Pianificazione della Produzione Secondo l’Approccio DDMRP. Un’Analisi Teorica. Laureando: Filippo Gavaz De B

Università degli Studi di Padova

Dipartimento di Tecnica e Gestione dei Sistemi Industriali

Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Gestionale

Pianificazione della Produzione Secondo

l’Approccio DDMRP. Un’Analisi

Teorica.

Laureando: Filippo Gavaz De Biasi

Relatore: Ch.mo Prof. Roberto Panizzolo

Anno accademico 2019-2020 I

SOMMARIO

Lo scopo della presente tesi è quello di presentare e analizzare il modello di

gestione della produzione e di calcolo dei fabbisogni dei materiali che va sotto

il nome di Demand Driven Material Requirements Planning. Nata agli inizi del

nuovo millennio, la metodologia vuole essere il sistema di pianificazione degli

approvvigionamenti più adatto a rispondere alle esigenze del mondo moderno in

cui la volatilità della domanda, la necessità di offrire sul mercato una grande

varietà di prodotti e la competizione su scala globale sono aspetti centrali. La

premessa è data dal fatto che la grande maggioranza delle aziende produttive

adotta attualmente una logica di pianificazione, l’MRP, nata alla fine degli anni

’60 del secolo scorso e che ad oggi presenta diverse criticità a causa della sua

rigidità intrinseca.

Il primo passo di questa analisi è allora la comprensione dell’MRP, i motivi per

cui ha avuto successo e i fattori che ne compromettono l’efficacia nel contesto

industriale dei giorni nostri. In seguito, si passa a discutere i concetti su cui si

fonda il Demand Driven MRP e la sua logica di funzionamento. Infine, vengono

presentati i più rilevanti casi studio presenti in letteratura per validare quanto

affermato e si traggono le conclusioni circa l’efficacia e l’applicabilità del

metodo presentato.

II INDICE

SOMMARIO ...................................................................................................... II

INTRODUZIONE ............................................................................................... 1

1. SCENARIO ................................................................................................. 3

1.1. Cenni storici ........................................................................................ 3

1.2. Logica di funzionamento della pianificazione tradizionale ................ 5

1.3. Inefficienza dell’MRP nel contesto odierno ..................................... 10

2. VERSO UN NUOVO APPROCCIO ........................................................ 23

2.1. Il principale ostacolo al flusso: la variabilità .................................... 24

2.2. Tipi di Variabilità e Six Sigma ......................................................... 29

2.3. Lean manufacturing .......................................................................... 32

2.4. Teoria dei vincoli .............................................................................. 35

2.5. La forza del disaccoppiamento ......................................................... 37

3. STRUTTURA DEL DDMRP: POSITION AND PROTECT .................. 43

3.1. Strategic Inventory positioning ......................................................... 44

3.2. Buffer profiles and levels .................................................................. 50

3.3. Dynamic adjustment ......................................................................... 61

4. STRUTTURA DEL DDMRP: PULL ....................................................... 69

4.1. Demand driven planning ................................................................... 69

4.2. Visible and collaborative execution .................................................. 77

5. CASI STUDIO .......................................................................................... 85

5.1. Caso studio 1 – costi e benefici ......................................................... 86

5.2. Caso studio 2 – implementazione reale ............................................ 91

5.3. Caso studio 3 – confronto MRP vs DDMRP .................................... 96

5.4. Caso studio 4 – simulazione su dati storici ..................................... 105

6. RIFLESSIONI FINALI .......................................................................... 111

III

INDICE DELLE FIGURE .............................................................................. 115

INDICE DELLE TABELLE ........................................................................... 117

BIBLIOGRAFIA ............................................................................................. 119

IV INTRODUZIONE

Da quando Friedrich Taylor ha esposto le tue teorie dell’organizzazione

scientifica del lavoro, è stato chiaro a chiunque avesse a che fare con processi

produttivi che per incrementarne le performance è necessario trovare dei modelli

di gestione che ne aumentino la produttività limitandone al contempo i costi. Se

con la mass production fordista, grazie alla domanda di gran lunga superiore

all’offerta e alla limitata varietà di prodotti richiesta dal mercato, l’obiettivo era

quello di far uscire dalle fabbriche il maggior numero di pezzi possibile, con il

passare del tempo la gestione dei flussi produttivi si è evoluta ed ha perseguito

obiettivi via via più articolati, anche in virtù degli sviluppi tecnologici che hanno

riguardato gli ambienti industriali.

