Riassunto esame Gestione dei sistemi logistici e produttivi (GSLP), prof. R. Cigolini

INTRODUZIONE AI SISTEMI DI PRODUZIONE

1. Definizione di sistema di produzione e di processo produttivo

Sistema di produzione è l’insieme di uomini, macchine, attrezzature e altri sottosistemi

à

aziendali aventi come obiettivo la trasformazione di materiali e componenti in ingresso in

beni e servizi in uscita ‘a maggior valore e vendibili’.

Circoscrivendo la definizione ai sistemi di produzione di prodotti, con il processo produttivo

si intende la trasformazione dei materiali in prodotti che avviene all’interno di un

à

impianto industriale grazie a scambi di energia che comportano cambiamenti chimici o fisici

dei materiali stessi.

La trasformazione riceve quindi in input alcuni fattori produttivi quali:

Il lavoro

§ I materiali

§ I macchinari

§ L’energia

§ Il capitale

§

Le attività di trasformazione sono spesso assai articolate e vengono quindi rappresentate

attraverso un diagramma tecnologico.

I fattori produttivi non rappresentano l’unico input in ingresso al processo di trasformazione

per l’ottenimento in output di beni economici. Infatti, sono identificabili altri

sottosistemi rilevanti, quali ad esempio:

• Sistema informativo;

• Sistema di amministrazione e controllo gestione;

• Sistema organizzativo;

• Sistema logistico interno;

• Sistema logistico esterno;

• Sistema di pianificazione, controllo e programmazione della produzione.

2. La classificazione dei processi produttivi e dei sistemi di produzione

Non esiste il sistema di gestione della produzione adatto a qualsiasi realtà industriale, ma

differenti sistemi di produzione richiedono differenti approcci gestionali. È quindi

importante valutare quali variabili del sistema produttivo hanno un impatto diretto nella

scelta dell’approccio gestionale.

2.1 Classificazione dei “prodotti”

Tre diverse classificazione di prodotto, tutte molto utilizzate per i problemi di gestione della

produzione.

1. La prima classificazione (Hax e Meal, 1975) permette di distinguere i prodotti in

funzione del livello di aggregazione con cui essi vengono considerati;

2. La seconda (complessità) sarà utile anche in seguito per descrivere differenti

tipologie di sistemi produttivi;

3. La terza (Ulrich, 1995) è utilizzata per analizzare differenti caratteristiche di prodotto

che possono influenzare la complessità gestionale e la possibilità di delegare a

fornitori esterni la realizzazione di parte delle attività produttive.

La classificazione Hax e Meal identifica:

§ • Codice (o item o referenza), cioè lo specifico prodotto, chiaramente distinguibili da

tutti gli altri prodotti dell’azienda: presenta il maggior grado di specificità e la

distinzione tra più item può essere attuata anche per una serie di caratteristiche

accessorie (spesso il livello articolo viene definito SKU, stock keeping unit).

Difficilmente è utilizzabile in sede di progettazione, ma per contro, a livello di

controllo di produzione è doveroso operare a questo grado di dettaglio.

• Famiglia o modello, ovvero un set di prodotti raggruppabili in base a una qualche

affinità; solitamente in ambito produttivo la creazione di famiglie è fatta basandosi

sulla comunanza di attrezzaggio dell’impianto o della macchina per produrre i vari

codici, oppure sul fatto che i tempi di set up tra codici della stessa famiglia siano

molto brevi. Esistono ovviamente innumerevoli modalità di costituzione delle

famiglie per differenti scopi.

• Tipo o tipologia, rappresenta un gruppo di famiglie aventi costi di produzione simili e

domanda con analoghe caratteristiche.

Set up l’operazione, o il complesso di operazioni, che porta a un cambiamento di assetto

à

dell’unità produttiva, tale da indurre una discontinuità significativa dell’unità stessa. Ogni

set up è contraddistinto da un tempo e da un costo. Si possono contraddistinguere 3 diverse

tipologie di set up:

Messa in produzione: passaggio dall’unità produttiva in oggetto dallo stato di fermo

§ allo stato di funzionamento produttivo

Cambio ritmo: configura il passaggio dell’unità operativa a una cadenza produttiva

§ diversa rispetto a quella precedente

Cambio prodotto: quando l’unità produttiva in esame cambio l’oggetto della sua

§ produzione.

Il tempo di set up può essere scomposto in:

Tempo esterno, ovvero quello richiesto dalle operazioni che non richiedono di essere

Ø svolte a unità produttiva ferma.

Tempo interno, ovvero l’effettivo tempo di arresto delle attività produttive.

Ø

Inoltre si distinguono 3 diverse tipologie di setup:

Riassunto GSLP Alessandro Pizzini 2

Sequence independent (SMED, Single Minute Exchange of Die) tempo di

Ø à

setup sempre lo stesso [1]: mm, h, gg, ...

à

Sequence dependent tutte le volte che ho dei setup + o – comodi in funzione

Ø à ⋯

dell’ultimo prodotto à ⋮ ⋱ ⋮

⋯

Zeri sulla diagonale principale: entra un prodotto esce lo stesso prodotto

o No zeri sulla diag. principale: entra un prodotto esce lo stesso prodotto

o modificato

Simmetrica: passare dal prodotto 2 al prodotto 4 è uguale che passare dal

o prodotto 4 al 2

Non simmetrica: viceversa

o

Time series dependent dipendono dalla storia (non solo dall’ultimo prodotto)

Ø à

La ricerca di tempi e quindi di costi ridotti di set up implica il tentativo di trasformare, ove

possibile, il tempo da interno a esterno.

La classificazione in base alla complessità: si suddividono i prodotti in 2 macro

§ categorie:

Prodotti semplici;

§ Prodotti complessi (a elevato gradi di complicanza).

§

In questo caso il concetto di complessità è riferito alla complessità gestionale (difficoltà

nell’effettuare il coordinamento e la sincronizzazione tra le differenti attività produttive)

Distinta base di un prodotto è l’elenco degli item che lo compongono, organizzato in

à

modo da evidenziare le relazioni con legami gerarchici che esistono tra i vari item e il

prodotto stesso. Gli item sono normalmente catalogati per livello, dove il prodotto finito è

convenzionalmente definito come prodotto di livello zero, gli item assieme, che assemblati

tra loro compongono il prodotto finito, sono definiti item di livello uno, i sottoassiemi sono

item di livello due ecc... La distinta base viene solitamente

visualizzata graficamente mediante l’impiego di una struttura ad albero rovesciato. La

rappresentazione più comune in forma tabellare è la cosiddetta distinta base scalare.

Riassunto GSLP Alessandro Pizzini 3

Le informazioni tecniche gestionali non devono però necessariamente essere classificate

nell’archivio distinta base, nella distinta base sono catalogate solo informazioni di struttura.

I principali dati che devono essere presenti a questo livello sono:

Il coefficiente di impiego;

§ Il coefficiente di sfrido;

§ L’informazione sulla validità del legame;

§ Il termine di correzione del lead time.

§

Sinteticamente la distinta base è un documento fondamentale per la progettazione e

gestione di un prodotto. La distinta base è redatta dall’ufficio tecnico (o progettazione) ed è

una rappresentazione gerarchica e strutturale del prodotto.

Un prodotto viene definito semplice se la sua distinta base presenta pochi livelli o al limite

uno solo oltre al prodotto finito. Un prodotto viene definito

complesso se la sua distinta base presenta numerosi livelli e sono presenti numerosi codici

differenti ai vari livelli.

La Classificazione in base alle modalità gestionali adottate, questa classificazione è

§ basata sul confronto tra:

Il delivery lead time, cioè l’intervallo di tempo che intercorre tra il momento

§ dell’emissione dell’ordine da parte del cliente e il momento di consegna richiesta;

Lead time interni, è da intendersi come il tempo gestionale per la realizzazione di una

§ determinata attività.

Lead time è il tempo di attraversamento di un processo, e come tale ha definizioni

à

differenti in relazione all’elemento del quale si misura il tempo di attraversamento e in

relazione al processo che deve attraversare. Il lead time sarà quindi dato dall’intervallo di

tempo intercorrente fra il momento in cui si genera un ordine di produzione e l’istante in cui

l’ordine viene completato. Tale lead time risulta dalla somma

dei tempi di lavorazione, dei tempi di attrezzaggio, dei tempi di movimentazione, dei tempi

di controllo, del tempo di attesa prima del lancio in produzione e dei tempi di attesa in coda

alle varie macchine operatrici.

Sulla base del rapporto che esiste, in differenti contesti, tra il delivery lead time e i lead time

delle differenti fasi produttive, si identificano le seguenti tipologie di sistema produttivo

(Wortman, 1983):

Make to stock (MTS);

§ Assemble to order (ATO);

§ Make to order (MTO);

§ Purchase to order (PTO);

§ Engineer to order (ETO).

§

Riassunto GSLP Alessandro Pizzini 4

La tipologia MTS identifica la produzione di prodotti standard per il magazzino (o su

previsione): l’azienda deve aver prodotto il bene prima del verificarsi dell’ordine del cliente;

condizione necessaria per riuscire a soddisfare il cliente è disporre di un robusto sistema di

demand planning che permette all’azienda di anticipare le richieste del cliente e predisporre

di conseguenza i prodotti finiti a magazzino.

All’estremo opposto si trovano i casi in cui il delivery lead time è talmente grande da

comprendere non solo tutte le fasi del ciclo di approvvigionamento e produzione del bene,

ma anche le fasi di progettazione e industrializzazione, questa tipologia viene definita ETO

(Engineer To Order). In questo caso è evidente come non sia possibile tenere nessun

componente a magazzino: tutte le attività partono dalla ricezione delle specifiche. Il compito

critico per questi sistemi non è quindi la previsione, ma la preventizzazione di tempi e costi.

MTS e ETO sono i casi in cui nell’intero sistema produttivo è presente solo un’unica modalità

gestionale: sistema gestito integralmente su previsione nel caso MTS, gestito integralmente

su ordine nel caso ETO. I restanti casi rappresentano situazioni ibride in cui coesistono le

due modalità gestionali.

Nel caso ATO (Assemble To Order) normalmente sono presenti le produzioni a elevata

ampiezza di mix di prodotti finiti, caratterizzati però dalla comunanza di alcuni sottogruppi

standard, le fasi a monte sono svolte in modalità MTS e solo la fase finale è svolta in

modalità “su ordine”.

Nel caso MTO (Make To Order) il mercato concede un tempo di risposta superiore alla

somma di tutti i lead time interni alla fabbrica. È possibile pertanto realizzare anche prodotti

diversificati sin dalle prime fasi di lavorazione, la cui produzione non inizierà fino a che

l’ordine del committente non sia stato acquisito; l’azienda dispone di stock di materie prime

cosicchè alla ricezione di ordine cliente le attività di approvvigionamento risultano essere

espletate. Il caso PTO (purchase to order) è una tipologia analoga

alla precedente, solo che le attività di approvvigionamento vengono lanciate a valle

dell’acquisizione dell’ordine cliente.

Riassunto GSLP Alessandro Pizzini 5

2.2 Classificazione in base ai processi tecnologici

La classificazione che distingue i prodotti semplici da quelli complessi permette anche di

introdurre una prima classificazione basata sui processi tecnologici in cui si distinguono:

Produzione per processo, cioè produzioni irreversibili in cui il prodotto finito non può

§ essere scomposto a ritroso, poiché i componenti originari non sono più distinguibili o

hanno cambiato natura

Produzione per parti, cioè produzioni nelle quali un prodotto può essere montato e

§ smontato.

Il processo produttivo, comprenderà pertanto sia le fasi di fabbricazione sia le fasi di

montaggio. In generale, il primo tipo di produzione

(per processo) è anche caratterizzato da un ciclo tecnologico ben definito e vincolante: si

parla perciò di produzione “a ciclo tecnologico obbligato”. I

procedimenti del secondo tipo sono invece caratterizzati da una grande varietà nei cicli

di lavorazione delle parti componenti, possono essere definiti come produzioni “a ciclo

tecnologico non obbligato”. Nelle produzioni per processo si incontrano rilevanti

problemi tecnologici e di strumentazione di misura; viceversa, i maggiori problemi di

progettazione e di gestione del sistema produttivo si incontrano nella produzione per

parti.

Ciclo di lavoro è l’insieme delle operazioni che, svolte in opportuna sequenza

à

(metodo), utilizzando gli opportuni attrezzi/utensili, secondo determinati tempi (tempo

di ciclo), permettono la realizzazione di un particolare a partire dalla disponibilità dei

suoi componenti o del particolare grezzo.

Riassunto GSLP Alessandro Pizzini 6

Nei sistemi di fabbricazione in cui un componente grezzo in ingresso al sistema viene

trasformato in un componente finito, si distinguono principalmente:

Job shop

§ Celle di fabbricazione

§ Linee transfer

§

Spesso sono citati i sistemi FMS – Flexible Manufacturing System, o i sistemi FMS – Flexible

Manufacturing Cell, che però di fatto rappresentano un’evoluzione dei sistemi precedenti

verso livelli di automazione superiori.

L’assemblaggio consiste invece in una serie di operazioni di composizione di parti mediante

inserzione, unione ecc... che permette l’ottenimento di prodotti di assieme.

Le caratteristiche generali che distinguono l’assemblaggio dalla fabbricazione sono:

I minori fabbisogni di energia

o L’importanza rilevante del contenuto informativo e di controllo intelligente delle

o operazioni

Le configurazioni più diffuse dei sistemi di assemblaggio sono:

Assemblaggio a posto fisso, l’assieme da montare rimane fisso nella stessa posizione

§ e sono materiali, manodopera e attrezzature a convergere appunto nel posto fisso

per realizzare le attività di assemblaggio

Assemblaggio a trasferimento, rappresenta in pratica la soluzione classica della linea

§ di montaggio, in cui il pezzo transita davanti alle stazioni di assemblaggio, a sua volta

scomponibile in funzione delle caratteristiche del moto:

A trasferimento fisso, linee a cadenza fissa

ü A trasferimento continuo, pezzo costantemente in moto

ü A trasferimento non vincolato, è l’operatore a decidere di far proseguire il

ü pezzo

Riassunto GSLP Alessandro Pizzini 7

Assemblaggio a isola, soluzione intermedia tra il posto fisso e la linea. In pratica

§ l’isola di assemblaggio rappresenta una modalità in cui la manodopera di un’isola si

vede assegnato un dato insieme di compiti e decide autonomamente, nei limiti della

flessibilità permessa dalle attrezzature, come organizzarsi.

Fabbricazione – Job Shop

È un centro di lavoro con macchine divise per famiglia tecnologica; si tratta in genere del

sistema utilizzato per la realizzazione di opere con elevato contenuto artigianale,

tipicamente su ordine singolo o in serie limitata. In particolare il job shop è un sistema di

fabbricazione realizzato per reparti nel quali sono presenti differenti macchine capaci di

realizzare un’ampia gamma di prodotti di una determinata famiglia di prodotti, e i reparti

sono costruiti per affinità tecnologica. In un job shop ogni prodotto ha un proprio ciclo

tecnologico (routing) che prevede il passaggio su alcune macchine. Dal punto di vista dei

flussi, questi sono estremamente intrecciati, perché ogni prodotto ha il suo routing. La

manodopera infine è spesso la risorsa critica (limitata).

Vantaggi:

Estrema flessibilità, prodotto-mix-volume;

§ Disponibilità di macchine in grado di realizzare un potenziale mix infinito di prodotti;

§ Possibilità di impostare cicli alternativi.

§

Svantaggi:

Difficoltà nell’effettuare la programmazione della produzione e nel gestire i flussi

§ fisici di materiale all’interno del sistema;

L’elevato work in progress, conseguenza diretta della difficoltà di programmazione

§ della produzione, ma attribuibile anche alla presenza di fenomeni imprevedibili quali

guasti;

Elevati tempi di attraversamento, i prodotti passano gran parte del loro tempo in

§ coda;

Scarsa saturazione delle macchine;

§ Difficile prevedibilità dei tempi di consegna;

§ Incidenza del costo della manodopera;

§ La difficoltà di gestione della manodopera;

§ Il livello qualitativo non costante.

§

Fabbricazione – La cella di fabbricazione

Le celle di fabbricazione sono una struttura produttiva che cerca di superare alcuni problemi

tipici del job shop. Ipotizzo di aver un prodotto con una maggior richiesta e che utilizza le

stesse macchine, individuo quindi all’interno del mio job shop un flusso dominante. Questo

mi rende più conveniente abbondonare il vecchio layout della fabbrica e di aggregare le

risorse in celle di fabbricazione secondo criteri diametralmente opposti a quelli del job shop:

• Le nuove celle producono famiglie di pezzi

• La famiglia si basa sull’affinità di geometrie o di cicli di processi produttivi

• Il gruppo di macchine interessato viene raggruppato in uno stesso luogo,

prediligendo ove possibile una disposizione lineare

Riassunto GSLP Alessandro Pizzini 8

La cella di fabbricazione è di f