Environment Six Sigma

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1 Environment Six Sigma Uno strumento per la riduzione dell impatto ambientale e dei costi di funzionamento nello stabilimento di Bricherasio Marco Vallone HS&E Manager Black Belt Six Sigma TRW Automotive Italia Torino, 12 Maggio

2 Propositi dell intervento Il principale proposito di questo intervento è quello di fornire evidenza di come un approccio orientato al miglioramento dei processi aziendali oltre ad essere condizione indispensabile per ottenere successo sul mercato, può rappresentare un ottima opportunità in tema di sostenibilità ambientale e di riduzione dei costi di funzionamento di stabilimento. In questo senso il progetto Environment Six Sigma, progetto e strumento ideato dallo scrivente e sviluppato in TRW Automotive Italia, a cui è stato assegnato il Premio Nazionale Qualità per l Innovazione 2011 promosso da AICQ e Federmanager, può contribuire ad agevolare l innovazione green in ogni contesto aziendale.

3 L iniziativa Six Sigma in TRW Automotive Italia TRW Automotive Italia ha avviato l iniziativa Six Sigma nell ormai lontano 2002 prevedendo una sistematica formazione delle figure Green Belt, che, a partire dal management, ha interessato tutti i livelli dell organizzazione, in ogni settore. Inoltre sono state formate le figure Black Belt il cui compito è principalmente quello di fornire supporto allo sviluppo dei progetti Six Sigma di stabilimento.

4 I benefici dell iniziativa Six Sigma L iniziativa Six Sigma si è dimostrata, nel corso degli anni, un utile, consistente ed efficace incentivo al miglioramento, ha favorito il cambiamento ed ha consentito di sviluppare e completare numerosi progetti riguardanti molti processi aziendali. Inoltre si sono ottenuti anche apprezzabili riduzioni di costo.

5 Environment Six Sigma - Motivazioni del Progetto Il consolidamento dell applicazione dei sistemi di gestione ambientale ha consentito di ottenere in molte organizzazioni: - significative riduzioni di impatto ambientale, - un percorso virtuoso di miglioramento continuo e di porre l ambiente tra gli argomenti strategici di sviluppo. Tuttavia l esperienza maturata negli anni nello sviluppo dei sistemi di gestione ambientale in una organizzazione strutturata e standardizzata come TRW Automotive Italia mi ha fatto constatare come, con il passare del tempo, fosse sempre più difficile proporre un Programma Ambientale efficace pianificando progetti di miglioramento concretamente realizzabili.

6 Environment Six Sigma - Obiettivi del Progetto Il progetto si è proposto lo sviluppo di uno strumento operativo di studio ed analisi concretamente utilizzabile in tutte le aree aziendali ed in grado di valorizzarle da un punto di vista ambientale perché capace di: individuare ogni possibilità di riduzione di impatto ambientale dei processi, essere fattivamente orientato verso uno sviluppo sostenibile, coniugare gli obiettivi di rispetto dell ambiente con quelli di natura economica.

7 Environment Six Sigma - I Principi del Progetto L applicazione degli standard internazionali per la Qualità, per l Ambiente e la Sicurezza trova comune fondamento nella gestione dei processi aziendali e si propone di elevarne le prestazioni attraverso il percorso del miglioramento continuo. Il Progetto si basa sul principio secondo il quale la variabilità insita in ogni processo aziendale determina, in misura più o meno rilevante, uno o più specifici impatti ambientali. La variabilità può essere considerata, in un qualsiasi processo, indicatore di inefficienza e spreco che, in molti casi, influisce sugli impatti ambientali determinati da ciascuno. Quindi una sua sistematica diminuzione migliora il processo rendendolo anche più sostenibile dal punto di vista ambientale. LSL Sigma USL DPMO

8 Environment Six Sigma - I Principi del Progetto Lo strumento più efficace per la misura della variabilità dei processi e la ricerca delle cause che la determinano è senz altro rappresentata dalla metodologia Six Sigma e dal suo pragmatico approccio DMAIC. Essa fornisce infatti gli strumenti necessari per individuare e sviluppare le migliori soluzioni per ottenere processi stabili a minima variabilità.

9 Environment Six Sigma - II Metodo del Progetto Partendo dal principio esposto, il progetto si basa su un apposito modello di studio, denominato Environment Six Sigma che prevede l identificazione dei processi e sottoprocessi aziendali attraverso apposite flow chart a cui si associano sistematicamente le grandezze ambientali in input ed output per ogni fase, con i relativi indicatori ambientali e di costo. Questa modalità consente di far emergere tutti i possibili potenziali progetti di miglioramento ambientale associati ai processi aziendali. Essi dovranno svilupparsi con il metodo Six Sigma, al fine di individuare e minimizzare gli impatti ambientali ed economici.

