Riassunto esame di gestione dei sistemi logistici e produttivi, prof Andrea Sianesi, libro consigliato: La gestione del sistema di produzione, Andrea Sianesi

La gestione del sistema di produzione – Andrea Sianesi

Parte 1: I sistemi produttivi

Introduzione ai sistemi di produzione

Sistema di produzione: insieme di uomini, macchine, attrezzature che trasformano dei materiali in ingresso in beni e servizi in uscita a maggior valore e vendibili (quantità, scadenze, qualità prefissati).

Processo produttivo: trasformazione di materiali in prodotti grazie a trasformazioni fisiche, chimiche e ad interventi di manodopera (montaggi/assemblaggi). Input: lavoro/manodopera, materiali/materie prime, macchinari/attrezzature, energia, capitale.

Rappresentazione: DIAGRAMMA TECNOLOGICO.

• Trasformazione qualitativa: sequenza e posizionamento nel ciclo delle diverse lavorazioni;
• Trasformazione quantitativa: informazioni per indicare quantitativamente flussi di materiali, servizi ausiliari, valori dei parametri tecnologici;
• Trasformazione per prodotto: sequenza di fasi di lavoro (ciclo di vita) per creare un prodotto;
• Trasformazione per processo.

- Processi produttivi sequenziali: lavorazioni meccaniche;
- Processi produttivi analitici: raffinazione petrolio;
- Processi produttivi sintetici: assemblaggi.

Simbologia ASME (American Society of Manufacturing Engineers): Attività, Magazzino, Attesa, Trasporto, Attività combinata.

Sottosistemi del processo produttivo

(per un corretto funzionamento):

• Sistema informativo: elementi che elaborano, scambiano ed archiviano dati per produrre e distribuire informazioni alle persone che le necessitano nel momento e nel luogo adatto;
• Sistema di amministrazione e controllo di gestione: corretta valutazione dei costi del prodotto, attività di trasformazione documentate in modo congruente con le normative;
• Sistema logistico esterno: elementi connessi alla gestione dei flussi fisici e informativi (dall’approvvigionamento alla distribuzione dei beni);
• Sistema logistico interno: manodopera, attrezzature, sistemi di gestione delle informazioni che regolano correttamente lo stoccaggio e la movimentazione nell’impianto;
• Sistema di pianificazione, programmazione e controllo della produzione: emissione di piani operativi di produzione, analisi del funzionamento del processo produttivo. Spesso progettazione e programmazione/controllo vengono svolti insieme.

Classificazione dei processi produttivi e dei sistemi di produzione

1. Dei prodotti: 3 classificazioni:

• Per livello di aggregazione, Hax e Meal: codice (il prodotto in sé: Coca-Cola light), famiglia (set di prodotti raggruppati per comunanza di attrezzaggio dell’impianto, imballaggio, distribuzione: Coca-Cola light lattina, vetro, bottiglia), tipo (uniti per costi di produzione simili o domande con caratteristiche analoghe, tipo quelle stagionali: Coca-Cola light lattina confezione da 4, 6 o vassoio da 12).

Set up: operazione che porta un cambiamento nell’unità produttiva. Può essere di messa in produzione (attivo/spengo: tempi e costi bassi per macchine piccole), di cambio ritmo (mi allontano dal ritmo di produzione ideale variando il numero delle stazioni), di cambio prodotto (attrezzaggio vero e proprio: cambio manodopera e utensili).

Classificazione per tempi e costi:

• Set up indipendente dalla sequenza (tempi e costi indipendenti dal prodotto prima e dopo);
• Dipendente dalla sequenza (soprattutto dall’articolo precedente, che può contaminare quello successivo);
• Dipendente dal nuovo articolo da processare (dall’attrezzatura per il nuovo prodotto);
• Dipendente dalla sequenza “da-a” (sequenze-colore: produzione di pigmenti, vernici, articolo colorati);
• Dipendente dalla storia dell’unità produttiva (il tempo per il cambio è proporzionale al numero di cambi da effettuare, che è proporzionale agli utensili posizionati a bordo macchina, e così via).

Tempo di set up: esterno (tempo di preparazione prima dell’arresto e tempo di conclusione dopo il riavvio) + interno (tempo effettivo di arresto dell’attività produttiva: è quello da minimizzare).

