Classificazione dei Sistemi Produttivi PDF

CLASSIFICAZIONE DEI SISTEMI PRODUTTIVI Caratteristiche dei sistemi produttivi ============================================================================= **Caratteristiche Tecnologiche** **Caratteristiche Gestionali** **Caratteristiche Economiche (strutture di costo)** Caratteristiche tecn...

CLASSIFICAZIONE DEI SISTEMI PRODUTTIVI Caratteristiche dei sistemi produttivi ============================================================================= **Caratteristiche Tecnologiche** **Caratteristiche Gestionali** **Caratteristiche Economiche (strutture di costo)** Caratteristiche tecnologiche ---------------------------- Caratteristiche gestionali -------------------------- Caratteristiche economiche -------------------------- Modello a tre dimensioni ======================== Modo di realizzare il prodotto ------------------------------ ESEMPI DI PRODUZIONE PER PROCESSO ================================= - Cartario (carta, cartone, \...) - Tessile (filatura, tessitura, tinture\...) - Chimico (gomma, plastica, pigmenti....) - Metallurgico (acciaio e altri metalli) PER PARTI ========= - Fabbricazione: Lavorazioni meccaniche (tornitura, ecc\...), Stampaggio - Assemblaggio: Veicolistico (Auto, moto, autocarri, treni, \...), Elettronica ed elettrotecnica Modo di rispondere alla domanda ------------------------------- Scelta della modalità --------------------- Modo di realizzare il volume di produzione ------------------------------------------ MISURA DELLA CAPACITÀ PRODUTTIVA Capacità produttiva ---------------------------------------------------- - Come si definisce la capacità produttiva di un sistema produttivo, e quali sono i suoi driver - Le perturbazioni considerate dal concetto di potenzialità produttiva - Le perturbazioni considerate dai concetti di utilizzo, disponibilità e saturazione - Le perturbazioni misurate dal concetto di resa - L'utilizzo delle risorse produttive e l'OEE - La Capacità Produttiva è sempre calcolata facendo riferimento ad un ben determinato mix di produzione - Dimensionalmente la Capacità Produttiva è espressa in unità/periodo. ### Potenzialità produttiva - Potenzialità di targa o cadenza produttiva o ritmo standard (RS) (**condizioni ideali**: sistema **mono prodotto** a regime) - Potenzialità di mix (Pmix) (**condizioni reali**: variazioni del **mix** di produzione) ### La Potenzialità di mix ### Stati di utilizzo di un impianto  ### Possibili stati di utilizzo ### Indici di Utilizzo ### Saturazione ### Il Tempo produttivo netto (Tpn) ### La resa ### Definizione ### Causali di resa  ### Formulazione ### Capacità produttiva teorica ed effettiva ### Overall Equipment Effectiveness (OEE) **OEE =Cpeffettiva/Cpteorica (con un dato mix)** ### OEE: formulazione alternativa **OEE=Tempo teorico necessario per realizzare Cp effettiva/ Tempo effettivamente necessario= (Cpeffettiva/Pmix)/Tul** ### Sistemi ideale - **Monoprodotto** : la cadenza teorica del prodotto definisce la Potenzialità produttiva (Ritmo Standard) del sistema - **Monofase** = Una sola lavorazione (un tipo di macchinario): -Gli stati di utilizzo del macchinario determinano il Tpn manutenzione del sistema SI STEMA MULTIPRODOTTO E MULTIFASE (ESEMPIO 2 FASI) =================================================== CAPACITÀ PRODUTTIVA IN SISTEMI REALI ==================================== CAPACITÀ PRODUTTIVA IN SISTEMI REALI CASO DEI SISTEMI INTERCONNESSI =================================================================== CAPACITÀ PRODUTTIVA IN SISTEMI REALI CASO DEI SISTEMI INTERCONNESSI =================================================================== - Di potenzialità produttiva - Di utilizzo - Di flessibilità (setup) - Di resa CAPACITÀ PRODUTTIVA IN SISTEMI REALI CASO DEI SISTEMI INTERCONNESSI ===================================================================  Colli di bottiglia e disaccoppiamento delle fasi ------------------------------------------------ **I COLLI DI BOTTIGLIA** ### Il concetto di collo di bottiglia COLLI DI BOTTIGLIA NEI SISTEMI PRODUTTIVI INTERCONNESSI ======================================================= COLLO DI BOTTIGLIA NEI SISTEMI PRODUTTIVI INTERCONNESSI ======================================================= CLASSIFICAZIONE PER CAUSALE =========================== - di utilizzo, se la risorsa limitante si caratterizza per avere un tempo di utilizzo inferiore alle altre (es: turnazione ridotta) - di disponibilità, se la risorsa limitante si caratterizza per essere spesso soggetta a guasti - di flessibilità, se la risorsa limitante si caratterizza per elevati tempi di setup al cambio prodotto - **Resa**: di resa, se la limitazione nella capacità produttiva deriva da una bassa resa di conformità COLLI DI BOTTIGLIA STATICI ========================== COLLI DI BOTTIGLIA DINAMICI =========================== **I BUFFER DI DISACCOPPIAMENTO** LA BUFFERIZZAZIONE ================== - Con il termine buffer si fa riferimento a un punto in cui fisicamente i flussi di produzione vengono interrotti e disaccoppiati mantenendo una giacenza più o meno consistente di semilavorati. - L'effetto ai morsetti del sistema si traduce in un aumento della Capacità Produttiva complessiva. - L'obiettivo (aumento di disponibilità, riduzione dei tempi di stand-by, etc) e il funzionamento (riempimento/svuotamento) di un buffer variano a seconda della sua collocazione all'interno del sistema studiato. TIPOLOGIE DI BUFFER =================== **Tempo**: - Buffer su risorse critiche per utilizzo (Ta) - Buffer su risorse critiche per disponibilità (Tfm) - Buffer su risorse critiche per flessibilità (Tsu) DIMENSIONAMENTO DEI BUFFER ==========================  BUFFERIZZAZIONE PER UTILIZZO: NOTE ================================== - Il buffer di utilizzo si caratterizza per un comportamento ciclico tra le condizioni di riempimento e svuotamento - È necessario che tali cicli si concludano in un tempo massimo pari al tempo di utilizzo dalla fase che ha utilizzo massimo (nel caso precedente entro le 24 