Lezioni, Sistemi di produzione avanzati M

Sistemi di produzione avanzati

CFU: Cristina Mora
Prof.ssa: Simone Benassi

Indice

Introduzione ........................................................................................................................ 1
1. Introduzione alla Lean Manufacturing ........................................................................ 1
2. Nascita della Lean Manufacturing ............................................................................ 2
3. Hydropump – Sviluppo completo della progettazione di un SP ................................ 12
4. Step 1) Analisi del mix di vendita e individuazione del mix produttivo .................. 12
5. Step 2) Studio dei cicli di produzione (lavorazione) ................................................. 13
6. Step 3) Calcolo “statico” del numero di risorse necessarie (macchine/operatori) .... 17
2. Cellular Manufacturing ................................................................................................. 23
7. Step 4) Applicazione di tecniche di clustering sulle risorse ..................................... 23
8. A) Indici di similarità ................................................................................................ 26
9. Indici di similarità general purpose ..................................................................... 26
10. 1) Indice di Jaccard ....................................................................................... 27
11. 2) Indice Simple Matching .......................................................................... 27
12. 3) Indice di Yule ......................................................................................... 28
13. 4) Indice di Hamman ................................................................................. 28
14. 5) Indice di Baroni-Urbani .......................................................................... 28
15. 6) Indice di Sorenson .................................................................................. 29
16. 7) Indice di Rogers e Tanimoto ................................................................. 29
17. 8) Indice Relative Matching ...................................................................... 29
18. Indici di similarità problem oriented ................................................................. 30
19. Indice di Gupta e Seifoddini ..................................................................... 30
20. B) Algoritmi gerarchici di clustering ........................................................................ 34
21. Algoritmo CLINK (Complete Linkage) ......................................................... 35
22. Algoritmo SLINK (Single Linkage) ............................................................... 37
23. Algoritmo UPGMA (Unweighted Pair-Group Method using Arithmetic Average) ........ 39
24. C) Valore di similarità di taglio ................................................................................ 41
25. Procedure per il raggruppamento delle parti nelle celle .................................... 46
26. D) Indici di performance (KPI – Key Performance Indicators) ................................ 49
* Precisazione sul Cellular Manufacturing ................................................................ 54
27. Esercizio d’esame .................................................................................................... 55
 Appunti dell’A.A. 2011/2012
Sistemi di produzione avanzati M – Indice moduli – Simone Benassi   i  
3. Progettazione del layout aziendale & analisi dei flussi dei materiali ........................ 63
28. Step 5) Determinazione del layout di stabilimento ................................................... 63
29. Metodo del rapporto pesato ............................................................................. 66
30. Metodo del flusso (valore) massimo totale ..................................................... 67
31. Metodo del flusso (valore) massimo puntuale ................................................ 67
32. Step 6) Analisi dei flussi dei materiali e ottimizzazione dei parametri di trasporto ....... 68
33. Esercitazione sull’analisi dei flussi dei materiali ............................................ 76
4. Passi finali della progettazione di un SP ...................................................................... 86
34. Step 7) Ottimizzazione del comportamento dinamico mediante simulazione .......... 86
35. Step 8) Dimensionamento del sistema di cogenerazione energetica aziendale ........ 86
36. Analisi economica dell’impianto cogenerativo a vapore in contropressione . 87
37. Step 9) Cenni sulla procedura autorizzatoria e sulla sicurezza ................................. 89
38. Step 10) Valutazione (draft) del costo di lavorazione ............................................... 89
5. Gestione integrata delle scorte nella catena logistica .................................................. 90
39. Modello EOQ (Economic Order Quantity) ............................................................... 90
40. Modello del lotto economico congiunto o JELS ....................................................... 91
41. Modello di Lu (1995) ...................................................................................... 93
42. Modello di Goyal (1995) ................................................................................. 94
43. Modello di Hill (1997) .................................................................................... 96
44. Analisi dei costi e della dimensione del lotto congiunto Q ............................. 97
45. Esercizio d’esame ..................................................................................................... 102
46. Limiti dei modelli JELS .................................................................................. 107
47. Altre forme di collaborazione ................................................................................... 108
48. Collaborative Planning .................................................................................... 108
49. Supplier Managed Inventory (SMI) ................................................................ 108
50. Consignment Stock (CS) ................................................................................. 108
51. Modello analitico del Consignment Stock ...................................................... 110
52. Esercizio d’esame ..................................................................................................... 112
 Appunti dell’A.A. 2011/2012
Sistemi di produzione avanzati M – Indice moduli – Simone Benassi   ii  
6. Progettazione e controllo di sistemi flessibili di Order Picking (FOPS) ................... 114
53. Parametri caratteristici dell’order picking ................................................................. 116
54. Strategie di allocazione della merce .......................................................................... 118
55. Allocazione della merce per classi .................................................................. 120
56. Allocazione della merce per correlazione ....................................................... 122
57. Esercizio .................................................................................................................... 127
58. Order Picking System (OPS) – Ing. Riccardo Accorsi ............................................. 136
7. Logistica distributiva ..................................................................................................... 138
59. Strategie di distribuzione e classificazione delle reti di distribuzione ...................... 140
60. Modelli matematici per la progettazione delle reti di distribuzione ......................... 142
61. Consegna diretta, MONOPRODOTTO, MONOPERIODO, domanda frazionata ....... 143
62. Consegna diretta, MONOPRODOTTO, MONOPERIODO, domanda non frazionata ... 144
63. Configurazione di una Supply Chain MULTILIVELLO, MONOPRODOTTO, MONOPERIODO .... 145
64. Esercizio .................................................................................................................... 148
65. Criticità del modello di LAP (Location Allocation Problem) ................................... 152
8. Analisi del flusso del valore ........................................................................................... 153
66. Value Stream Mapping ............................................................................................. 154
67. AS IS ......................................................................................................................... 157
68. Tecniche per snellire il flusso produttivo .................................................................. 159
69. TO BE ....................................................................................................................... 161
9. Approccio per la valutazione delle ridondanze delle risorse produttive nel CM ..... 163
70. Modello di programmazione lineare intera ............................................................... 165
Acronimi ........................................................................................................................ 170
 Appunti dell’A.A. 2011/2012
Sistemi di produzione avanzati M – Indice moduli – Simone Benassi   iii  