• Per complessità (difficoltà di coordinamento/sincronizzazione): prodotti semplici (distinta base con pochi livelli) Vs complessi (distinta base con grande profondità = numero di livelli, e grande ampiezza = numero di codici relativi ai vari livelli). Tanto più è profonda, tanto più coordinamento, sincronizzazione, programmazione e controllo fra le attività saranno elevati; tanto più è ampia, tanto più ci saranno componenti diversi allo stesso livello (componenti da montare su un’auto) e quindi tanto più serve coordinamento.

Distinta base: rappresentazione gerarchica (semilavorati ->sottoassiemi -> prodotto finito) e strutturale (fedele alla struttura fisica del prodotto): in quella classica la struttura è ad albero ed ogni livello è caratterizzato dallo “spostamento” in una riga sotto; in quella scalare per ogni livello ci si sposta un po’ a destra.

Quindi il prodotto finito A è formato dai componenti B, C, D formati a loro volta.

Nella distinta base troviamo informazioni di struttura (quelle gestionali sono in archivi prodotto, magazzino, fornitore) quali: “coefficiente di impiego” (quantità, al netto degli sfridi, di item figlio/componente necessaria per realizzare un’unità di item padre/sottoassieme livello superiore), “coefficiente di sfrido” (scarto di processo), “validità del legame” (si tiene traccia della storia delle innovazioni per reagire subito al cambiamento di un assieme per farlo tornare compatibile con il sottoassieme superiore), “correzione del lead time" (spostare la data del fabbisogno di un componente in funzione della specificità del processo di assemblaggio);

• Ulrich: prodotti modulari Vs prodotti integrali (non scomponibili). Il “design modulare” spezza prodotti e processi in parti più semplici gestibili indipendentemente (PC: tastiera, schermo, mouse): poco coordinamento (solo per l’assemblaggio), tempi brevi.

Organizzazione modulare: gruppi di lavoro che si specializzano sulla produzione di un componente.

2. In base alle modalità gestionali adottate:

• "Delivery lead time" (tempo tra l’emissione dell’ordine del cliente e la consegna del prodotto) e "lead time interni" (tempo gestionale per la realizzazione del prodotto: durata della lavorazione + attività precedenti/successive + tempi di attesa per motivi tecnici come code).

Lead time: è il tempo di attraversamento di un processo dall’emissione dell’ordine al suo completamento (tempi di lavorazione + attrezzaggio + movimentazione + controllo + attesa prima del lancio di produzione, per esempio per ordini più urgenti, e in coda).

“Lead time di fase” (fase = processo relativo ad un livello della distinta base, quindi è il tempo che viene impiegato per completare un’intera fase, considerando già pronti i vari componenti) e “lead time di prodotto” (somma dei lead time di fase: tempo per completare il prodotto).

Indice di programmazione.

Tipologie del sistema produttivo (Wortman):

• Make to stock (MTS) o assemble to stock (ATS): il cliente dà un tempo di consegna inferiore all’ultima fase di realizzazione del prodotto e quindi l’unico modo per garantire la consegna nei tempi desiderati è avere i beni in magazzino prima della domanda del cliente (prodotti alimentari, farmaceutici), riuscendo ad anticiparla (demand planning). Una previsione sbagliata può portare il cliente a rivolgersi ad un concorrente o l’azienda ad avere una quantità eccessiva da mantenere in magazzino;
• Engineer to order (ETO): il delivery lead time è talmente ampio da contenere i tempi di progettazione (crea i disegni e la distinta), industrializzazione (crea i cicli di lavoro) e produzione (approvvigionamento materiali, fabbricazione e assemblaggio). Il cliente dà delle specifiche, l’azienda crea un prodotto ex novo rispettandole: quindi non trovo il prodotto in magazzino. L’azienda deve prevedere i tempi e i costi del processo.

I casi successivi sono un’unione dei precedenti, distinti dal “Customer order decoupling point” (CODP) che dipende al delivery lead time concesso dal cliente e i tempi interni dell’azienda:

• Assemble to order (ATO): mix di prodotti che prevedono la produzione per quanto riguarda i sottogruppi comuni e prevedono l’ordine per quanto riguarda l’assemblaggio del prodotto (unica fase da realizzare nei tempi concessi dal cliente: compro una macchina che ha dei componenti standard che la identificano come tale modello, come motore/portiere, e poi aggiungo optional a mio piacimento). Quindi MTS-ATO + fase finale “su ordinazione”;
• Make to order (MTO): l’azienda su previsione acquista materie prime. Poi il cliente dà tempo di risposta superiore alla somma dei lead time interni e quindi si può creare un prodotto diversificato già dalle prime fasi;
• Purchase to order (PTO): nessuna scorta di materie prime (nella sartoria sono molto costose), quindi viene lasciato tutto dopo l’acquisizione dell’ordine.

