nasce l'esigenza di valutare le prestazioni del flusso esistente al fine di capire i punti di forza e le debolezze così da ipotizzare possibili interventi per cercare di eliminare o ridurre il più possibile gli sprechi, cioè le attività che non aggiungono valore, come le attese, gli stoccaggi, i trasporti, le movimentazioni, etc.

Lean thinking: definizione e obiettivi

Lean thinking significa letteralmente "pensare snello". Consiste nel perseguire con coerenza e costanza l'eliminazione degli sprechi in ogni processo aziendale con l'obiettivo ultimo di fornire ai clienti la miglior qualità, puntualità nelle consegne e il miglior servizio al costo più basso possibile. È un vero paradigma strategico in quanto modifica il modo di operare delle aziende. È stato concepito dai giapponesi per eliminare gli sprechi (Muda) “mettendosi nei panni” dei clienti finali. I Muda sono le attività che le aziende svolgono senza creare valore per i clienti finali che, alla fine, sono gli unici che pagano.

Tipologie di sprechi

• Movimenti eccessivi
• Sovrapproduzione
• Difetti
• Trasporti
• Scorte e giacenze
• Eccessiva processazione
• Attese
• Movimenti eccessivi

Tecniche di mappatura

Per analizzare un processo nella sua interezza e le tipologie di attività che lo compongono, si possono utilizzare varie tecniche di mappatura predisposte allo scopo:

• Product flow analysis (PFA) con simbologia ASME
• Value Stream Mapping (VSM)
• Manufacturing Critical-Path Time (MCT)

Come eliminare gli sprechi?

• Con strumenti di analisi: value stream mapping (VSM), product flow analysis (PFA), etc.
• Con strumenti di gestione: kanban, heijunka box, etc.
• Con strumenti di miglioramento: Kaizen, SMED

N.B. Gli strumenti di gestione sono elementi da implementare in fabbrica e gli strumenti (o metodi) di miglioramento servono per implementare gli elementi di gestione.

Elementi base

1. Risorse flessibili: È necessario poter cambiare e riadattare il tipo di produzione, quindi sono necessari impianti semplici ma usati molto bene piuttosto che impianti sofisticati e costosi.
2. Layouts a celle: Caratteristico del mondo Lean, si usa però solo se c'è un volume adatto. Consiste nel raggruppare i macchinari in celle.
3. Sistemi a tiraggio (pull production system): Ciò che serve lo indica chi sta a valle, il sistema viene tirato da ciò che consumo. Il Lead time calcolato solitamente non è prevedibile, pertanto MRP non funziona perché siamo in un sistema instabile. I sistemi pull si basano invece di kanban, dei veri e propri cartellini che indicano l'ordine di lavoro e l'ordine di prelievo.
4. Kanban production control
5. Small lot production: È necessario essere in grado di produrre pochi pezzi
6. Quick setup (SMED)
7. Uniformare i livelli di produzione: Per lavorare in modo tale che il consumo di ogni componente sia più o meno costante (si agisce sulla varianza).
8. Total Productive Maintenance (TPM): Si parla di manutenzione produttiva; l'operatore è responsabile anche della macchina che gestisce e non solo della qualità del prodotto (attività sia tecnica che manageriale).
9. Supplier networks: Progettare/ottimizzare/integrare le reti di fornitura.

Il portale della Lean rappresenta un insieme di strumenti più o meno estesi.

Six Sigma quality

Questo strumento serve per ridurre la varianza, è una metodologia per controllare la qualità dei processi produttivi e usa come parametro una misura con lo scopo di migliorare la qualità. È uno strumento nato per la qualità, per controllare il prodotto ma adesso si usa anche per la gestione dei processi (es. per il Lead time) e prende il nome di Lead Six Sigma.

N.B. È importante rimanere concentrati su quello che vuole il cliente e focalizzati sul processo, non fare mai scelte contro il processo. Es. molte aziende calcolano il valore della produttività della macchina per incentivare gli operai che vi lavorano. Questo non è quasi mai funzionale perché non si guarda al processo.