L’invenzione e la diffusione del computer hanno reso possibile

l’automatizzazione dei calcoli, consentendo a Joe Orlicky di elaborare attorno

agli anni ‘50 il suo metodo di gestione della produzione, il Material

Requirements Planning (MRP), che ha avuto la forza di rivoluzionare la

pianificazione industriale fino a quel momento basata su metodi statistici legati

ai consumi storici e alle previsioni di domanda. La causa della forza dirompente

con cui l’MRP si è imposto nel mondo industriale è da ricercare nella sua

capacità di fornire un calcolo esatto dei fabbisogni dei codici a domanda

dipendente, rendendo quindi non più necessaria una loro previsione. Questo

approccio comporta perciò in linea torica un azzeramento delle giacenze di

magazzino per tutti i livelli delle distinte base: ogni ordine di produzione e/o di

acquisto è pianificato nelle quantità e nelle tempistiche necessarie ad essere

consumato nel momento in cui viene reso disponibile, garantendo un flusso

continuo dalla materia prima al prodotto finito e la minimizzazione del capitale

circolante. Ad oggi, il sistema ideato da Orlicky è senza ombra di dubbio quello

più utilizzato dalle aziende manifatturiere per gestire la produzione e i flussi

logistici. 1

Da quando è stato ideato ad oggi, l’MRP è rimasto sostanzialmente uguale a sé

stesso. I calcoli sono stati resi più veloci e la mole dei dati elaborabili è cresciuta

notevolmente, ma la logica di calcolo è rimasta esattamente la medesima. Ciò

che invece è profondamente cambiato dagli anni ’50 ad oggi è il mercato. La

ricerca di prodotti sempre più differenziati e personalizzati, la complessità delle

reti di fornitura, la sempre più forte spinta alla riduzione delle giacenze e in

generale l’aumento esponenziale della variabilità in senso lato fanno sì che le

condizioni nelle quali l’MRP è stato ideato non esistano più. Chi si occupa di

pianificazione o di gestione dei materiali sa perfettamente che la promessa di un

flusso continuo privo di magazzini intermedi è puramente utopica. Generalmente

nulla o quasi va secondo quanto previsto. Sono necessari continui interventi per

modificare i piani in base ad aggiornamenti provenienti dai fornitori o dai reparti

e le previsioni di domanda variano costantemente. In questa situazione vengono

a galla tutti i limiti dell’MRP, che ad ogni modifica degli input crea uno scenario

completamente diverso. Da ciò deriva una generale mancanza di fiducia nel

sistema da parte di chi con esso si interfaccia, con conseguenti azioni “fuori

flusso” che non fanno altro che peggiorare la situazione.

Per superare queste inefficienze è stato proposto agli inizi del nuovo millennio

un nuovo sistema di pianificazione che si propone di garantire la flessibilità che

tanto manca all’MRP e quindi di adattarsi alle esigenze del mondo industriale

dei nostri giorni. Questo sistema è chiamato Demand Driven Material

Requirements Planning (DDMRP) e cerca di unire al proprio interno i principi

ritenuti tuttora validi dei vari sistemi di controllo della produzione sviluppati nel

corso degli anni e di unirli in un toolset organico capace di soddisfare le esigenze

del mercato attuale. Questa tesi nasce con l’obiettivo di presentare il DDMRP,

analizzando le premesse dalle quali prende vita, valutando i principi base sui cui

si fonda e spiegandone dettagliatamente il funzionamento, per poi cercare di

darne una valutazione in termini di applicabilità e corrispondenza dei risultati

forniti alle promesse fatte. 2

1. SCENARIO

Al fine di poter dimostrare l’inadeguatezza dei tradizionali sistemi di

pianificazione basati sulla logica MRP, è prima necessario comprendere in quali

circostanze e con quali obiettivi sono stati studiati e sviluppati, e come tali

circostanze si siano evolute nel tempo modificando di conseguenza il modo in

cui quegli stessi obiettivi debbano essere perseguiti. Questo primo capitolo tratta

le origini del sistema MRP, la sua struttura logica di base e le sue caratteristiche

di funzionamento che ne hanno consentito una così vasta diffusione. Infine,

spiega in che modo, a seguito dei radicali cambiamenti cui è andato incontro il

mondo industriale, quegli stessi fattori che ne hanno determinato il successo

globale siano diventati i suoi principali punti di debolezza.