h); diversamente il buffer tenderà a saturarsi diventando inutilizzabile. - Per questo, si può notare come, in situazioni standard, questi buffer possono funzionare quando una risorsa è collo di bottiglia per Utilizzo (Tempo apertura) e l'altra per Potenzialità (Ritmo) BUFFERIZZAZIONE PER DISPONIBILITÀ: NOTE ======================================= - Il buffer per disponibilità si caratterizza per il fatto di essere, nelle normali condizioni di regime, pieno; solo in corrispondenza di fermi o guasti presso la fase a monte tenderà a svuotarsi, alimentando la fase a valle isolando così l'impatto del guasto - Ovviamente, dopo il fermo è necessario riempire il buffer per porlo nuovamente nelle condizioni di utilizzo. - Perché ciò avvenga il collo di bottiglia di disponibilità (tempo) deve essere a monte, mentre il collo di bottiglia di potenzialità (ritmo) deve essere a valle - Effetto analogo si può ottenere con collo di bottiglia di disponibilità a valle e collo di bottiglia di potenzialità a monte (buffer a regime vuoto) - Nota: in termini concettuali la bufferizzazione per resa (di conformità e di velocità) non differisce in alcun modo dalla bufferizzazione per disponibilità qui presentata BUFFERIZZAZIONE PER FLESSIBILITÀ: NOTE ====================================== - Il buffer per flessibilità compie dei cicli di riempimento/svuotamento - È sempre necessario che tali cicli si concludano all'interno di una campagna produttiva - Poiché per isolare il setup è necessario che il buffer sia pieno, il collo di bottiglia di flessibilità (set-up) deve essere a monte, mentre il collo di bottiglia di potenzialità (ritmo) deve essere a valle. BUFFERIZZAZIONE PER POTENZIALITÀ: ESEMPIO ========================================= - I buffer di potenzialità compiono dei cicli di riempimento/svuotamento - Perché la bufferizzazione sia efficace è necessario che i cicli di riempimento/svuotamento si concludano all'interno di una campagna produttiva; diversamente il buffer tenderà a saturarsi, fino a diventare inutilizzabile - Risultano necessari CdB dinamici per potenzialità (caso multi-prodotto) **Valutazione economica e dimensionamento** CRITERI DI DIMENSIONAMENTO: TRADE-OFF COSTI/BENEFICI ==================================================== CRITERI DI DIMENSIONAMENTO: 1) I COSTI ====================================== - **Acquisto del buffer**: in linea di massima esistono economie di scala per cui il costo è meno che proporzionale alla dimensione. Tale costo pu essere anche nullo (es. accumulo di materiale a terra in condizioni di abbondanza di spazi) - **Installazione del buffer**: non sempre il buffer si limita a semplici "scaffali", ma vi sono casi in cui il buffer è servito da impianti che richiedono installazione (es. celle frigorifere, magazzini automatici) - **Costo di mantenimento**: deriva dalle differenti attività e fenomeni che contribuiscono a generare i costi associati alla gestione fisica delle scorte - **Costo di gestione**: deriva dalla conduzione dell'impianto relativo al buffer di disaccoppiamento: COSTI DI MANTENIMENTO: LE SCORTE ================================ STOCCAGGIO FISICO ================= - **OCCUPAZIONE DI SPAZIO**: proporzionale alla giacenza media (se stoccaggio a posti condivisi) o massima (se stoccaggio a posti dedicati) \[posti UdC, m2, m3\] ed al coefficiente di utilizzazione superficiale di una UdC. Vi sono 2 componenti: - **ASSICURAZIONE**: (furto e incendio) proporzionale al valore assicurato (rimanenza media/massima), a sua volta legato alla giacenza (media o massima) e al valore unitario - **ESERCIZIO**: (controlli inventariali, contabilità di magazzino, energia, \...) IMMOBILIZZO FINANZIARIO ======================= CRITERI DI DIMENSIONAMENTO: 2) I BENEFICI ========================================= - **Incremento del volume di attività**: se il mercato è ricettivo, la produzione aggiuntiva pu essere venduta, ottenendo un beneficio proporzionale al margine di contribuzione unitario - **Riduzione dei costi**: se il mercato non è ricettivo, è possibile ottenere comunque un risparmio sui costi di produzione (es. minore tempo di apertura impianto, minore fabbisogno di straordinari) Risorse produttive ed interferenza ---------------------------------- ### Risorse produttive #### Premessa  - Un primo contributo deriva dalle risorse tecniche di produzione installate (es. macchine, sistemi automatici di trasporto, attrezzature, utensili, ecc.) - Un secondo contributo deriva dalla manodopera (diretta, indiretta), la cui disponibilità e competenza condiziona ugualmente la capacità produttiva massima ottenibile CAPACITÀ PRODUTTIVA ed INTERAZIONE TRA RISORSE ============================================== INCREMENTARE LA CAPACITÀ PRODUTTIVA LINEE GUIDA DELL'ANALISI ============================================================ 1.1. INCREMENTO DEL NUMERO DELLE MACCHINE ----------------------------------------- 1.2 INCREMENTO DEL LIVELLO DI AUTOMAZIONE ----------------------------------------- 2.1 INCREMENTO TURNAZIONE ------------------------- 2.2 INCREMENTO MDO ------------------  **Interferenza** INTERAZIONE UOMO-MACCHINA ========================= - Si incrementa la capacità macchina, eliminando potenziali stand-by di attesa operatore (incrementando produttività del Capitale Fisso) - Si sostiene un costo legato al minore utilizzo dell'operatore (riduzione produttività del Lavoro) Dal bilanciamento di queste grandezze si determina il profilo di associazione uomo-macchina più conveniente. INTERAZIONE UOMO-MACCHINA MISURA DELLO STAND-BY =============================================== Fattori produttivi ---------------------------------------- ### Misura dei fattori produttivi Per incrementare la CP di un sistema produttivo possiamo investire: In capitale fisso (macchinari, automazione) In manodopera (operatori, turnazione) Queste scelte, impattano direttamente sulla misura delle prestazioni interne di un sistema, come la LA PRODUTTIVITÀ GLOBALE ======================= - K è il costo del capitale - L è il costo del