Quando il delivery lead time diminuisce, l’azienda ha a disposizione due leve alternative:

• Leva di tipo gestionale: sposto a valle i magazzini, passo da una MTO ad una MTS-ATO: sforzo gestionale, devo avere previsioni di vendita affidabili;
• Leva di tipo progettuale: cerco di ridurre i tempi interni di attraversamento ampliando la capacità produttiva, agendo sui metodi di lavoro e sulle tecnologie (produzione just in time: riduzione tempi attrezzaggio macchine, standardizzazione dei componenti);
• Leva “postponement”: lavoro per più fasi possibile un prodotto grezzo e pospongo le fasi di personalizzazione.

3. In base ai processi tecnologici:

• Produzioni per processo: una volta finito il prodotto, questo non può più essere scomposto a ritroso perché i componenti originari hanno cambiato natura (acciaio, carta). Vengono dette “processi a ciclo tecnologico obbligato”: il ciclo è ben definito, vincolante, rigido, la trasformazione da materie prime a prodotto finito avviene senza spostamenti (fermate solo per la manutenzione), l’impianto è creato ad hoc sulla base delle specifiche del prodotto: tipica per le produzioni monoprodotto.

Rischi: se perdo il controllo delle variabili rilevanti come temperature e pressioni, rischio di perdere grandi masse di materiale trattato in modo irreversibile.

• Produzioni per parti/manifatturiere: il prodotto può essere montato e smontato (automobile, giocattoli). In linea di massima ci saranno sia fasi irreversibili (lavorazioni che modificano la forma/dimensione) sia reversibili (unione dei vari componenti). Vengono dette “processi a ciclo tecnologico non obbligato”: molte macchine, differenti cicli, differenti prodotti, produzione continua o intermittente a lotti (ogni prodotto occupa a turno una macchina con tempi e numero di pezzi per lotto variabili).

Rischi: problemi di progettazione e di gestione del sistema produttivo.

Cicli di lavoro: operazioni svolte in sequenza con determinati tempi di ciclo. Ogni operazione è caratterizzata da: tempo macchina/manodopera, descrizione operazione, numero addetti necessari, tipo/quantità attrezzature/utensili, materiali/componenti, disegni/schemi di riferimento. Un ciclo può adattarsi a diversi item (varianti, differenti colori): risparmio in tempi, organizzazione e aggiornamento/modifica del ciclo.

Fabbricazione

Passaggio da un componente grezzo in ingresso ad un componente finito.

• Job shop: attrezzature generiche e manodopera altamente qualificata (opere artigianali). È una produzione per reparti, specializzazione per tecnologia (macchinari e operazioni omogenee: fresatura): ci sono molti routing (attraversamento dei reparti). La stessa lavorazione può essere svolta su diverse macchine di uno stesso reparto o su macchine di altri reparti. Ci sono più macchine che persone. È un sistema molto flessibile: posso cambiare mix e volumi (assumo più personale per avere più elasticità).

Limiti: difficoltà nel programmare la produzione per flussi molto intrecciati che portano i prodotti a rimanere in coda alle macchine e quindi difficoltà di prevedere i tempi di consegna; elevati tempi di attraversamento causati delle code e dell’elevato work in progress (WIP); scarsa saturazione delle macchine; rispetto ai sistemi più automatizzati si aggiunge la difficoltà di allocare la manodopera, il relativo costo e la qualità meno costante del prodotto finito.

• Celle di fabbricazione: raggruppamento per famiglie di pezzi (per affinità geometrica o di cicli/processi produttivi): ogni famiglia è allocata in una cella e in questa cella ci sono tutte le risorse utili per realizzare i vari item della famiglia. Così facendo i tempi di set up sono limitati. Tipica per aziende che preferiscono avere un mix di prodotti limitato con grandi volumi unitari. Specializzazione per prodotto (verticale: separazione progettazione/produzione Vs orizzontale: reparti produttivi): più cresce, più devono crescere i meccanismi di coordinamento. Obiettivo: economie di scala con volumi piccoli.

Limiti: poca flessibilità (non posso aumentare il volume produttivo della cella oltre la sua capacità e non posso dirottare una famiglia in un’altra cella a causa di un guasto); nel caso di cambiamenti in lavorazioni/varianti di prodotto la cella non è più adatta e quindi sono necessarie delle lavorazioni “fuori cella”.

Vantaggi: programmabilità della produzione (perché poco flessibili) quindi meno WIP, nota la capacità produttiva della cella, tempi di attraversamento ridotti quindi previsione della data di consegna, aumenta la saturazione delle macchine.

• Linee di fabbricazione: disposizione in sequenza di macchinari per la realizzazione di un routing di un prodotto. Evoluzione del sistema a celle: rigidità (ciclo prestabilito, no variazione volumi), produzione per lotti (posso lavorare un solo prodotto per volta) con conseguenti tempi di set up e attrezzaggio, ogni guasto interrompe l’intera produzione;
• FMS – FMC: evoluzione dei processi precedenti con l’obiettivo di rendere flessibile un sistema grazie a soluzioni sofisticate di automazione, gestione produttiva, movimentazione.

Assemblaggio

Operazione di unione di componenti. Si distingue dalla fabbricazione perché ha bisogno di meno energia e di più coordinamento e sincronizzazione.

• Assemblaggio a posto fisso: l’assieme da montare rimane nello stesso posto e lo raggiungono materiali/manodopera/attrezzatura (cantieri navali). Limiti: difficoltà di addestramento della manodopera, notevole ingombro.
• Assemblaggio a trasferimento: linea di montaggio: il pezzo transita in avanti e viene assemblato/scomposto. Ad ogni stazione vengono associate una o più operazioni (fasi) ed ogni fase può essere associata ad una o più stazioni: dopo un tot di fasi c’è il controllo qualità. Ogni stazione ha un numero limitato di attrezzature. Tipico per la produzione di volumi medio-grandi. Diversamente dalla fabbricazione, si cerca di trovare un unico ciclo di montaggio.

• A trasferimento fisso: l’avanzamento del pezzo alla stazione successiva è prestabilito ed uguale per tutte le stazioni. Fra queste possono esserci dei buffer, ovvero dei depositi che possono dare più elasticità nel caso di guasto;
• A trasferimento continuo: il pezzo è costantemente in moto, distanziato dagli altri ad una distanza prestabilita. Tipica per prodotti voluminosi da montare in grande serie (auto);
• A trasferimento non vincolato: l’operatore fa proseguire il pezzo alla stazione successiva quando conclude il suo lavoro. È un lavoro meno alienante e permette di evitare un fallimento totale nel caso in cui una stazione non riesca a mantenere i ritmi prestabiliti. Sono presenti dei buffer per svincolare l’attività di un operatore dagli altri colleghi.

• Assemblaggio a isola: la manodopera agente in un’isola ha dei compiti e si gestisce autonomamente per soddisfare al meglio le richieste, usando trasferimento e/o posto fisso.

Dei montaggi in base all’organizzazione del lavoro

• Montaggi parcellizzati: ogni addetto si occupa di controllare, collaudare e riparare in un certo segmento del ciclo produttivo;
• Montaggi ricomposti: ogni addetto si occupa di controllare, collaudare e riparare in un segmento più ampio, grazie ad un’operazione di job enrichment;
• Montaggi a isola: un gruppo di lavoratori si occupa di controllare, collaudare e riparare in un segmento più ampio (anche l’intero ciclo), vengono utilizzati sia montaggi parcellizzati sia ricomposti, job rotation (rotazione del lavoro), è adatto a soluzioni a posto fisso o a trasferimento, più elasticità/qualità. Obiettivo: compiere mansioni più complete.

In base al layout

Come sono collocati macchinari/attrezzature per la trasformazione, movimentazione, ricezione materiali, controllo, etc. all’interno del magazzino:

• Layout definito per prodotto: le risorse produttive sono disposte in linea e rimangono adiacenti quelle dedicate alla realizzazione di un prodotto/famiglia di prodotti. Vantaggi: pochi costi di trasporto materiali, minor tempo di attraversamento, minori scorte e quindi più spazio in magazzino. Tipica per pochi prodotti con ampi volumi;
• Layout definito per processo: le risorse produttive sono aggregate per tecnologia. Vantaggi: minore duplicazione di macchine e quindi minori costi di investimento, flessibilità, controllo/supervisione più specializzati e quindi più efficaci. Tipica per mix di prodotti molto ampi.