1.1. Cenni storici

Quando, nel 1975, Joe Orlicky presentava al pubblico il suo lavoro Material

Requirements Planning: The New Way of Life in Production and Inventory

Management, c’erano al mondo all’incirca 700 aziende manifatturiere o

stabilimenti che avevano implementato, o che erano impegnati ad implementare,

1

sistemi MRP (Orlicky, 1975) . Ad oggi, questi sistemi sono realmente diventati

la “way of life” nell’industria manifatturiera.

L’MRP è stato inizialmente concepito negli anni ’50 del secolo scorso grazie

alla crescente disponibilità sul mercato dei computer, i quali fecero sì che calcoli

fino ad allora fatti manualmente potessero ora essere svolti in modo automatico,

molto più velocemente e senza errori. Gli approvvigionamenti di materie prime

e semilavorati erano fino a quel momento gestiti con tecniche basate sul punto

J. Orlicky, Material Requirements Planning: The New Way of Life in Production and

1

Inventory Management. McGraw-Hill, New York, 1975.

3

di riordino (ROP, reorder point) o di lotto economico (EOQ, economic order

quantity), e ciò portava sistematicamente a componenti mancanti e giacenze di

magazzino non corrispondenti a quanto richiesto dal mercato. L’MRP nacque

con la promessa di ridurre drasticamente i livelli globali delle giacenze e di

incrementare contemporaneamente i livelli di servizio, consentendo agli

stabilimenti produttivi di mettere in lavoro soltanto le quantità strettamente

necessarie a soddisfare la domanda di mercato e di farlo esattamente nei tempi

richiesti.

L’acronimo MRP apparve nel 1965 e di lì in poi il metodo è stato soggetto a

numerosi miglioramenti volti ad inglobare diversi aspetti del mondo industriale.

Nel 1972 vennero integrati i vincoli capacitivi nella logica di calcolo, dando vita

a quello che viene definito close-loop MRP. In seguito, nel 1979, furono aggiunti

al metodo principi di contabilità, trasformando l’MRP nel manufacturing

2 3

resource planning o MRP II (Wight,1981) . Infine, nel 1988 Ling e Goldratt

iniziarono un processo che portò all’integrazione di altre funzioni aziendali con

lo scopo di fornire un metodo più efficace per ricavare l’input per il calcolo dei

record MRP, introducendo il concetto di sales and operations planning (S&OP).

Questa evoluzione dell’MRP II prese il nome di enterprise resource planning

(ERP) e prometteva una migliore visibilità all’interno dell’intera organizzazione

in modo da affiancare e sostenere il personale nei processi decisionali. Il

4

dizionario APICS definisce l’ERP come il quadro di riferimento per

organizzare, definire e standardizzare il processo di business necessario per

pianificare e controllare efficacemente un'organizzazione in modo che

l'organizzazione possa utilizzare le proprie conoscenze interne per ricercare un

vantaggio esterno. Un sistema ERP fornisce un'ampia banca dati di informazioni

che include record di strutture di prodotto, archivi di costi e vendite, dettagli

finanziari, analisi delle gerarchie di prodotti e clienti e dati transazionali storici

e attuali.

O. W. Wight, MRP II: Unlocking America’s Productivity Potential. Omneo, 1981.

2 R. C. Ling, W. E. Goldratt, Orchestrating Success: Improve Controll of the Business with

3

Sales and Operations Planning. Oliver Wight Limited Publications, 1988.

APICS dictionaty, 16 edition. APICS, 2020.

4 th 4

La visione di Orlicky era pionieristica, rivoluzionaria. Non si trattava di un

semplice adeguamento dei metodi utilizzati in precedenza, ma di una radicale

rivisitazione del modo in cui le operazioni di pianificazione venivano svolte.