10 Environment Six Sigma - II Metodo del Progetto Il modello prevede l identificazione progressiva di tutti i processi aziendali caratterizzandoli come indicato. Input ambientali per fase di processo (tipologia, entità e costi) Output ambientali per fase di processo (tipologia, entità e costi) Riepilogo input ambientali per fase di processo (tipologia, entità e costi) Riepilogo input ambientali per fase di processo (tipologia, entità e costi) Definizione dei Progetti Ambientali Six Sigma per i processi analizzati (Da attuarsi secondo priorità)

11 Environment Six Sigma - I Risultati del Progetto Per i progetti selezionati secondo criteri di priorità ed inseriti nel Programma Ambientale il modello Environment Six Sigma prevede: Un Project Charter Una Storyboard Essi si propongono di agevolare gli autori dei progetti ambientali nella formalizzazione delle caratteristiche chiave delle attività completate, al fine di mantenerne memoria ed utilizzarle nuovamente in caso di possibili nuove applicazioni, revisioni o replicazioni su altri processi simili.

12 Environment Six Sigma - I Risultati del Progetto E previsto inoltre un sistema di monitoraggio dei progetti completati e validati che consente di disporre dell evidenza dei progressi di riduzione di impatto ambientale e di riduzione costi conseguiti.

13 Environment Six Sigma - Esempi di Storyboard

14 Environment Six Sigma - Esempi di Storyboard

15 Environment Six Sigma - Esempi di Storyboard

16 Environment Six Sigma - Esempi di Storyboard

17 Environment Six Sigma - Esempio di Monitoraggio

18 Environment Six Sigma - Un esempio di progetto A titolo d esempio, di seguito si desiderano illustrare le fasi di sviluppo di uno specifico progetto Six Sigma, rilevante ai fini ambientali e che riguarda lo spreco di risorse e una conseguente rilevante produzione di rifiuti dovuto ad un eccessivo scarto generato da un processo di stampaggio di un particolare per cinture di sicurezza. Verranno quindi brevemente illustrate le modalità applicative della metodologia Six Sigma secondo le fasi del menzionato approccio DMAIC. Effort D M A I C

19 Environment Six Sigma - Un esempio di progetto Lo stabilimento si occupa dello stampaggio, con n. 4 presse ad iniezione, di uno specifico particolare in plastica per cinture di sicurezza chiamato copri anello. Il personale preposto al controllo finale del prodotto sta registrando un eccessivo numero di particolari di scarto. Il processo determina dunque un significativo spreco di risorse, genera rifiuti ed ha dei costi elevati. 19

20 Origine e stato del problema: impatto ambientale Nello specifico, l impatto ambientale complessivo calcolato e relativo allo scarto generato dal processo in studio è così quantificabile: - Produzione di copri anello annua prevista: pz. - Scarto iniziale: 8,5% (approx pz./y). - Peso del singolo copri anello: approx. 40 gr. Impatto ambientale diretto: quantità annuale di rifiuto generato da scarto: approx. 2,0 Ton. Impatti ambientali indiretti: maggior consumo di energia elettrica, movimentazioni interne, maggiori trasporti verso cliente ( ). 20

21 Origine e stato del problema: il processo La resina viene introdotta nel cilindro tramite la tramoggia. La resina viene fatta avanzare attraverso il Stampo Cilindro cilindro mediante la rotazione di un meccanismo a vite. Tramoggia Generatore potenza idraulica La resina plastica passa attraverso tre zone all interno del cilindro per il processo di plastificazione. Nella prima zona avviene l alimentazione ed inizia il processo di fusione della resina mentre nella seconda si completa il processo di fusione. La terza è una zona calibrata dove la resina fusa viene iniettata all interno dello stampo. 21

22 Origine e stato del problema: il processo La pressa di TRW che produce i coperchi. I coperchi finiti sono fatti cadere dallo stampo in un nastro convogliatore. Tramoggia dove la resina passa nel cilindro. Cilindro dove avviene la plastificazione. Vista dello stampo aperto. Nello stampo aperto si possono vedere i coperchi finiti. I coperchi cominciano ad essere espulsi dallo stampo

23 Origine e stato del problema: il processo Coperchi finiti sul nastro convogliatore. I coperchi finiti sono sottoposti a controllo.

