Sintesi programmazione e controllo della produzione

Introduzione

Le decisioni di produzione devono essere prese con un’adeguata combinazione di competenze tecnologiche e gestionali basate su quattro attributi principali quali costi, tempi, flessibilità e qualità. È impossibile ottimizzare contemporaneamente tutti gli attributi. Le esigenze del tetraedro della produzione devono ben combaciare con le esigenze della produzione. L’organizzazione della produzione segue un approccio up-down (ciò non toglie la revisione dei passi precedenti in vista di un non allineamento dei livelli):

• Livello strategico: si definiscono gli obiettivi dell’azienda, si individuano i codici prodotto su cui puntare, si stima il quantitativo di ognuno da produrre e le scadenze di produzione. L’arco temporale in esame è abbastanza lungo (annuale).
• Livello tattico: definito cosa, quando e quanto si realizzano gli obiettivi. Si fa riferimento ad una figura come l’ingegnere di produzione o direttore di stabilimento che assegna in maniera opportuna le risorse (risorse umane e macchinari) a disposizione alla realizzazione dei codici prodotto.
• Livello operativo: il sistema viene controllato in tempo reale affinché la produzione vada avanti. Il controllo è duale, devono essere rispettati i tempi e i livelli qualitativi.

Da un livello di dettaglio all’altro l’arco temporale in esame si restringe; a livello spaziale si passa da una visione d’impianto a una visione specifica al dettaglio di macchina.

Qualità

La qualità può essere analizzata su due fronti:

• Qualità di impianto produttivo: si definisce una dimensione di massima dell’impianto, layout e numero di macchine di cui attrezzarsi con a seguire l’allocazione statica delle risorse.
• Qualità di processo produttivo e prodotto ottenuto: il controllo qualitativo deve garantire stabilità di processo e capacità di processo. Per stabilità si intende il fatto che le macchine devono essere in grado di operare sempre allo stesso modo; si devono cioè predisporre degli aggiustamenti sistematici al processo in modo tale che sia sempre uguale a se stesso. Per capacità di processo si intende il realizzare il codice prodotto definito con le specifiche di pezzi non difettosi stabiliti. Un processo diventa capace quando produce meno del 3% di pezzi difettosi. Per qualità di prodotto si intende il realizzare codici prodotto conformi in termini di tolleranze in forma, dimensioni e specifiche. Tramite la distinta base dei codici si passa alla programmazione.

Tempo di attraversamento e lead time

Lead Time è il tempo complessivo di «risposta», ossia il tempo di reazione dell’azienda a soddisfare una richiesta del cliente sia che essa riguardi un nuovo prodotto o un prodotto già esistente. Per Tempo di Flusso (Flow Time, FT) si intende il tempo medio che intercorre tra il rilascio di un job all’inizio della linea, ossia l’istante di inizio lavorazione del job stesso, e la consegna dei prodotti finiti al punto di stoccaggio al termine della linea [misurato in unità di tempo].

Sistemi produttivi

Il flusso logistico può essere visto come uno schema circolare chiuso: si parte dallo sviluppo del prodotto sulla base delle richieste dirette o indirette del cliente. Nella progettazione del codice si denisconosostanzialmente forma, prestazioni, materiali e tolleranze; si passa da una progettazione di massima a una di dettaglio che con opportuni disegni permette di definire il codice in ogni sua parte. Si arriva a defire dunque materie prime, componenti, assiemi che compongono l’oggetto. Sulla base di quanto stabilito nella distinta base, nei cicli di lavorazione e nei disegni tecnici, archiviati nei magazzini progetti, si passa all’approvigionamento. Si verificano le risorse a disposizione e si definiscono i materiali di cui si ha bisogno per far sì che le macchine siano sempre operative. Si passa quindi alla produzione che comprende una prima fase di fabbricazione e una seconda di assemblaggio (un processo produttivo può prevederle entrambe o soltano una delle due).

Per fabbricazione si intendono tutte quelle operazioni che operano un cambiamento nella forma dell’oggetto (esempio lavorazione al tornio) ma possono anche comprendere modifiche delle caratteristiche meccaniche dell’oggetto (esempio trattamento termico). Per assemblaggio si intende invece l’unione di due o più pezzi e può essere fatta per via termica, meccanica, chimica (saldatura, bulloni, colle…). Una volta realizzato il prodotto finito si procede alla sua distribuzione. In caso di produzione su commessa lo studio di distribuzione è semplice. Solitamente per la distribuzione si ha un trasporto primario per raggiungere il magazzino periferico e un trasporto secondario per raggiungere il cliente. È evidente come i magazzini svolgono un ruolo fondamentale, disaccoppiano le fasi permettendo di rendere coerenti operazioni di durata differente, eliminando tempi di attesa non desiderati.

Classificazione dei sistemi produttivi

La classificazione dei sistemi produttivi può essere fatta secondo diversi criteri come ad esempio le modalità con cui si risponde alla domanda di mercato, le modalità con cui si realizza il volume produttivo o le modalità con cui si ottiene il prodotto finito.