L’MRP ha cambiato radicalmente il mondo industriale e lo ha fatto in modo

relativamente rapido. La rivoluzione rappresentata dall'invenzione del computer

permise di scartare le vecchie tecniche che "fungevano da stampella e avevano

al loro interno metodi di sintesi, superficialità e approssimazione, spesso basati

su presupposti labili o piuttosto irrealistici, a volte forzando l’adattamento di

5

concetti alla realtà per permettere l'uso di una tecnica". (Orlicky, 1975)

Questa citazione diverrà fondamentale nel seguito del presente capitolo per

capire come l’MRP stesso sia diventato incapace di soddisfare le aspettative del

mondo industriale contemporaneo.

1.2. Logica di funzionamento della pianificazione

tradizionale

Quando si parla di sistemi di pianificazione tradizionali, ciò che si intende è una

struttura composta da una componente tattica, il Master Production Scheduling

(MPS), e una parte operativa legata alle attività quotidiane, il Material

Requirements Planning (MRP). L’impianto formato da questi due elementi sta

alla base dei sistemi di pianificazione della maggior parte delle aziende attive

nel mondo contemporaneo. In particolare, quasi l’80% delle aziende produttive

che usano sistemi ERP per la gestione della propria supply chain implementano

6

anche il modulo dell’MRP (Ptak e Smith, 2018) .

Ibid

5 C. Ptak, C. Smith, Precisely Wrong. Why Conventional Planning Fails and How to Fix it.

6

Industrial Press, 2018. 5

L’MPS è la componente tattica dei sistemi di pianificazione convenzionali,

costituisce una sorta di dichiarazione di quanto l’azienda vorrà e sarà in grado di

produrre nel medio termine. Di seguito viene riportata la definizione in lingua

inglese di MPS data dal dizionario APICS:

“A line on the master schedule grid that reflects the anticipated build schedule

for those items assigned to the master scheduler. […] It becomes a set of

planning numbers that drives material requirement planning. It represents what

the company plans to produce expressed in specific configurations, quantities

and dates. The master production schedule is not a sales item forecast that

represents a statement of demand. The master production schedule must take

into account the forecast, the production plan, and other important

considerations of backlog, availability of materials, availability of capacity, and

management policies and goals”.

L’MPS esprime quindi il piano di produzione generale di uno stabilimento in

termini di prodotti finiti, e lo fa su un arco temporale denominato planning

7

horizon, orizzonte di pianificazione (Orlicky,1975 ). Non rappresenta un segnale

di domanda ma è la traduzione degli input derivanti dal mercato in un piano di

produzione fattibile per il plant. L’MPS stabilisce quali prodotti finiti l’azienda

vuole e deve produrre, in quali quantità e con quali tempistiche per poter

soddisfare le esigenze dei clienti. L’orizzonte di pianificazione cui fa riferimento

è determinato in base decisioni manageriali che conseguono dallo specifico

contesto in cui l’azienda opera: più il prodotto realizzato è complesso, maggiori

saranno i lead time necessari alla produzione; di conseguenza l’orizzonte di

pianificazione si spingerà più avanti nel futuro. La logica con cui l’MPS produce

i piani di produzione è solitamente costruita sulla base di varie politiche aziendali

quali la prioritizzazione di determinati layer di domanda e, ad esempio,

considerazioni di carattere capacitivo riguardanti particolari vincoli di fabbrica.

L’input dato in pasto all’MPS è un segnale di domanda che è determinato da una

diversa funzione aziendale denominata sales and operations planning (S&OP),

la quale elabora i fabbisogni del mercato su un orizzonte temporale più lungo e

Ibid

7 6

solitamente a livello più aggregato. In ogni caso il segnale di domanda è

composto sia da ordini effettivi già piazzati dai clienti, sia da domanda prevista

con dedicati software di forecasting.

L’output generato dall’MPS diventa poi l’input per l’MRP, il quale converte il

piano di produzione dei prodotti finiti nei fabbisogni dei singoli componenti

presenti nelle distinte base. Anche in questo caso si riporta la definizione in

lingua inglese fornita dal dizionario APICS:

“A set of techniques that uses bill of materials data, inventory data, and the

master production schedule to calculate requirements for materials. It