lavoro - M è il costo dei materiali LA PRODUTTIVITÀ DEI SINGOLI FATTORI =================================== LA PRODUTTIVITÀ DEL CAPITALE ============================ Il capitale impiegato in una qualsivoglia attività produttiva pu essere suddiviso in Capitale Fisso e Capitale Circolante. LA PRODUTTIVITÀ DEL CAPITALE FISSO ================================== Sistemi di fabbricazione ------------------------ ### Premessa  ### 1.Fabbricazione per parti #### Sistemi di fabbricazione per parti CARATTERISTICHE TECNOLOGICHE ============================ - Presenza di trasformazioni fisiche e morfologiche irreversibili delle materie prime e dei componenti - Ciclo tecnologico con livelli di flessibilità assai differenziati - Non eccessiva rilevanza dei parametri tecnologici di processo Elevata rilevanza dei parametri tecnologici di prodotto **CARATTERISTICHE GESTIONALI** - Crescente rilevanza dei parametri gestionali, es. appuntamenti produttivi o tempi di attraversamento - Presenza di risorse di produzione multiple (operatori, macchinari, utensili,...) CARATTERISTICHE ECONOMICHE ========================== - Elevata rilevanza dei costi dei materiali - Elevata rilevanza dei costi gestionali - Rilevanza del capitale fisso e del lavoro variabile in funzione del livello di automazione e della specializzazione del macchinario **2. Introduzione al job shop** CARATTERISTICHE =============== - Sistema produttivo composto da più reparti - Le risorse di produzione sono disposte per processo, cioè disponendo vicine tra loro le macchine che realizzano tecnologie analoghe (affinità tecnologica di processo) - Ogni prodotto ha un proprio ciclo tecnologico (routing) che prevede il passaggio su alcune macchine con uno specifico ordine - Cicli produttivi molto differenziati per articoli diversi - Sono presenti spesso cicli alternativi - Flussi estremamente intrecciati e movimentazioni tra i reparti generalmente a lotti - I macchinari e gli utensili sono tipicamente non specializzati e si adattano, quindi, alla realizzazione di un gran numero di lavorazioni diverse - L' enfasi è sulla capacità tecnologica (capability), intesa come capacità di realizzare differenti tipi di articoli, piuttosto che sulla capacità produttiva (capacity) - I prodotti spendono gran parte del loro tempo in attese o code - Sono frequenti sia colli di bottiglia sia, contemporaneamente, reparti o centri di lavoro insaturi **PRO E CONTRO** Punti di forza - Investimento ridotto - Elevata flessibilità - Elevata elasticità - Scarsa obsolescenza - Rapido avvio di nuove produzioni Punti di debolezza - Elevati tempi di attraversamento - Elevato WIP - Scarsa saturazione - Alti costi della manodopera - Qualità non omogenea - Scarsa prevedibilità dei tempi di consegna - Difficoltà nel reperimento di\ MdO specializzata CRITERI DEL DIMENSIONAMENTO =========================== - Quali macchine acquistare? (Capability) - Quante macchine acquistare per ciascun tipo? (Capacity) DIMENSIONAMENTO ===============  1) DEFINIZIONE DEL MIX DI PROGETTO ================================== - Produzione su commessa ripetitiva (job shop chiuso) - Produzione su commessa singola (job shop aperto) MIX DI PROGETTO PER COMMESSE RIPETITIVE ======================================= - Analisi di mercato - Analisi statistiche dei dati storici - Ricorso all'esperienza MIX DI PROGETTO PER COMMESSE SINGOLE ==================================== Nel caso di commessa singola non è possibile ipotizzare un mix tecnologico predefinito. È quindi necessario procedere ad un raggruppamento degli articoli producibili per categorie tecnologicamente omogenee, e stimare la domanda per categorie. - Prima suddivisione per caratteristiche geometriche dei pezzi: prismatici, rotazionali, cavi, ecc. - Seconda suddivisione per taglio dimensionale: piccoli, medi, grandi - Terza suddivisione in base ai tipi di materiali: acciaio, alluminio, ottone - Quarta suddivisione in base al tipo di finitura superficiale e/o trattamento: grezzo, finito, rettificato, lucidato, cromato, cementato, ecc. Esempio ------- 2) IDENTIFICAZIONE DEI CICLI DI MASSIMA ======================================= - Riporti tutte le operazioni tecnologiche necessarie per ottenere il particolare in oggetto a partire dal semilavorato o dalla materia prima di partenza - Per ciascuna operazione specifichi: - Suddivida tutte le operazioni in principali e alternative, per tenere conto del fatto che ciascun particolare pu essere realizzato attraverso cicli, operazioni o centri alternativi ESEMPIO DI IDENTIFICAZIONE DEI CICLI DI MASSIMA ===============================================  3) DEFINIZIONE DELLA TABELLA MACCHINE ===================================== - In base ai cicli che sono stati stesi, è ora possibile procedere alla compilazione della tabella macchine, della tabella attrezzature e della tabella utensili. - Ciascuna di queste tabelle riporta una lista di macchine (attrezzature, utensili) richiesti dal mix di progetto, siano essi principali o alternativi. - La tabella viene corredata delle caratteristiche tecniche, impiantistiche ed economiche relative a ciascuna macchina. ESEMPIO DI TABELLA MACCHINE =========================== 4) DETERMINAZIONE DEL NUMERO DI MACCHINE ========================================   TEMPO PRODUTTIVO NETTO ====================== STIMA DELLA SATURAZIONE DELLE MACCHINE ====================================== STIMA DELLA RESA DELLE MACCHINE ===============================  NUMERO MACCHINE Formulazione alternativa ---------------------------------------- - Identificazione dei tipi-pezzo - Determinazione della domanda annua - Calcolo del lotto di produzione 4. Si procede quindi alla somma, per ogni tipo-pezzo del mix, dei tempi delle operazioni che devono essere effettuate su uno stesso tipo-macchina 5. Calcolo del fabbisogno di ore produttive annue HNi per ogni tipo- macchina  - costo del tipo-macchina; - tasso di saturazione del tipo-macchina - Possibilità di ricorrere alla subfornitura per alcuni tipi-pezzo; - possibilità di impiegare dei