I risultati della Lean production sono più in generale una riduzione dei costi, un aumento della qualità e una riduzione del Lead time. Un indicatore importante, Quick Response Manufacturing (QRM), indica quanto tempo si impiega a realizzare il prodotto. Se miglioro questo valore, anche gli altri valori migliorano.

Classificazione dei Muda

• Quelli eliminabili da subito sono definiti MUDA di II specie
• Quelli non eliminabili perché non si è ancora trovata una soluzione sono i MUDA di I specie

Il Lean thinking non esprime concetti assolutamente nuovi ma piuttosto rappresenta un'evoluzione di modelli organizzativi che l'hanno preceduto (TQM, BPR, TPM, JIT etc.) che vengono meglio strutturati e integrati. In particolare, il termine "Lean" vuole esprimere il fatto che i metodi produttivi giapponesi riducono al minimo l'utilizzo delle risorse impiegate in termini di risorse umane, capitale investito, spazio occupato, tempo, scorte etc.

Il cardine del pensiero snello è rappresentato dalla continua ricerca ed eliminazione degli sprechi allo scopo di produrre di più con un minore consumo di risorse. L'eliminazione sistematica degli sprechi è possibile attraverso il perseguimento e l'implementazione dei 5 PRINCIPI DELLA LEAN THINKING costituenti la base cui fare riferimento nell'azione di riprogettazione dei processi aziendali.

I 5 principi della Lean thinking

1. Definire il valore

   Il punto di partenza della caccia allo spreco è l'identificazione di ciò che vale, il consumo di risorse è giustificato SOLO per produrre valore, altrimenti è uno spreco. La perdita è ciò che il cliente non paga. Bisogna tentare di definire con precisione il valore in termini di prodotti specifici con caratteristiche specifiche, offerte a prezzi specifici attraverso il dialogo con clienti specifici. Il valore viene definito dal cliente e assume significato solo se espresso in termini di un prodotto e/o servizio in grado di soddisfare le sue esigenze a un dato prezzo e in un dato momento.

   N.B. Il valore di una stessa cosa in due contesti differenti può essere diverso. Il "valore per il cliente" è il prezzo che il cliente è disposto a pagare nel momento in cui decide di acquistare un prodotto. Si deve quindi capire quali siano le attività che il cliente non è disposto a pagare per poterle eliminare. Ecco pertanto l'esigenza di riconsiderare la propria struttura organizzativa e il processo complessivo degli atti aziendali al fine di verificare se essi siano effettivamente rivolti alla produzione di valore nell'ottica del cliente finale.

   Esempio: Costruisco macchine asfaltatrici e, per alcune ragioni, devo fare alcuni controlli intermedi perché non sono in grado di farli altrove. Naturalmente questi controlli e queste giacenze costano. Questo è il classico esempio di cose che il cliente non è disposto a pagare. Il cliente compra macchine asfaltatrici, non compra i miei problemi interni. Gli Americani dicono: “compriamo il buco, non il trapano”. Se, quindi, si costruisce un trapano con 5.000 funzioni, oltre a quella di fare i buchi, funzioni di cui al cliente non interessa nulla, si stanno solo producendo sprechi.

2. Indentificare il flusso di valore

   Il flusso di valore per un dato prodotto consiste nell'intera gamma di attività necessarie per trasformare le materie prime in prodotto finito. L'analisi del flusso di valore, ottenuta mediante il processo di mappatura con metodologie quali il VSM, ha come obiettivo quello di mettere in evidenza le grandi quantità di spreco attraverso la classificazione delle attività in tre categorie:

   • Attività che creano valore
   • Attività che non creano valore ma necessarie
   • Attività che non creano valore e non necessarie (da eliminare subito)

   Il processo di identificazione del flusso del valore porta inevitabilmente alla luce una quantità sorprendente di sprechi sotto forma di fasi superflue, ripetizioni e scarti man mano che il prodotto passa di reparto in reparto e di società in società. Nell’immagine sopra vediamo come il run time si il 5% del totale, ovvero abbiamo un 95% di perdite. Risulta pertanto più importante studiare queste perdite per cercare di ridurle.