Introduzione

Nel corso saranno approfondite le tecniche necessarie per progettare un sistema produttivo (SP) efficace ed efficiente a partire dal nulla. L’efficacia è misurata in funzione del raggiungimento dell’obiettivo prefissato, mentre l’efficienza è misurata in funzione dei costi che l’organizzazione sostiene per raggiungere lo stesso obiettivo.

Gli argomenti principali trattati saranno:

• Approvvigionamento
• Gestione dei magazzini e delle scorte (che dovrebbero essere il più possibile ridotte)
• Logistica distributiva (progettazione della rete di distribuzione)

Introduzione alla Lean Manufacturing

Definizione di Lean Manufacturing System: sistema integrato di attività progettato per realizzare ampi mix produttivi, usando scorte minime di materie prime, WIP e di prodotti finiti.

Questa è una filosofia che “abbraccia” più campi:

• Produzione
• Logistica
• Manutenzione
• Gestione qualità
• Gestione del personale
• Progettazione del prodotto

L’obiettivo è conseguire un miglioramento continuo in termini di qualità e produttività.

I driver che le organizzazioni seguono oggi sono:

• Ampio mix produttivo (differenziazione)
• Piccole quantità
• Ridotti tempi di consegna
• Alta qualità

Queste quattro componenti determinano, nel loro insieme, il livello del servizio al cliente, sul quale ci si deve basare per progettare il SP.

Con l’intenzione di produrre un alto livello di servizio al cliente risulta inoltre necessario cercare di mantenere bassi i costi. Si cerca di produrre solo ed esclusivamente gli articoli effettivamente richiesti dal cliente, nelle quantità e nei momenti dettati dagli stessi. Si eliminano i motivi di mantenimento scorte che sono considerate negative perché:

• Rappresentano un immobilizzo di capitale, in quanto la gestione dei magazzini non è a costo 0
• Nascondono i reali motivi di inefficienza del SP

Nascita della Lean Manufacturing

Nel corso degli anni si sono susseguite almeno quattro rivoluzioni industriali:

1. 1^o rivoluzione industriale basata sul layout job shop, nel quale ogni reparto è caratterizzato da una sola tipologia di macchina: i prodotti per essere considerati finiti dovevano entrare e uscire da tutti i reparti contenenti le macchine che dovevano effettuare le lavorazioni. Il flusso dei materiali è molto complesso, quindi costoso, mentre il livello delle scorte è alto a causa delle code nei differenti reparti (scorte inter-operazionali – WIP).
2. 2^o rivoluzione industriale viene introdotto il layout flow shop, caratterizzato da una o più linee di produzione fabbricanti ognuna un solo tipo di prodotto. In questi anni la differenziazione non è richiesta dal cliente: per questo motivo il prodotto è standard, quindi i volumi di produzione risultano elevatissimi. Questo comporta grandi investimenti iniziali per le linee di produzione e successivamente bassi costi unitari di produzione.
3. 3^o rivoluzione industriale dal 1960 in poi le cose iniziano a cambiare, specialmente in Giappone, con l’esigenza di introdurre un nuovo sistema produttivo (una nuova filosofia). Nasce la Lean Manufacturing (Produzione snella).
4. 4^o rivoluzione industriale viene introdotta la filosofia CIM (Computer Integrated Manufacturing) e l’automazione industriale modulare.

La Lean Manufacturing nasce presso l’azienda giapponese Toyota Motor Company, la quale sviluppa una nuova filosofia di produzione che prende il nome di Toyota Production System (TPS). Nel 1950 Eiji Toyoda intraprese un viaggio di tre mesi a Detroit, nello stabilimento di Rouge di Ford, caratterizzato dalla più grande ed efficiente struttura produttiva del mondo con le sue 7000 auto fabbricate al giorno. Eiji Toyoda e l’amministratore delegato Taiichi Ohno rimasero sbalorditi dalla capacità produttiva dello stabilimento (Toyota in trent’anni aveva fabbricato 2685 auto, contro le 7000 al giorno della Ford).

Dopo un’attenta analisi i due conclusero che la produzione di massa in Giappone non avrebbe mai funzionato, poiché:

• Il mercato interno era molto limitato, ma la gamma di veicoli era molto ampia.
• I lavoratori non volevano essere considerati come un costo variabile o pezzi intercambiabili.
• L’economia giapponese devastata dalla guerra soffriva la mancanza di capitali e non poteva acquistare tecnologie occidentali.
• L’estero traboccava di colossi automobilistici ansiosi di entrare in Giappone per difendere i propri mercati.

Toyota non modificò il proprio sistema produttivo, lo rese “solo” più efficiente: venne introdotta la tecnica SMED – Single Minute Exchange of Dies (tecnica dei cambi rapidi) che permise di passare da tempi di set up di 1 giorno a tempi inferiori ai 3 minuti. Successivamente la sperimentazione sulla produzione di piccoli lotti evidenziò che il costo unitario poteva essere mantenuto basso, in quanto si iniziò a considerare costi che venivano precedentemente tralasciati (come per esempio il costo dell’invenduto e delle scorte a magazzino, costi molto elevati quando si produce in grandi quantità). Due ulteriori vantaggi della produzione per piccoli lotti sono la diminuzione degli scarti (la fabbricazione di pochi pezzi rivelava quasi istantaneamente gli errori di stampaggio) e la possibilità di effettuare il controllo qualità in linea e non più a campione sul prodotto finito.

Nel 1950 Toyota non è nemmeno annoverata fra le prime 10 case costruttrici al mondo: dopo l’implementazione della nuova filosofia produttiva Toyota passa dalla sesta posizione del 1970 alla terza posizione del 2002. I piani del colosso giapponese prevedevano di diventare leader mondiale a partire dal 2010 (dati del 2005).

I campi che tocca la Lean manufacturing sono i più disparati:

• Progettazione
• Produzione
• Logistica
• Qualità
• Manutenzione
• Ambiente
• Sicurezza

Gli strumenti della Lean Production sono:

• 5S: Seiri, Seiton, Seiso, Seiketsu, Shitsuke, ossia Organizzare, Ordinare, Pulire, Standardizzare, Disciplina
• JIT: rifornimento dei pezzi giusti al momento giusto e nelle giuste quantità
• Kanban: che permette una rapida ed efficace trasmissione delle informazioni
• Kaizen: piccolo miglioramento continuo
• Poka Yoke: strumento utilizzato per la prevenzione e rapida risoluzione degli errori
• Heijunka: livellamento della produzione, distribuendo in maniera uniforme il mix produttivo nel tempo
• TPM: Total Productive Maintenance
• Takt Time: velocità alla quale le parti devono essere prodotte per soddisfare la domanda

Per progettare il SP è assolutamente necessario tenere conto di questo fattore.

Cellular Manufacturing consiste in unità di lavoro definite per realizzare una famiglia di prodotti.

Il sistema di produzione Toyota (TPS), ideato per migliorare la qualità e la produttività, si innesta su due filosofie cardine della cultura nipponica:

• Eliminazione degli sprechi
• Rispetto per le persone

Secondo i giapponesi lo spreco è qualsiasi cosa diversa dal quantitativo minimo di attrezzature, materiale, parti e addetti che sono assolutamente essenziali alla produzione. In altre parole lo spreco è tutto ciò che non dà valore aggiunto al prodotto finale.

È possibile classificare le cause degli sprechi:

• Sovra-produzione
• Tempi di attesa
• Trasporti
• Scorte
• Processi
• Movimentazioni
• Prodotti difettosi
• Prodotti invenduti

Per eliminare le cause degli sprechi sono state messe a punto apposite tecniche, che agiscono specificamente per determinati punti.