24 Origine e stato del problema: il processo Le seguenti variabili sono tra quelle presenti nel processo: - Fornitore del polipropilene - Temperature delle tre zone del cilindro - Temperatura dell ugello di iniezione - Numero delle figure stampo (pari a 4) - Temperatura dello stampo - Velocità della vite di alimentazione - Tempo di iniezione - Pressione di iniezione - Tre turni I P O ΣX i ΣX p ΣY o Y = f(x 1i_p, x 2i_p, x 3i_p, x ii_p )

25 Origine e stato del problema: il difetto Le ragioni dello scarto, che rendono bassa la capacità del processo, sono sembrati, da una prima analisi, riconducibili essenzialmente al diametro del foro del copri anello, affetto da rilevante variabilità. Preliminarmente non si disponeva di alcuna analisi di dettaglio. Erano state espresse alcune opinioni in merito alla soluzione al problema (quali ad esempio i parametri del processo, stabilità nei turni, le figure dello stampo) ma nessuna sembrava esaustiva nel fornire una attendibile spiegazione al fenomeno.

26 Six Sigma e DMAIC: Define - Project Charter Green Belt Project Charter Nome progetto Riduzione scarto del Coprianello Data Inizio: July 1, 2009 Data Fine: Sept 30, 2009 Dettagli progetto Define Il Project Charter Definizione dei confini del progetto Descrizione Progetto Business Case Descrizione Problema Processo & Propietario Campo d Azione d Start: Stop: Includes: Excludes: Obbiettivi ivi del Progetto Ridurre rateo di scarto Riduzione della produzione di rifiuti Trasporti Ridurre la percentuale di scarto sul processo di stampaggio del copri anello del 50 % Lo scarto nel processo di stampaggio del copri anello è aumentato negli ultimi sei mesi. Un turno di produzione è stato aggiunto, il servizio al cliente è peggiorato e l incremento di produzione non è tale da garantire i fabbisogni di nuovi mercati. Gli impatti ambientali associati al processo sono peggiorati determinando un elevato consumo di risorse e di rifiuti con l incremento anche dell impatto associato al numero maggiore di trasporti necessari per fra fronte alle richieste del cliente. Come ridurre il rateo di scarto del copri anello nel processo di stampaggio del 50% entro 2 mesi Processo di stampaggio del copri anello per cinture di sicurezza; Responsabile Produzione Unità di Misura Resina posizionata nella tramoggia Particolari spediti all assemblaggio Processo di stampaggio del copri anello. Tutti i turni Altre linee di prodotto. Processi di assemblaggio e spedizione del copri anello Iniziale Attuale Obbiettivo Entitlement % di difetti 8% di difetti 8% di difetti 4% di difetti / Tonn 2 ton. 2 ton 1 tonn / TonnCo 2 TBD TBD TBD / Risultati Economici attesi Riduzione del rateo di scarto del processo di stampaggio del copri anello del 50% per una efficienza annuale di Benefici attesi per il cliente Un particolare di alta qualità in rispetto delle specifiche del Cliente. Miglioramento della puntualità delle consegne e del servizio al Cliente. Membri del team Responsabile Qualità, Ispettori, Supervisori Stampaggio ed Operatori Macchina, Manufacturing Engineer Supporto Richiesto Money Belt, Responsabile Produzione

27 Six Sigma e DMAIC: Define - SIPOC Fornitori Inputs Processo Outputs Clienti Fornitore resina Materiale Coperchi QA Define SIPOC Magazzino Stampi Operatori Produttore Pressa Stampi Parametri macchina Pressa per stampaggio Ad iniezione Stampaggio ad iniezione del copri anello Scarti Risultati Test Rintracciabilità OEM Reparto Assemblaggio HS&E Cliente Specifiche Fasi del Processo Resina nel cilindro Plastificazione Stampaggio Controllo Coperchi all assemblaggio

28 Six Sigma e DMAIC: Define - CTQs Diametro sede perno incompleto Inserto non assemblabile Bave eccessive nella sede Sede ovalizzata Gloss non a specifica Define CTQ s Coprianello fuori specifica o con scarsa qualità Estetica non conforme Colore non corrispondente al Master Finitura non conforme Rigature Difetti di stampaggio Linee di flusso visibili Pezzi incompleti Difficile da misurare Più facile da misurare

29 Six Sigma e DMAIC: Measure Measure Causa Effetto Strumenti Ambiente GR&R non buono Mancanza di Accuratezza Per Attributi vs Per Variabili Umidità Diagramma Causa Effetto per sede perno Tre turni Alte Temperature Materiale Metodi Fornitore Resina Uomo Tre Turni % Materia Prima Riutilizzata Pressione di Stampaggio Temperatura stampo Temperature cilindro Tempo ciclo Screw Speed Convogliatore Macchina Parametri processo Ispettori Convogliatore 4 figure stp Temperatura stampo Stampo danneggiato Condizioni stampo Individuazione delle variabili significative Dimensione sede Perno

30 Six Sigma e DMAIC: Measure Measure Basic Stats Caratterizzazione statistica dei dati del processo (Media, Mediana e l ampiezza delle misure e la deviazione standard di un set di dati). L obiettivo è quello di ottenere dati attuali e attendibili sul funzionamento del processo relativamente al diametro della sede del perno sul coperchio quale variabile più rilevante individuata. Occorre quindi analizzare i dati e determinare la media, la mediana, l ampiezza delle misure e la deviazione standard relativi alla dimensione della sede del perno % Confidence Interval for Mu % Confidence Interval for Median Descriptive Statistics Variable: Diam eter Anderson-Darling Normality Test A-Squared: P-Value: Mean StDev Variance Skewness Kurtosis N Minimum 1st Quartile Median 3rd Quartile Maximum E E % Confidence Interval for Mu % Confidence Interval for Sigma % Confidence Interval for Median Descriptive Statistics: Diameter Variable N Mean Median TrMean StDev SE Mean Diameter Variable Minimum Maximum Q1 Q3 Diameter

31 Six Sigma e DMAIC: Measure Measure MSA Verifica della ripetibilità e riproducibilità del Sistema di Misura Gage R&R Source VarComp (of VarComp) Total Gage R&R 1.39E Repeatability 4.11E Reproducibility 1.39E Operator 1.28E Operator*Part 1.07E Part-To-Part 7.72E Total Variation 2.16E Sample Range Sample Mean Studio Gage R&R per variabili Gage R&R (ANOVA) for Measurement Percent Gage R&R Repeat Reprod Part-to-Part R Chart by Operator Andreas Mike Sylvia Xbar Chart by Operator Andreas Mike Sylvia Components of Variation UCL= R= LCL=0 %Contribution %Study Var Mean=15.20 UCL=15.20 LCL=15.20 %Tolerance Av erage Part Gage name: Date of study: Reported by: Tolerance: Misc: Operator Andreas Mike Sylvia.30 By Part A B C D E F By Operator Operator*Part Interaction Operator Part A B C D E F Andreas Mike Sylvia StdDev Study Var %Study Var %Tolerance Source (SD) (5.15*SD) (%SV) (SV/Toler) Runchart of Measurement by Part, Operator Gage name: Date of study: Reported by: Tolerance: Misc: Andreas Mike Sylvia Total Gage R&R 3.73E Repeatability 2.03E Reproducibility 3.72E Operator 3.58E Operator*Part 1.03E Part-To-Part 2.78E Total Variation 4.65E Measurement Part A B C D E F 31

32 Six Sigma e DMAIC: Measure Measure Capability Capacità iniziale di processo iniziale Pp = 1.06, Ppk = 0.74 Verifica della distribuzione Percent Normal Probability Plot for Hole Diamete ML Estimates - 95% CI ML Estimates Mean StDev Goodness of Fit AD* Process Capability Sixpack for Dimension 1 Individual Value Mov.Range Obser Indiv idual and MR Chart UCL=15.31 Mean=15.15 LCL=15.00 UCL= R= Capability Histogram Normal Prob Plot 15.0 Process Data USL Target * LSL Mean Sample N 100 StDev (Within) StDev (Overall) Data Process Capability Analysis for Dimension LSL USL Within Overall Values Last 25 Observ ations 90 Observation Number 100 LCL=0 StDev: Cp: Cpk: StDev: Pp: Ppk: Within Overall Capability Plot Process Tolerance Within I I Overall I I I Specifications I I I Potential (Within) Capability Cp 0.99 CPU 1.29 CPL 0.69 Cpk 0.69 Cpm * Overall Capability Pp 1.06 PPU 1.38 PPL 0.74 Ppk Observed Performance PPM < LSL PPM > USL 0.00 PPM Total Exp. "Within" Performance PPM < LSL PPM > USL PPM Total Exp. "Overall" Performance PPM < LSL PPM > USL PPM Total

33 Six Sigma e DMAIC: Analyze Analyze Hyp-Tests T-test, F-test: attraverso l impiego dei Test delle Ipotesi si è indagato circa le relazioni tra l incremento del tempo di iniezione (0,7, 1,0 e 1,3 sec, ammessi nel processo) e l impatto sull incremento del diametro per le figure dello stampo. Si è osservato che quando il tempo di iniezione aumenta (da 0,7 a 1,0 ed a 1,3 sec.) il p-value diminuisce. In breve le figure dello stampo sembrano maggiormente differenti non appena il tempo di iniezione aumenta. Dunque si è ottenuta evidenza che quando il tempo di iniezione aumenta le figure dello stampo producono diametri differenti. Two-Sample T-Test and CI: Defect Rate, Method 0.12 Boxplots of Defect R by Method (means are indicated by solid circles) Two-sample T for Defect Rate Method N Mean StDev SE Mean imp old Defect Rate Difference = mu (imp1) - mu (old ) 0.05 Estimate for difference: imp1 Method 95% CI for difference: ( , ) T-Test of difference = 0 (vs not =): T-Value = P-Value = DF = old

34 Six Sigma e DMAIC: Analyze Analyze Regression Il gruppo di lavoro Six Sigma ha condotto uno studio analizzando l influenza del tempo di iniezione sul diametro del foro. Per un dato tempo di iniezione, il diametro del foro è stato misurato. Attraverso lo strumento della regressione si è identificata la relazione lineare che lega il tempo di iniezione e il diametro del foro ed i fattori di correlazione. Si è desunto quindi il tempo di iniezione più appropriato per la stabilizzazione del diametro del foro, in funzione delle specifiche. Correlations: Pack time, Diameter Pearson correlation of Pack time and Diameter = P-Value = 0.000

35 Six Sigma e DMAIC: Improve Improve Piloting Implementation Standardization Si è quindi proceduto a consolidare l evidenza ottenuta attraverso prove pilota e, successivamente, per mezzo di una nuova raccolta dati ed analisi nelle condizioni di processo modificato, sono stati confermati i risultati di miglioramento. Si è quindi ottimizzato operativamente il processo migliorato, con il supporto di tutti i soggetti interessati. Descriptive Statistics Variable: Diam eter prima dopo Anderson-Darling Normality Test A-Squared: P-Value: implementazione dei cambiamenti della fase 4 } miglioramento } obiettivo % Confidence Interval for Mu Mean StDev Variance Skewness Kurtosis N Minimum 1st Quartile Median 3rd Quartile Maximum E E % Confidence Interval for Mu % Confidence Interval for Sigma prima dopo 95% Confidence Interval for Median % Confidence Interval for Median

36 Six Sigma e DMAIC: Control Control Monitoring Lesson learned Replication Il processo è successivamente stato monitorato per un intervallo di tempo rappresentativo e tale da fornire la necessaria e certa evidenza di diminuzione consolidata D-Ring Cover della sua variabilità. Reject From July 1, Sept 30, Before Post Handling Post Pack Time Il nuovo processo è quindi stato standardizzato operativamente secondo le nuove modalità, con un ulteriore coinvolgimento di tutti i soggetti interessati. Defect Ra ate Jul-09 pre 30-Jul-09 1-Sept Sept Sept-09 Date P Chart for Qty Reje by Phase handle p-time E stata valutata inoltre la possibilità di replication del progetto. Proportion Sample Number UCL= P= LCL=

37 Six Sigma e DMAIC: Control Control Closure Conclusioni La percentuale di scarto media iniziale era 0,085. Dopo l ottimizzazione del tempo di iniezione la media della percentuale di scarto è divenuta pari a 0,027. Il goal era di ridurre la percentuale di scarto al 4%, obiettivo che è stato superato (2,7%). Il progetto è stato completato in circa 8 settimane e il risultato economico è pari ad un risparmio annualizzato di circa /y. Riduzione di Impatto Ambientale: a parità di volume, gli scarti generati si sono ridotti di circa il 70% e la produzione annua di rifiuti associata al processo è passata da circa 2 Ton. a circa 0,65 Ton. con un ulteriore risparmio di circa 0,5 K /y. E possibile inoltre esprimere il risparmio di energia od i trasporti evitati ad esempio in Ton. di CO 2 /y. DEFECT SIGMA YIELD RATE LEVEL % % % 3.43

38 Environment Six Sigma - Conclusioni In conclusione, il modello Environment Six Sigma, insieme alla potenzialità della metodologia Six Sigma, può contribuire al consolidamento del Programma Ambientale aziendale attraverso la definizione ed attuazione di progetti di riduzione di impatto ambientale che consentono di ottenere, al contempo, processi migliori ed una riduzione apprezzabile dei loro costi di funzionamento. Il modello inoltre può diventare stimolo per ricercare continuamente nuove opportunità su cui indagare ed intervenire e può quindi porsi come strumento green nel complesso puzzle di strumenti aziendali, contribuendo ad una crescita continua della sostenibilità ambientale delle imprese. Ringrazio per l attenzione. Marco Vallone