   Esempio: Tempo di attraversamento pari a 30gg e ogni giorno faccio 1000 pz, le scorte saranno 30000. Se riesco a ridurre il tempo a 15 gg ---> 1000x15=15000 15000 pz

3. Far scorrere il flusso

   Definito con precisione il valore (I principio), identificato il flusso di valore per un dato prodotto e averlo ricostruito eliminando le attività inutili attraverso la mappatura dei flussi (II principio), bisogna far sì che le restanti attività creatrici di valore formano un FLUSSO CONTINUO di produzione (III principio).

   Il pensiero snello rovescia il tradizionale modo di ragionare con "lotti" lavoro più efficace se il prodotto viene lavorato ininterrottamente dalla materia prima al prodotto finito. Il flusso continuo in produzione si raggiunge soprattutto attraverso interventi radicali che permettono di trasformare le attività produttive necessarie per fabbricare un prodotto da un sistema di produzioni a lotti con code a un sistema di produzione a flusso continuo.

   Per flusso continuo si intende, in termini manifatturieri, la produzione (e il movimento) di un pezzo alla volta (one piece flow) senza stagnazioni di prodotto tra le varie stazioni. Questo implica l'uso di celle/linee di produzione al posto di stazioni isolate e layout a reparti. Si parla di OVER LAPPING ovvero lo stesso lotto viene lavorato contemporaneamente in più stazioni.

4. Fare tirare il flusso dal cliente

   In definitiva si può affermare che i clienti "tirano il valore dall'impresa" acquisire la capacità di progettare, programmare e realizzare SOLO quello che il cliente vuole nel momento in cui lo vuole. Per fare questo devo necessariamente avere un sistema flessibile, altrimenti non riesco a rispondere velocemente alla variazione di domanda. La vendita online è perfetta per far tirare il flusso dal cliente.

   In pratica significa collegare i vari processi di produzione, possibilmente già organizzati in celle di lavorazione, mediante un sistema pull di controllo flusso materiali, introducendo ad esempio il "supermarket" e associando un sistema "kanban" di controllo.

5. Ricercare la perfezione

   Va interpretato nel senso di un processo di miglioramento continuo. Se si sono applicati correttamente i primi quattro principi si creano sinergie impensabili che mettono in moto a livello aziendale un processo continuo di riduzione dei COSTI, dei TEMPI e degli SPAZI.

   Il quinto principio deve essere da sprone per l'incessante applicazione dei principi Lean e risultare ogni volta quale un nuovo punto di partenza. Una volta finito si deve ricominciare per fare emergere nuovi sprechi ed eliminarli. In termini produttivi si possono raggiungere, alla fine di tale processo, risultati come la riduzione delle scorte fino al 50% e riduzioni del Lead time (tempo di trasformazione delle materie prime in prodotti finiti) dell'ordine del 70-80%.

   N.B. È sempre importante ricordare che in un ambiente snello:

   • Prima vengono le persone
   • Poi vengono i metodi e le tecniche
   • E per ultimo viene la tecnologia

Produzione a flusso

Paragone della tubazione – situazione ideale

Sotto le giuste condizioni (pressione, diametro del tubo etc.) il flusso di un liquido in una tubazione è lineare, regolare, continuo e senza turbolenza. Se poi immaginiamo ci sia una pompa aspirante a valle della tubazione medesima, che “tiri” liquido a monte, il paragone è completo e perfettamente centrato con la produzione a flusso e il criterio produttivo “pull”. I fornitori sono rappresentabili con altrettante tubazioni di afflusso laterali che convogliano il loro liquido (materie prime, semilavorati etc.) nella tubazione principale (la nostra fabbrica) che aspira liquido dalle tubazioni affluenti, aumentando gradualmente di diametro per permettere l’extra flusso di liquido apportato (le forniture dei vari fornitori che arrivano, in ottica JIT dove sono richieste). Il tutto a creare un liquido composito (il PF) nella portata (quantità) richiesta dalla pompa (mercato), con le caratteristiche volute (parametri qualitativi), e con la tempistica imposta dal mercato medesimo.