cicli alternativi per alcuni tipi-pezzo IL FATTORE DI IMPIEGO ===================== LEVE DI MIGLIORAMENTO ===================== - Impiego dei cicli alternativi - Duplicazione del numero di macchine - Modifica della turnazione - Modifica delle politiche di lottizzazione - Riassegnazione del numero di macchine per operatore **3. Introduzione alle celle di fabbricazione** CELLE DI FABBRICAZIONE ======================  CELLE DI FABBRICAZIONE ====================== - l'identificazione, la classificazione e il raggruppamento di parti caratterizzate da similitudini morfologiche e/o tecnologiche; - l'identificazione e il raggruppamento in sottoinsiemi di macchine (celle) dotati della capacità tecnologica necessaria per processare le famiglie di prodotti **PRO e CONS** Punti di forza - Sottosistemi semplici, generalmente indipendenti - Semplificazione dei flussi di materiali - Riduzione dimensione lotti - Riduzione tempi di setup, attraversamento e WIP - Riduzione occupazione spazio - Arricchimento delle mansioni operatori - Maggiore livello di conformità - qualitativa del prodotto Punti di debolezza - Difficoltà di bilanciamento carichi fra - celle - Maggiore rigidità a variazioni di mix, di volume, e a introduzione di nuovi prodotti - Impiego, in alcuni casi, di un numero di macchine superiore rispetto all\'organizzazione a reparti. - Presenza di operazioni fuori cella - difficili da gestire. - Maggiore esposizione ai guasti. - Problemi di coesistenza con sistemi non organizzati in celle FLEXIBLE MANUFACTURING SYSTEM ============================= - Da un punto di vista concettuale l' FMS è assimilabile ad una cella ma con un elevatissimo grado di automazione - Questi sistemi sono stati pensati per conciliare le esigenze di grande flessibilità tipiche dei sistemi job shop con quelle di altissima efficienza delle linee transfer - Un FMS è un sistema produttivo gestito da un calcolatore di controllo, composto da macchine automatizzate a controllo numerico computerizzato (CNC) collegate da un sistema automatico per la movimentazione dei pezzi. FLEXIBLE MANUFACTURING SYSTEM (FMS) =================================== - Elevata flessibilità per tipologie di parti e sequenze di lavorazione; flusso di materiali totalmente automatizzato con limitato intervento umano. - Realizza una gestione integrata del flusso di materiali e delle informazioni necessarie a realizzare la produzione (routing, part program,...). - Il flusso integrato dei materiali è realizzato con macchine operatrici programmabili e con sottosistemi di trasporto e manipolazione; e con la presenza di un calcolatore centrale che controlla e coordina i dispositivi di governo delle macchine operatrici.  **4. Introduzione al flow shop** LINEE DI FABBRICAZIONE ====================== - Disposizione sequenziale delle risorse di produzione - Realizzazione di un unico prodotto o, al più, prodotti molto simili tra loro - Assenza di cicli alternativi - Flussi produttivi estremamente lineari - Produzione scandita da un ritmo (tempo di ciclo) - Macchinari ed utensili ad elevata specializzazione - Grado di automazione medio-alto PRO e CONS ========== Punti di forza - Facilità gestionale - Ridotto fabbisogno di manodopera - Ridotto WIP - Tempi attraversamento brevi e poco variabili - Elevata saturazione delle - macchine - Caratteristiche qualitative dei - prodotti simili Punti di debolezza - Nessuna flessibilità di gamma - Nessuna flessibilità di mix - Poca/nulla flessibilità di volume - Elevato investimento - Elevata vulnerabilità ai guasti - Obsolescenza  LINEE RIGIDE ============ - Una linea di fabbricazione si dice a ritmo imposto (o anche "Linea transfer") nel caso in cui tutte le stazioni che la compongono siano collegate rigidamente attraverso un sistema di movimentazione. - L'avanzamento avviene simultaneamente di una lunghezza pari alla distanza d che separa due pezzi in lavorazione ad intervalli di tempo definiti Caratteristiche --------------- - Eventi di guasto macchina e problematiche affidabilistiche - Setup al cambio formato - Resa di conformità LINEE A CANDENZA NON IMPOSTA ============================ Per ovviare alle problematiche di rigidezza che affliggono le linee a ritmo imposto, occorre svincolare le diverse stazioni. Questo effetto viene ottenuto frazionando il sistema di trasporto tra stazione e stazione e, di conseguenza, creando dei buffer che possono essere: Espliciti: Sono punti di disaccoppiamento esplicitamente previsti (es. scaffali, caroselli, ecc.) con cui si incrementa la consistenza del buffer rispetto alla "naturale" consistenza legata alla distanza tra le diverse stazioni.  Caratteristiche --------------- - Aumenta la capacità produttiva riducendo l'impatto dei setup, delle pause affidabilistiche e della resa - Incrementa i costi del capitale fisso e circolante - Riduce la prontezza del sistema, aumentando i tempi di attraversamento Linee guida per il dimensionamento ---------------------------------- Il dimensionamento di una linea di fabbricazione richiede il dimensionamento dei seguenti aspetti: 1) Tempo ciclo teorico 2. Numero di stazioni 3. Grado di parallelismo delle stazioni 4. Bilanciamento 5. Revisione del progetto 6. Valutazione di convenienza e dimensionamento dei buffer Definizione della capacità produttiva ------------------------------------- Numero di stazioni ------------------ - Il tipo di macchina da installare presso ciascuna stazione (fresatrice, tornio ,etc.) - Il numero j di stazioni Grado di parallelismo ---------------------  4) Bilanciamento della linea ---------------------------- **I sistemi di assemblaggio: caratteristiche e dimensionamento** **Introduzione** **PREMESSA** Quando parliamo di assemblaggio, parliamo di operazioni come: unione componenti avvitatura pressatura rivettatura saldatura incollaggio sigillatura manipolazione oggetti movimentazione e alimentazione oggetti ispezione e controllo **AMBITI** Automotive, Elettronica e Apparecchi per uso domestico **TIPOLOGIE** **ASSEMBLAGGIO (MANUALE) DEFINIZIONE** L ' Assemblaggio (o montaggio) è realizzato tramite una serie di operazioni di composizione di parti mediante operazioni di inserzione, unione, avvitatura, ecc., che godono della proprietà di essere reversibili. Pertanto, rispetto ai processi di fabbricazione:  Non comporta trasformazioni chimico-fisiche dei materiali e quindi, presenta minori fabbisogni di energia e potenza  Assegna importanza rilevante al contenuto informativo delle operazioni  Richiede la gestione dei flussi di parti e di assiemi in accrescimento  Implica il passaggio da una visione di prodotto ad una visione di sistema **CARATTERISTICHE TECNOLOGICHE**  Semplice giustapposizione di componenti a formare assiemi, gruppi e prodotti finiti. Tale giustapposizione è reversibile  Ciclo tecnologico libero e discreto, con livelli di flessibilità assai differenziati  Processi di tipo sintetico **CARATTERISTICHE GESTIONALI ED ECONOMICHE**  Grande rilevanza dei parametri gestionali (appuntamenti, tempi di attraversamento, ritardi,...)  Rilevanza del capitale fisso tendenzialmente bassa, comunque variabile in funzione del livello di automazione e della specializzazione del macchinario  Prevalenza di operazioni manuali e quindi rilevanza della manodopera tendenzialmente elevata  Elevata rilevanza dei costi dei materiali e di quelli amministrativi/gestionali **CICLO E GRAFO DI MONTAGGIO**  Il ciclo di montaggio può essere rappresentato su una tabella che contiene la lista delle operazioni di montaggio, ciascuna corredata delle informazioni tecniche rilevanti.  In particolare è indicata la lista delle precedenze, che individuano la migliore sequenza di operazioni di montaggio realizzabile in funzione dell'attrezzatura a disposizione e della tipologia di assemblaggio scelta.  Il grafo di montaggio rappresenta sinteticamente il ciclo e consente di visualizzare la sequenza con cui le operazioni di montaggio vanno realizzate. INDICAZIONI PER LA STESURA DEL GRAFO La stesura del grafo deve rispettare i seguenti vincoli:  Legami fisici di precedenza tra le varie operazioni, dovuti al fatto che l'operazione i+1 può essere realizzata solo se l' operazione i è stata svolta  Vincoli pratici che rendono più facilmente realizzabile una certa sequenza anziché un'altra, legati ad esempio: ▪ All' alimentazione dei particolari alla linea ▪ Alla necessità di ridurre gli ingombri degli assiemi sino alle stazioni terminali della linea ▪ Alla impossibilità di duplicare attrezzature o postazioni ▪ Alla minimizzazione del rischio di danneggiamento delle parti estetiche o delicate **TEMPIFICAZIONE DELLE OPERAZIONI** Per ciascuna operazione elementare inserita nel grafo è necessario identificare il tempo medio richiesto ed eventualmente anche la deviazione standard di tale tempo. I tempi richiesti e la loro variabilità dipendono da:  Tipo di operazione  Attrezzatura disponibile  Assieme e suo posizionamento  Destrezza operatore  Livello di automazione **METODI DI MISURA DEI TEMPI DI ESECUZIONE** **METODO DEL CRONOMETRAGGIO** Richiede l'utilizzo dei cronotecnici, che realizzano accurati rilievi cronometrici degli operatori che realizzano le operazioni in oggetto. Vantaggi:  Metodo sufficientemente rapido e pratico  Fornisce un riscontro diretto e concreto Svantaggi:  Richiede comunque di "fare delle prove" prima di realizzare effettivamente la linea  Potrebbe risultare falsato in base a: ▪ Persona scelta per la prova ▪ Comportamento delle persone soggette alla prova ▪ Posizione lungo la curva di esperienza ▪ Attrezzatura a disposizione **Method of Time Measurement (MTM)**  Consiste nella scissione di ciascuna operazione elementare nella lista analitica dei movimenti che la compongono.  In base ad apposite tabelle, stilate da una società specializzata, si assegna un tempo (medio e dev. standard) per ciascun movimento elementare (es. prendere cacciavite) che deve essere eseguito nell'assemblaggio.  Sommando poi tali valori, si calcolano il tempo medio e la deviazione standard stimati per ciascuna operazione. **Vantaggi e svantaggi** Vantaggi: - Metodo rigoroso, non risente del contesto - Fornisce una visione analitica delle singole\ operazioni - Non richiede prove - pratiche Svantaggi: - Richiede personale - qualificato - non tutti i fattori che potrebbero introdurre una variabilità nei tempi di esecuzione sono - considerati **MODELLO DI CLASSIFICAZIONE DEI SISTEMI DI ASSEMBLAGGIO MANUALE** **I SISTEMI DI ASSEMBLAGGIO MANUALE TIPOLOGIE** 1. **Posto fisso** 2. **Assembly shop** - Il ciclo di assemblaggio è scomposto in un certo numero di fasi, a ciascuna delle quali viene assegnato un reparto di montaggio con certo numero di stazioni in parallelo - I reparti sono caratterizzati da una specifica competenza di montaggio (es: meccanico, elettrico, oleodinamico, ecc...) - Gli assiemi si spostano tra i reparti realizzando delle parti del proprio ciclo di montaggio - I componenti necessari ad eseguire le varie operazioni di montaggio vengono volta per volta fatti affluire ai singoli reparti chiamanti - Gli operatori sono risorse specializzate di reparto e svolgono una sezione significativa del montaggio, per la loro parte di - Le stazioni di fasi successive non sono collegate da un sistema di trasporto rigido ma flessibile - I flussi tendono ad essere intrecciati **VANTAGGI** Gli operatori sono raggruppati per processo, dunque possono accrescere in modo congiunto e trasmettersi le proprie competenze Ciascun reparto pu predisporre delle attrezzature di montaggio specifiche alle operazioni svolte Elevata motivazione degli operatori, che realizzano comunque una parte significativa e riconoscibile del ciclo di assemblaggio **SVANTAGGI** I componenti vengono prelevati volta per volta, con operazioni di picking singole e, quindi, poco efficienti I componenti vengono addotti volta per volta alle singole piazzole di montaggio, all'interno dei vari reparti, richiedendo un elevato assorbimento di risorse di movimentazione e spazio **DIMENSIONAMENTO** - È necessario identificare i reparti ed assegnare le operazioni di montaggio a ciascun reparto - Questo definisce il tempo di montaggio di ciascun reparto - Il dimensionamento è quindi riconducibile a quello osservato per il posto fisso - A livello complessivo, devono per essere considerati vincoli e relazioni tra i diversi reparti (v. job shop) **3. Linea di montaggio** **Assemblaggio in linea** Il processo di assemblaggio è scomposto in operazioni elementari ed il prodotto viene progressivamente assemblato durante l'attraversamento di varie stazioni, generalmente collegate da un convogliatore La linee è un insieme coordinato di una serie di stazioni, disposte secondo un flusso lineare, ciascuna delle quali realizza una determinata serie di operazioni di montaggio, relativa a ben determinati componenti.  Gli assiemi in formazione avanzano e visitano progressivamente le varie stazioni di assemblaggio della linea Gli operatori e i macchinari che eseguono le operazioni di montaggio stanno fermi presso le stazioni di competenza ed attendono l'arrivo di assiemi da montare Il parametro chiave è il Tempo Ciclo, che rappresenta il tempo intercorrente tra l'uscita dalla linea di un assieme completato ed il successivo **VANTAGGI** **SVANTAGGI** **IMPIEGO** In linea di massima il suo impiego risulta adatto nel caso di: elevati livelli di meccanizzazione e/o automazione del processo di assemblaggio (Automobile, casco, circuito stampato) **TIPOLOGIE DI LINEE DI ASSEMBLAGGIO** Rispetto alla modalità attraverso la quale viene realizzato il flusso di avanzamento degli assiemi in accrescimento, le linee di assemblaggio possono essere suddivise nelle seguenti tipologie: **1. LINEE A RITMO IMPOSTO** Le stazioni sono disposte a distanza regolare tra di loro e sono collegate da un unico convogliatore meccanizzato. Ad intervalli regolari di tempo, il convogliatore avanza di uno step, facendo avanzare contemporaneamente tutti gli assiemi in linea alla stazione successiva Richiede un bilanciamento ottimo dei contenuti di lavoro assegnati a ciascuna stazione Permette di controllare in modo rigoroso la cadenza produttiva, il tempo di attraversamento e il WIP di linea **CONFIGURAZIONE DELLA LINEA** A seconda che la linea sia stata concepita con operazioni parcellizzate o ricomposte, si ottiene una differente configurazione della linea. 1.1. Linee a elevata cadenza 1.2 Linee a bassa cadenza **1.1 LINEE A ELEVATA CADENZA** In corrispondenza ad operazioni parcellizzate, si ottiene una linea ad elevata cadenza, visto che il tempo ciclo Tc pu essere anche molto breve. Il contenuto di lavoro di ciascuna stazione è molto limitato, e di conseguenza: La scelta di vincolare rigidamente la cadenza delle stazioni pu avvenire senza grosse perdite poiché sarà ottenibile un sufficiente bilanciamento tra le varie stazioni della linea, e la probabilità di ottenere assiemi incompleti non sarà troppo elevata **1.2 LINEE A BASSA CADENZA** Se si sono scelte operazioni ricomposte, ciascuna stazione di montaggio dovrà svolgere un significativo contenuto di lavoro, corrispondente ad un tempo di montaggio elevato. Pertanto, si ottiene una linea a bassa cadenza. In questo caso: La qualifica richiesta agli operatori è di livello più elevato, e nel contempo sarà superiore anche la motivazione verso il lavoro è più difficoltoso automatizzare le operazioni, e di conseguenza vi è minore costanza della conformità e dei tempi di montaggio Il rischio di montaggi incompleti alle stazioni è elevato, e di conseguenza è necessario prevedere un basso coefficiente di utilizzo medio delle stazioni **2. LINEE A RITMO NON IMPOSTO** **CARATTERISTICHE** Deve, per , sussistere il bilanciamento per lo meno nel medio-lungo termine Si adatta ad assemblaggi particolarmente perturbati (tempi variabili; guasti; mancanza parti; ecc.) L'avanzamento degli assiemi pu essere realizzato manualmente oppure in modo meccanizzato/ automatizzato **LINEE CONTINUE** Le stazioni sono collegate tra di loro da un convogliatore (catena, nastro, via a rulli, ecc.) che avanza con continuità a velocità costante. Ciascuna stazione ha a disposizione un certo spazio (equivalente ad un certo tempo) per eseguire le proprie attività, e gli operatori seguono, per un certo tempo utile l'assieme in avanzamento per eseguire le operazioni di assemblaggio.  **CARATTERISTICHE** Il tempo a disposizione di ciascuna stazione pu essere variato rispetto alle altre attribuendo un appropriato spazio: in tal modo è più facile ottenere un completo bilanciamento In caso di momentaneo sbilanciamento l'operatore pu "invadere" il territorio dell'operazione seguente Il tempo di attraversamento e il WIP sono comunque fissati e vincolati, come nel caso di linea a cadenza fissa **DIMENSIONAMENTO LINEE DI ASSEMBLAGGIO MANUALI** **RELAZIONI FONDAMENTALI**  **DIMENSIONARE IL NUMERO DI STAZIONI** A partire dal tempo di ciclo Tc è possibile delimitare il numero di N stazioni che comporranno la linea: **ASSEGNARE LE OPERAZIONI: PREMESSA**  **ASSEGNAZIONE DELLE OPERAZIONI: APPROCCIO** **PARALLELIZZAZIONE** Nel caso in cui esistano delle operazioni elementari il cui tempo di esecuzione Tlav è più lungo del tempo di ciclo, è necessario parallelizzare le stazioni a cui sono assegnate, secondo la relazione:  **BILANCIAMENTO DELLE STAZIONI** Per ciascuna stazione j, nell'ambito della produzione del particolare prodotto i, è possibile calcolare un fattore di impiego della capacità. **Icj = Tmj / Tc i** Il confronto di tali fattori permette di misurare il livello di bilanciamento della linea. Per effettuare un ribilanciamento della linea, si pu prendere come riferimento il fattore di impiego medio, come valore a cui tendere (perfetto bilanciamento):**Icjmedio = Tm / N \* Tc i** **(N = Numero di stazioni)** Il bilanciamento delle stazioni, che nella configurazione in linea coincide con il bilanciamento degli operatori, assume un' importanza fondamentale, che aumenta al crescere della dimensione e del livello di vincolo della linea stessa. Il bilanciamento pu essere: medesimo prodotto Dinamico: al passaggio dalla produzione di un prodotto alla produzione di un altro **RIBILANCIAMENTO** Per aumentare il bilanciamento, sia statico sia dinamico, è possibile: Svincolare tra di loro le stazioni più sbilanciate (bufferizzazione), purché lo sbilanciamento non sia "strutturale", ovvero il collo di bottiglia sia dinamico **DIMENSIONAMENTO DEGLI OPERATORI** È necessario tenere conto dell'assenteismo degli operatori: Riducendo di conseguenza il tempo produttivo netto → questa scelta porta a sovrastimare la Pmix necessaria, quindi ridurre il Tc e di conseguenza avere un numero di stazioni più elevato Non agendo sul Tpn, ma prevedendo la presenza di uno o più operatori jolly, da far intervenire in caso di assenteismo → questa scelta porta a non sovradimensionare il numero di stazioni, ma ad agire solo sugli operatori (opzione da preferire) **DIMENSIONAMENTO DEGLI OPERATORI Descrizione procedura** In una configurazione standard, il numero di operatori (O) è pari al numero di stazioni della linea (N) In una situazione in cui è disponibile il valore di probabilità di assenza degli operatori, è opportuno verificare la necessità di operatori jolly tali da garantire il funzionamento della linea e il soddisfacimento della domanda. Quindi: ▪ Una volta dimensionata la linea, è necessario valutare la probabilità tale per cui si manifestino specifici scenari, relativi all'assenza di 1 fino a N (numero di stazioni) operatori. Confrontando la probabilità cumulata di questi scenari con l'indisponibilità minima degli operatori della linea, definita dal max fattore d'impiego tra le stazioni, è possibile identificare il numero massimo di operatori jolly **DIMENSIONAMENTO DEGLI OPERATORI Parametri di calcolo** **DIMENSIONAMENTO DEGLI OPERATORI Calcolo degli operatori jolly**  **4. Isole di montaggio** **4. Assemblaggio ad isola** Evoluzione della linea di assemblaggio: modalità organizzativa che consente la creazione di gruppi di lavoro indipendenti ai quali viene assegnata l'esecuzione di gran parte o della totalità del ciclo Rappresenta quindi, sia una forma di rotazione del lavoro sia una forma di arricchimento del lavoro o una combinazione tra le due soluzioni La modalità di organizzazione del lavoro interna è spesso delegata agli operatori che compongono l'isola stessa e possono essere diverse: tutti gli operatori lavorano contemporaneamente sullo stesso prodotto; il prodotto viene movimentato lungo la linea e ciascun operatore compie il ciclo di assemblaggio;... Le stazioni di lavoro sono, generalmente, disposte a flusso, ma ciascun operatore pu realizzare comunque tutte le operazioni (o una porzione rilevante) **VANTAGGI** Maggiore allargamento ed arricchimento dei compiti lavorativi rispetto alla linea di montaggio tradizionale **SVANTAGGI** **IMPIEGO** in linea di massima il suo impiego risulta adatto nel caso di: Montaggio di assiemi di piccole dimensioni **DIMENSIONAMENTO ISOLE DI MONTAGGIO** In fase progettuale è necessario: Assegnare le operazioni di montaggio alle stazioni. Questi step seguono il dimensionamento già visto per le linee. Il dimensionamento viene fatto solitamente in base alla Domanda di Picco. In un secondo momento, in funzione della domanda che si manifesta, si determina il numero di operatori da far lavorare all'assemblaggio durante ciascun turno. La capacità produttiva dell'isola (o delle isole) pu infatti essere efficacemente variata modificando il numero degli operatori contemporaneamente presenti (salvo interferenze). **DIMENSIONAMENTO DEL NUMERO DI OPERATORI**  In presenza di un valore di domanda D \< Dp, occorre dimensionare il numero di operatori O da immettere in linea, sufficiente a fare fronte alla domanda stessa: **BILANCIAMENTO DEGLI OPERATORI** Per la natura stessa del montaggio in isola, il bilanciamento degli operatori è assicurato indipendentemente dal bilanciamento delle stazioni. è invece possibile calcolare un fattore di impiego della capacità degli operatori, uguale per tutti gli operatori. **Altri aspetti** **I MONTAGGI FUORI LINEA** Per bilanciare meglio linee ed isole di assemblaggio pu risultare conveniente spostare fuori linea alcune operazioni. il contenuto di lavoro complessivo non diminuisce isolabile Lo spostamento fuori linea di alcune operazioni pu essere: **VANTAGGI** Riduzione del tempo complessivo di montaggio in linea Tm e, dunque, riduzione del numero di stazioni a pari Tc, oppure riduzione del Tc a pari numero di stazioni Aumento del livello di bilanciamento tra stazioni e, dunque, riduzione del numero di stazioni a pari Tc, oppure riduzione del Tc a pari numero di stazioni **SVANTAGGI** **LA KITTIZZAZIONE** Consiste nel predisporre dei kit di assemblaggio, che possono comprendere: l'insieme in accrescimento **VANTAGGI** **SVANTAGGI** È necessario predisporre una stazione di allestimento kit, che deve necessariamente precedere l'immissione in linea degli assiemi **NOTE** IMPORTANTE: è naturale aspettarsi che un individuo possa, prima o poi, commettere un errore Addestramento personale Sistemi Poka-Yoke Sistemi di supporto informatici **Le produzioni per processo** **Introduzione** **GENERALITÀ** Produzione per processo crea delle variazioni nelle caratteristiche chimiche e/o fisiche dei componenti iniziali tali da non renderli più distinguibili all'interno del prodotto finale Tecnologia adatta tipicamente alla produzione di pochi prodotti standard, simili tra loro, richiesti in grandi volumi, standardcaratterizzati da una domanda stabile **CARATTERISTICHE TECNOLOGICHE** **CARATTERISTICHE GESTIONALI** [FLUSSO CONTINUO] Caratterizzato dall'evolversi delle fasi tecnologiche senza soluzione di continuità. Tali processi sono caratterizzati dall'assenza dei magazzini interoperazionali (buffer). Questo va a ridurre le dimensioni dell'impianto e i costi (assenza di scorte di semilavorati tra le varie operazioni). [FLUSSO DISCONTINUO] Tra le varie fasi tecnologiche, il semilavorato e soggetto a pause. In questi processi sono presenti i buffer che permettono di disaccoppiare due attività successive. Grazie a ci , le produzioni a flusso discontinuo si configurano come meno sensibili ai disturbi rispetto a quellea flusso continuo e più flessibili. **CARATTERISTICHE ECONOMICHE** **Tecnologie (esempi)** **TECNOLOGIE DELL'ACCIAIO TECNOLOGIE TESSILE** **Dimensionamento dei sistemi per processo** **LE SCELTE** Nel dimensionamento vanno in particolar modo curati i seguenti aspetti, tra loro fortemente interconnessi: Dimensionamento complessivo della capacità produttiva nei suoi aspetti di: Potenzialità  Utilizzo Resa Centralizzazione/Frazionamento della capacità produttiva Scelta tra produzione in continuo mono-prodotto o a lotti multi-prodotto (flusso conitnuo o discontinuo) **DIMENSIONAMENTO DELLA CAPACITÀ PRODUTTIVA** Per dimensionare correttamente la capacità produttiva occorre tenere conto di: Livello della domanda (massimo, medio,..) che occorre soddisfare, in relazione ad aspetti esogeni quali: ▪ La stagionalità della domanda ▪ L'accumulabilità del prodotto realizzato, sia su base tecnica che economica **ASPETTI ESOGENI Accumulabilità del prodotto** Un prodotto commerciale pu presentare dei vincoli di accumulabilità di tipo:  **RESE PRODUTTIVE** I prodotti sono caratterizzati da una serie di parametri di prodotto, fisicamente misurabili, per ciascuno dei quali è definito un valore nominale ed un intervallo di tolleranza. Il valore dei parametri di prodotto dipende dal valore assunto durante la produzione dai parametri di processo, che vengono regolati dagli operatori al fine di mantenere sotto controllo i parametri di prodotto in output. Ogni volta che uno o più dei parametri di prodotto è fuori tolleranza è necessario scartare e/o declassare il prodotto: in tale caso si parla di resa produttiva. La resa produttiva dipende solitamente dalla combinazione prodotto - sistema produttivo. **TEMPI DI SET-UP** Gli impianti di processo sono caratterizzati spesso da tempi e costi di setup elevati per passare dalla produzione di un bene alla produzione di un altro bene. Il tempo di setup è necessario per: - raffreddare i macchinari, - svuotarli, - effettuare pulizie; - impostare le nuove regolazioni del processo, - riattivare il processo ed eseguire una produzione di prova. **SCELTA DEL LIVELLO DI FRAZIONAMENTO** Tale scelta (es. impianti più grandi multiprodotto vs. impianti più piccoli dedicati) pu essere guidata da considerazioni relative a: **ECONOMIA DI SCALA Costi di impianto** Trattandosi di sistemi di produzione ad alta intensità di capitale fisso, assume una particolare importanza l'aspetto delle economie di scala legato ai costi di impianto. **ECONOMIE DI SCALA Costi di esercizio** L'effetto delle economie di scala si pu manifestare anche nei costi di esercizio. Esempi: **ASPETTI AFFIDABILISTICI** È noto che l'affidabilità di un sistema ridondante con unità di riserva è maggiore rispetto all'affidabilità di un sistema senza unità di riserva. Nel caso generico di m unità operative con n unità di riserva, ciascuna con disponibilità A, si ottiene che: **FLESSIBILITÀ** PRODOTTO: Una soluzione impiantistica frazionata aumenta la possibilità dell'impianto di adattarsi con tempi e costi contenuti alla realizzazione di nuove produzioni: VOLUME: Il frazionamento della configurazione impiantistica influenza la flessibilità di volume del sistema: nel caso in cui la variazione di domanda porti al pieno utilizzo gli impianti, allora sarà più conveniente una soluzione impiantistica centralizzata. nel caso in cui la variazione lasci comunque delle risorse insature, allora una soluzione impiantistica frazionata risentirà di minori aggravi di costo MIX: Una soluzione impiantistica frazionata aumenta la flessibilità al mix, eliminando i tempi e i costi di attrezzaggio tipici del caso con una sola linea disponibile **ASPETTI DI COMPLESSITÀ** Un impianto frazionato, specie se i macchinari sono differenti tra di loro, incrementa la complessità e quindi il costo del sistema, con ripercussioni negative su: Competenze tecniche richieste alla conduzione **FUNZIONAMENTO Flusso produttivo continuo** **Pro**: minori dimensioni degli impianti a pari output minore immobilizzo di capitale circolante riduzione del fabbisogno di manodopera maggiori rendimenti e qualità del prodotto (ripetibilità) assenza di tempi e costi di attrezzaggio maggiore potenzialità di mix a pari potenzialità di targa **Contro**: solamente produzioni monoprodotto scarsa flessibilità ed elasticità minore utilizzo della capacità produttiva (saturazione) minore sfruttamento delle economie di scala nei costi di impianto e di funzionamento **Tendenzialmente, maggiori costi fissi, minori costi variabili** **FUNZIONAMENTO Flusso produttivo intermittente** **Pro**: struttura semplice degli impianti e delle apparecchiature di misura e controllo. investimento ridotto in capitale fisso maggiore elasticità e flessibilità maggiore capacità di assorbire i disturbi maggiore sfruttamento delle economie di scala dei costi di impianto e di funzionamento **Contro**: minore efficienza e ridotta potenzialità produttiva minore conformità del processo potenzialità di mix ridotta rispetto alla potenzialità di targa **Tendenzialmente, maggiori costi variabili, minori costi fissi** **CONCLUSIONI** La produzione di processo viene utilizzata per quei prodotti che hanno un volume di domanda tale da giustificare un impianto dedicato, altamente efficiente poiché facilmente automatizzabile ma anche altamente rigido (non flessibile) e scarsamente elastico - L'alto volume in gioco permette, malgrado gli impianti siano di elevate dimensioni, di avere un basso costo del capitale per unità prodotta. - Inoltre, visto l'alto grado di automazione, tali impianti presentano anche il vantaggio di contenere i costi di manodopera - se da una parte risultano semplici dal punto di vista logistico, dall'altra presentano controlli di processo sofisticati - Infine, a causa della scarsa flessibilità, non e possibile adeguare la produzione a quella del mercato: non e dunque possibile una conduzione "market driver