Sistemi produttivi suddivisi in funzione delle modalità di risposta al mercato

Al di sopra della diagonale si hanno attività svolte su previsione. Tanto più sono le fasi gestite su richiesta tanto più è critica la gestione del sistema produttivo. La produzione su previsione delle vendite viene effettuata quando il prodotto da realizzare è di tipo standard. Quando la produzione viene effettuata su ordine o è una produzione per commessa, dove l’impresa deve soddisfare le specifiche richieste del cliente, o è una produzione a catalogo su ordine dove il prodotto è di tipo standard. Le aziende infatti che iniziano a produrre su commessa, cioè al ricevimento dell’ordine, si possono dividere in aziende con prodotti differenziati (progettati ex novo), in questo caso i lanci di produzioni sono singoli dal momento che il bene realizzato non è mai uguale al successivo, e aziende con prodotti caratterizzati (custumizzati a partire da una base standard). I prodotti caratterizzati possono essere realizzati o con lanci di produzione singola (una tantum) o ripetitiva. Andando ad incrociare come si effettua la produzione e come si effettua la distribuzione si ottiene la classificazione in imprese che lavorano engineer to order (ETO), purchase to order (PTO), make to order (MTO), assemble to order (ATO) se produzione e distribuzione sono fatte su ordine, make to stock (MTS) se la produzione è su previsione ma la distribuzione è su commessa e delivery to stock (DTS) se produzione e distribuzione sono entrambe su previsione.

Sistemi produttivi suddivisi in funzione delle modalità di realizzazione dei volumi di produzione

Per suddividere le imprese in funzione delle modalità di realizzazione dei volumi si fa riferimento a ciò che si inserisce a monte e ciò che si ottiene a valle: se a monte ho sempre lo stesso ingresso e a valle sempre la stessa uscita allora la continuità del flusso e la ripetitività delle operazioni sono alte, si parla di produzione di flusso. La produzione per lotti invece include la produzione di beni differenti con lo stesso ingresso o la realizzazione di beni differenti con cambiamenti, dunque sia a monte che a valle; in questo caso la continuità del flusso e la ripetitività delle azioni sono medie. Quando la ripetitività delle azioni e la continuità del flusso sono bassi allora vuol dire che si sta realizzando un prodotto singolo.

Sistemi produttivi suddivisi in funzione delle modalità di realizzazione del prodotto finito

Questa classificazione suddivide sostanzialmente le imprese in imprese che lavorano per processo e per parti. Se le materie prime, componenti, assiemi, che entrano a monte sono irriconoscibili a valle, si parla di produzione per processo, produzione irreversibile il cui prodotto non può essere più scomposto a ritroso. Quando il prodotto finito è invece scomponibile nelle parti in input si parla di produzione per parti. Unendo queste 3 classificazioni principali si ottengono 36 potenziali sistemi produttivi. In verità non ne esistono 36 perché alcune realtà non sono coerenti:

Focalizzeremo l’attenzione su una produzione per parti ottenuta con produzione a lotti o a flussi. Nel primo caso si parla di impianti JOB SHOP e CELLE, nel secondo di LINEE DISCRETE. In un sistema produttivo jobshop si hanno macchine general purpose in grado di realizzare un’ampia gamma di prodotti; i reparti sono costruiti per affinità tecnologica e spesso quindi una stessa lavorazione può essere effettuata su macchine alternative dello stesso reparto. Le lavorazioni in celle sono lavorazioni in cui le celle, costruite sull’affinità di geometrie o di cicli e processi produttivi, producono famiglie di pezzi. Le celle possono essere in serie, in questo caso si arriva al prodotto finito solo attraverso lavorazioni successive, o in parallelo, la produzione si ha in maniera contemporanea. Nelle linee discrete (fow shop) i macchinari sono disposti in sequenza secondo la specificità del ciclo tecnologico di realizzazione dei prodotti. C’è un’elevata automazione industriale, i pezzi sono movimentati su un sistema di trasporto automatizzato che collega le stazioni della linea. Solitamente il mix produttivo è basso e i volumi sono elevati.

Tempo di attraversamento e lead time

Il lead time di produzione è il tempo che intercorre tra l’ingresso dei materiali a monte e l’uscita del prodotto finito a valle:  =  +  +  +  =   ;  =   ;  =   ;  =   ; Rapportando il tempo totale di produzione con il tempo tecnico di produzione (tempo ciclo= attrezzaggio più lavorazione) è auspicabile avere un valore pari a circa 9.  =  = ∑( +  ) =1( =  + − 1)  =   Cioè il primo pezzo viene processato e poi nei successivi si lavora a regime e il tempo di attesa è imposto dalla macchina collo di bottiglia (cambia da configurazione a configurazione questa formula).

Nella pratica industriale job shop, il lotto deve essere lavorato integralmente, regola dell’unitarietà dellotto. Esiste però il metodo del lot splitting in grado di gestire esigenze, ritardi: tale metodo permette di ridurre il tempo di lavorazione complessivo lavorando contemporaneamente i pezzi, il lotto viene suddiviso in sottolotti. La soluzione di splitting viene evitata perché è difficilmente gestibile, si genera overlapping ovvero la presenza di un lotto su più macchinari e conseguente sovrapposizione delle fasi di lavoro. Se l’impianto è a linee discrete, la produzione non è in lotti ma in linea, le macchine sono collegate con nastri trasportatori e si parla di lavorazione a pezzo singolo. Qui il tempo di attraversamento si riduce di molto. La produzione di linea può essere distinta a seconda di quattro variabili:

• Direzione di lavorazione
• Ciclo di lavorazione
• Numero di prodotti ottenibili
• Modalità produttiva (funzione dei tempi di attrezzaggio macchina)

Gestione delle scorte

Le scorte intervengono in tutte le fasi del processo produttivo. Sostanzialmente le scorte sono di tre tipi: scorte di approvvigionamento (materie prime, componenti, sottoassiemi), scorte di semilavorati e scorte di prodotti finiti. Nomenclatura: Lead time: tempo che intercorre tra l’invio dell’ordine e la ricezione del materiale. Livello di riordino: livello scorte a cui emettere ordine. Livello di sicurezza: quantità da conservare sempre entro la scorta.

Per le scorte vale il principio delle scorte perpetue ossia, detto il livello o occupazione del buffer, l’arrivo/consegna dei materiali e lo smaltimento/prelievo dei prodotti si ha:  =  +  −  ∀ > 0 −1 Ovviamente non si possono verificare condizioni in cui il livello scorte è negativo, in tal caso si dovrà aumentare il numero di arrivi previsti o ridurre i prelievi. Generare scorte ha vantaggi e svantaggi. Si generano scorte con l’obiettivo di trarne i seguenti possibili vantaggi:

• Fronteggiare situazioni non esattamente prevedibili, per gestire al meglio l’incertezza della domanda
• Disaccoppiare le fasi produttive in modo da non essere vincolati al ritmo imposto dalla macchina collo di bottiglia e a valle essere un vantaggio per il trasporto in modo da non avere eccessivi tempi di attesa.
• Poter sfruttare economie di acquisto e produzione in presenza di costi fissi di spedizione e attrezzaggio (potrebbe essere elevato il costo di attivazione produzione allora produco di più riducendo l’incidenza del costo fisso)
• Assorbire fluttuazioni di carattere stagionale negli acquisti e nelle vendite
• Realizzare speculazioni in periodi di forte variazione dei valori unitari dei materiali.

È opportuno però evitare un eccessivo accumulo di scorte poiché:

• Sono risorse economiche, capitale che si immobilizza
• Perdono valore nel tempo (obsolescenza, deperimento, danneggiamento…)
• Rallentano la produttività dei processi non permettendo di avere una visione reale dei problemi (esempio scorte dopo la risorsa collo di bottiglia non consentono di individuare la risorsa più lenta)
• Occupano spazio e generano costi per la loro gestione
• Possono essere pericolose da immagazzinare

Occorre dunque pervenire ad un dimensionamento delle scorte che rappresenti il giusto equilibrio tra il livello di servizio che si vuole garantire al cliente ed i costi che si è disposti a sostenere.

Il triangolo sinistro indica il flusso delle attività di produzione, quello destro il flusso divergente delle attività di distribuzione. Nella produzione la base indica la larghezza della distinta base, l’altezza la sua profondità. Dunque all’aumentare di base e altezza aumenta la complessità della produzione del prodotto finito. Lato distribuzione, la base indica il numero di punti vendita da rifornire, l’altezza il numero di magazzini di smistamento da cui passare prima di poter arrivare al cliente finale. Questo è uno schema che va costruito per ogni prodotto finito. Ora da questo schema, ciò che dobbiamo tradurre in ordine temporale, è la sequenza delle attività:

• Fabbricazione
• Componenti
• Assemblaggio
• Sottoassiemi
• Fornitori
• M.P.P.F.
• Trasporto primario
• Trasporto secondario
• Punto vendita
• Cliente

Un altro modo per classificare le risorse è per funzione:

• Scorte cicliche: sono scorte che vengono realizzate con l’obiettivo di lavorare per lotti economici. Nascono in seguito all’esigenza di avere sconti sulle quantità di acquisto, ammortizzare i costi fissi di spedizione e di attrezzaggio.
• Scorte di disaccoppiamento: hanno come obiettivo quello di massimizzare l’efficienza dei fattori produttivi. Nascono per agevolare il lavoro delle macchine collo di bottiglia, per allineare fasi che hanno velocità differente e per aggregare in modo differente gli ordini.
• Scorte di transito: sono scorte che permettono di garantire il livello di servizio stabilito andando a diminuire i tempi lunghi di fornitura e distribuzione.
• Scorte di sicurezza: nascono dalla necessità di ripararsi dall’incertezza della domanda.