Paragone della tubazione – situazione reale

• La presenza di layout di stabilimento non adeguati provocano tutto meno che un flusso di materiali unidirezionale e lineare.
• Le fermate di impianto/macchina (anche microfermate), i funzionamenti delle macchine a velocità ridotta, i set-up di macchina provocano sbilanciamenti e/o irregolarità di flusso ed accumuli di stock.
• Il “parcheggio” più o meno temporaneo di materiali o semilavorati in attesa di ulteriore lavorazione provoca arresti di flusso.
• I controlli di qualità nei vari stadi di processo produttivo possono anche loro provocare arresti o rallentamenti di flusso mentre le rilavorazioni di prodotti difettosi possono anche provocare riflussi all’indietro.
• I disturbi al flusso causati direttamente o indirettamente dalle persone, dai loro errori e dalle loro abitudini.

Nel paragone idraulico, tutte queste irregolarità non sarebbero altro che perdite (sprechi) quali quelle causate da diametro del tubo insufficiente o da rugosità eccessiva della parete interna. Produrre “a flusso” significa, quindi, riprogettare l’intero processo produttivo in modo tale che gli sprechi siano minimizzato o eliminati: i materiali dovrebbero “avanzare” alla giusta velocità (produttività), il più linearmente, unidirezionalmente e regolarmente possibile lungo tutto il processo produttivo. Inoltre, tutte le attività o operazioni di processo dovrebbero fare un’unica cosa ai materiali: aggiungere loro valore.

Analisi delle perdite & overall equipment efficiency (OEE)

“If you cannot measure it, you cannot manage it”. Il sistema va messo sotto controllo altrimenti non si può migliorare.

Analisi delle perdite

L’analisi dello “status quo ante” e delle perdite rappresenta lo strumento fondamentale per costruire un buon progetto di Lean Production. La conoscenza dello stato attuale fornirà il metro di misura degli avanzamenti ottenuti e permetterà di validare il processo di implementazione della Lean Production in azienda.

Quale risulta essere la struttura concettuale da seguire durante tale analisi?

Quali sono i passi da seguire durante tale analisi?

1. Scegliere una macchina o un processo strategico;
2. Valutare (quantitativamente) l’efficienza della macchina o del processo;
3. Determinare l’obiettivo (efficienza ideale);
4. Valutare le perdite e le loro cause:
   • Perdite dell’impianto
   • Perdite di materiali
   • Perdite di energia
   • Perdite di persone
5. Estendere l’analisi ad altre macchine/processi.

Perdite di impianto

N.B il ragionamento viene effettuato su una singola macchina, non è un'analisi integrabile, non ha senso calcolare OEE medio. In generale, rispetto all’output teoricamente ottenibile dal sistema produttivo: 0 = T ∗ P.

Dove T = tempo di funzionamento disponibile e P = potenzialità di targa della macchina. Si possono avere riduzioni anche piuttosto sensibili della capacità produttiva effettiva del sistema (). I motivi per cui la produttività del sistema sia in generale inferiore all’unità sono sostanzialmente classificabili in:

• Cause di natura temporale
• Cause legate all’intensità di funzionamento

Cause di natura temporale

Le cause legate all’utilizzo temporale del sistema produttivo fanno sì che per una quota parte del tempo disponibile T non ricorrano tutte le condizioni necessarie per il funzionamento della macchina, oppure si decida per scelta organizzativa di non fare funzionare il sistema stesso. È possibile quindi costruire un indicatore di perdita di capacità produttiva del sistema in seguito all’utilizzo dello stesso, utilizzando il rapporto tra il tempo per cui la macchina effettivamente funziona e il tempo teoricamente disponibile per il funzionamento.

Tra le cause legate all’utilizzo del sistema produttivo che comportano una riduzione della capacità produttiva dello stesso è possibile effettuare una ulteriore suddivisione distinguendo tra:

• Cause di tipo logistico organizzativo esterne al sistema produttivo
• Cause di tipo logistico organizzativo interne al sistema produttivo
• Cause intrinseche (interne) al funzionamento della macchina

Cause esterne al sistema produttivo

Si intendono tutti quei fattori legati all’utilizzo del sistema produttivo che non dipendono né dalla singola macchina, né dalle interazioni tra macchine, uomini e servizi all’interno del sistema. Tipicamente sono cause esterne di riduzione dell’utilizzo del sistema produttivo: