Progettazione dei Sistemi Produttivi

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 EALIZZAZIONE DI UN PRODOTTO

Il metodo di base per la realizzazione di un prodotto prevede: prototipazione, produzione pilota, rump

up e produzione.

Le fasi sono tra loro necessariamente sequenziali; posto che le fasi di rump up e produzione si

compiano con lo stesso sistema di produzione, ogni fase richiede normalmente processi e sistemi di

produzione differenti.

P P

 ROGETTAZIONE DEL ROCESSO

Per scegliere il corretto processo produttivo, si devono considerare ed individuare le alternative

tecnologiche.

Si procede facendo un confronto economico, e strategico, tra le alternative; si possono cercare di

individuare le tecnologie a maggior potenziale, anche tramite prove pilota o installazioni sperimentali.

Dopo aver ridotto le alternative, si arriva alla scelta della tecnologia.

P S P

 ROGETTAZIONE DEL ISTEMA RODUTTIVO

Dopo aver individuato le alternative offerte dal mercato, si procede con un confronto economico e

strategico.

Si sceglie il dimensionamento, si risolvono i problemi dei servizi di impianto e della logistica industriale

e si definisce il lay-out.

→ Fasi di progettazione del Sistema Produttivo

- Analisi della domanda

- Industrializzazione di prodotto e processo, realizzazione di distinte e cicli di lavorazione

- Scelta delle soluzioni produttive (tipologie di sistemi manifatturieri e/o di processo)

- Dimensionamento del Sistema Produttivo

- Progettazione del lay-out di Sistema

- Dimensionamento aree di lavoro e delle postazioni

- Progettazione dei servizi e dei sistemi di supporto

Dimensionamento del Sistema Produttivo

1. Individuazione del mix produttivo di riferimento 5. Calcolo fabbisogno ore produttive

2. Sviluppo dei cicli di lavorazione dei pezzi 6. Calcolo delle ore disponibili

3. Individuazione delle risorse necessarie 7. Calcolo del numero di risorse

4. Somma dei carichi di lavoro per tipo-pezzo/risorsa 8. Calcolo dell’orario di apertura (numero di

turni) più conveniente

Le tecniche da impiegarsi per la progettazione dei sistemi di produzione non si focalizzano solo sul loro

dimensionamento e sui loro aspetti prettamente tecnici, ma anche su quanto concerne la loro

organizzazione e gestione.

Si possono impiegare alcuni software CAD specifici, per i servizi di impianto, per il lay-out.

La tecnologia informatica può essere sfruttata per descrivere il sistema di produzione attraverso

modelli che consentano di simulare in tempi ridotti il funzionamento del sistema per lunghi periodi.

Questo permette di valutare il comportamento considerando situazioni anomale che si potrebbero

presentare, e assumere le decisioni progettuali conseguenti.

8. Cos’è il Job shop? Quali sono i punti di forza e di debolezza? Descrivere i passi

fondamentali di dimensionamento.

I sistemi Job shop è costituito da più reparti in ciascuno dei quali sono raggruppate macchine

omogenee dal punto di vista tecnologico. La produzione generalmente su commessa, a lotti e a volte

unitaria.

Un impresa di tipo Job shop è dotata di macchinari e attrezzature con capacità generiche, idonei ad

effettuare un ampio spettro di lavorazioni. Flusso di materiali molto intrecciato e variabile nel tempo a

seconda dell’insieme dei prodotti che di volta in volta vengono realizzati.

I punti di forza sono:

- di mix, di prodotto, di espansione: dovuta all’utilizzo di macchine generiche, al loro

FLESSIBILITÀ

raggruppamento secondo un criterio di omogeneità tecnologica.

→ Conviene quando ci sono numerosi prodotti diversi tra loro, i volumi per ciascun prodotto bassi

rispetto al volume totale e il mix produttivo è molto variabile nel tempo.

- : si realizzano solo reparti necessari con una sola macchina per reparto e poi

MODESTI INVESTIMENTI INIZIALI

eventualmente si aggiungono nuove macchine;

- in quanto vi sono reparti tecnologicamente omogenei:

TRASFERIMENTO CONOSCENZE TRA GLI OPERATORI

operatore polivalente e con disponibilità a mantenere un certo grado di elasticità degli orari di lavoro.

Agli addetti sono richieste abilità e competenze specifiche, acquisite con l'esperienza o attraverso

interventi di formazione sul posto di lavoro;

- con più macchine uguali si può sopperire ad eventuali guasti sostituendo

SCARSA CRITICITÀ AI GUASTI

quella guasta (se non esiste si può effettuare cicli lavorativi alternativi);

I punti di debolezza sono:

- decidere con quale sequenza e in quale momento inoltrare in

DIFFICOLTÀ NELLA PROGRAMMAZIONE OPERATIVA

produzione i lotti dei vari ordini; scegliere tra cicli alternativi; al termine del lavoro di una macchina

decidere quale lotto lanciare in produzione tenendo presente date di consegna, tempi di setup.ecc;

- WIP (work in process) cioè un elevato numero di ordini in corso di lavorazione iniziati ma non

ELEVATO

conclusi che porta a non schedulare adeguatamente le code alle macchine e a controllare

l’avanzamento dei lotti di produzione di conseguenza si ha elevato lead time dovuto alle code alle

macchine con possibilità di colli di bottiglia che possono creare fermate alle macchine e un numero

elevato di scorte di semi lavorati.

La capacità produttiva di un job-shop dipende da diversi fattori:

• Mix produttivo al variare del mix variano i carichi delle macchine con possibili saturazioni di macchine

e scarsa saturazione di altre;

• Efficacia del sistema di programmazione e controllo della produzione;

• Dimensione dei lotti di produzione al variare della produzione di un nuovo pezzo si deve attrezzare la

macchina per evitare tempi morti di produzione si cerca di produrre un maggior numero di pezzi che

vanno a scorta e che potranno essere utilizzati in futuro;

• Cicli di lavorazione (nel job shop le macchine sono flessibili pertanto la produzione può essere fatta

seguendo differenti cicli tecnologici cioè cicli diversi richiedono impegno di risorse differenti ma è

possibile utilizzarli per bilanciare i carichi di lavoro e ottimizzare le prestazioni del sistema attraverso);

• Tempi di attrezzaggio (dipendenti o meno dalla sequenza con cui si immettono i lotti in produzione).

Il dimensionamento di un sistema produttivo consiste nell’identificare le tipologie e il numero di

macchine necessarie per realizzare un determinato mix di prodotti nelle quantità desiderate. I punti da

seguire per il dimensionamento sono i seguenti:

1. Individuazione del mix produttivo di riferimento

- Identificazione dei tipi-pezzo

- Determinazione della domanda annua

- Calcolo del lotto di produzione

2. Sviluppo dei cicli di lavorazione dei pezzi

- Per ogni tipo-pezzo si deve stendere il ciclo di lavorazione

- Se possibile vanno individuate delle macchine alternative

3. Individuazione delle macchine necessarie

- Sulla base dei cicli di lavorazione, è possibile identificare le tipologie di macchine necessarie per

realizzare il mix di riferimento

4. Definizione dei carichi di lavoro per tipo pezzo/macchina

- Somma, per ogni tipo-pezzo del mix, dei tempi delle operazioni che devono essere effettuate su

uno stesso tipo-macchina

5. Calcolo fabbisogno ore produttive (per ogni reparto)

6. Calcolo delle ore disponibili (per ogni reparto)

7. Calcolo del numero di macchine (per ogni turno)

Il valore ottenuto dovrà essere arrotondato all’intero superiore o inferiore, tenendo conto di:

- costo del tipo-macchina - possibilità di ricorrere alla subfornitura per alcuni tipi-pezzo

- tasso di saturazione del tipo-macchina - possibilità di impiegare dei cicli alternativi per alcuni tipi-

pezzo

8.Calcolo del numero di turni più conveniente

Viene effettuata mediante il calcolo del costo annuo su 1, 2 o 3 turni; si deve valutare il trade-off fra:

• Ugual numero di turni per i reparti

- Dimensionamento non ottimale delle macchine

- Minore saturazione e sbilanciamenti tra reparti

• Diverso numero di turni per i reparti

- Necessità di magazzini di disaccoppiamento

- Maggiori difficoltà organizzative

- Maggior costo di esercizio delle risorse condivise

Infine, si definisce tasso di saturazione del tipo-macchina i il valore (compreso tra 0 e 1)

CONFRONTO fra sistema Job shop e celle:

Flessibilità: un sistema Job shop è molto più flessibile

1. Volume di produzione: un sistema a celle permette di realizzare molti più volumi

2. Aspetti di gestione: la gestione delle celle è molto più semplice

3. Aspetti legati alla progettazione: la progettazione di un sistema Job shop è leggermente più

4. semplice

Costi di investimento: i costi per realizzare un Job Shop sono superiori

5. Obsolescenza: leggermente superiore per un sistema Job shop

6. Avvio di nuove produzioni: molto favorevole per il Job shop, essendo un sistema flessibile

7. Work in process: molto superiore nelle celle di produzione

8. Tempo di attraversamento: molto superiore nelle celle di produzione

9. Vulnerabilità ai guasti, superiore nelle celle di produzione

10. Uniformitò della qualità: leggermente superiore nelle celle

11.

Saturazione: leggermente superiore nelle celle.

9. Cosa sono le celle di fabbricazione? Quali sono i vantaggi e gli

svantaggi?

Descrivere i principali metodi di dimensionamento dei sistemi a

celle di fabbricazione.

Per cella si intende l’insieme di macchine non tecnologicamente omogenee, ma

capaci di lavorare completamente gruppo di pezzi (famiglie) simili sia dal punto

di vista morfologico, sia dal punto di vista tecnologico. In questo modo si evitano

i cicli alternativi tra le varie celle e si linearizzano i flussi.

Derivano dall’applicazione dei concetti di Group Tecnology che permette di

definire le famiglie omogenee di prodotti. La Group Technology, nato in Russia, è

un approccio sistematico alla razionalizzazione dei flussi produttivi, con l'obiettivo

di:

• identificare, classificare e raggruppare pezzi caratterizzati da similitudini

morfologiche e/o tecnologiche;

• identificare e raggruppare sottoinsiemi di macchine (celle) dotati della capacità tecnologica

necessaria per processare le famiglie di prodotti;

• allocare le famiglie di prodotti alle celle.

I VANTAGGI di un sistema produttivo a celle di fabbricazione sono:

- Semplificazione dei flussi di materiali pezzi esauriscono le lavorazione all’interno della cella

corrispondente, si riducono i flussi intrecciati tipici del job shop.

- Maggiore semplicità gestionale dovuta ad una cella quasi sempre di piccoli dimensioni dedicata

a singoli famiglie di prodotto con un numero di macchine limitate e con cicli tecnologici molto

simili.

- Riduzione dei tempi di setup in quanto ogni cella realizza solo i pezzi di una famiglia tra loro

simili.

- Riduzione dimensione lotti dovuta alla riduzione nei tempi di setup

- Riduzione WIP con lotti piccoli e flussi non intersecanti