IMPIANTI MECCANICI. Prof. Pelagagge (A.A )

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1 Data ultima modifica: 27/03/07 IMPIANTI MECCANICI Prof. Pelagagge (A.A ) AVVERTENZA Voglio chiarire in modo esplicito che questi appunti sono liberi e tutti possono usufruirne GRATUITAMENTE, non mi rendo responsabile dell'uso che ne farete, ne della loro correttezza. Sono solo uno studente che condivide il proprio lavoro e quindi questi appunti sono passibili di errori!!! Chiunque usi questi appunti come fonte di profitto o in modo illecito è interamente responsabile delle sue azioni, voglio sottolineare ancora che tutti potete ottenere gratuitamente questi appunti sul sito: Che Dio vi benedica! Elaborato da: Renato Campus Giraldo Supporto didattico: Dispense del Prof. Pelagagge Appunti di Marco Buccheri 1 / 21

2 INDICE I. Gli impianti A) Classificazioni generali B) L'impresa II. Pianificazione di un investimento A) Cenni generali B) Classificazione dei costi industriali 1. Criterio temporale 2. Criterio volumico di produzione 3. Imputabilità ad un prodotto o ad un processo C) Lo studio della redditività 1. Criterio volumico di produzione 2. Criterio temporale 3. Indici importanti 4. Redditività 5. Analisi della sensibilità e del rischio D) Lo studio della fattibilità E) Il layout 1. Introduzione 2. Job-shop 3. Flow-shop 4. Group Technology 5. SLP III.I servizi A) Introduzione B) Progettazione di impianti continui 1. Impianto di processo 2. Schema strumentale 3. Schema meccanico C) Analisi disponibilità D) Fornitura di energia elettrica IV.Project Management A) Introduzione B) PERT C) CPM 2 / 21

3 CAP. I : Gli impianti A. Classificazioni generali Gli impianti industriali possono essere classificati secondo uno di questi criteri: dimensione; autore; cicli tecnologici; intensità di capitale; continuità del processo. Un altro criterio di classificazione è la modalità con cui un impresa risponde al mercato, si hanno infatti aziende che operano: su previsione: comportano una produzione e un magazzino di stock, solitamente grandi imprese (GI), si tratta di beni di consumo prodotte da aziende leader del mercato (o di aziende comunque competitive detentrici di una buona percentuale del mercato). Si confrontano con i rischi di mercato a fronte di grandi investimenti; su commessa: cioè vendono in base agli ordini, si confrontano con i rischi di esercizio, si distinguono: commesse ripetitive: l'azienda ha un portafoglio clienti che rinnovano gli ordini annualmente e si tratta spesso di piccole e medie imprese (PMI) e di GI. È in sostanza simile alle aziende che operano su previsione ma si riduce il rischio di mercati e di esercizio, hannospesso impianti industriali che sono meno dedicati ad un singolo prodotto; commesse singole: sono aziende che possono produrre una grande varietà di prodotti e che hanno rischi di esercizio molto elevati. La strategia è sostanzialmente la diversificazione di prodo ti e servizi e quindi con un alta flessibilità e capacità progettuale, spesso si tratta di PMI; su progetto: hanno produzioni unitarie con rischi di gestione del progetto legati a problemi finanziari, si tratta di GI e la strategia aziendale è semplicemente la buona gestione del progetto. Le aziende si possono anche dividere in base alla strategia del prodotto e si distinguono: leader di mercato che operano su previsione; aziende competitive con le leader di mercato che operano anche su previsione; orientata alle applicazioni, su commessa; orientata alla produzione efficiente, su progetto. Oltre alla diversità di impresa si possono individuare diverse tipologie di mercato: concorrenziale: caratterizzato da una produzione efficiente; oligopolistico: di solito le aziende leader sono orientate alle applicazioni; monopolistico: c'è un leader di mercato che controlla il mercato. Ogni prodotto ha un ciclo di vita che segue un iter comune: 1. introduzione: immissione sul mercato; 2. crescita: incremento di vendite; 3. maturità: saturazione del mercato; 4. declino: prodotto obsoleto; da cui si può disegnare un trend del prodotto in termini di volume di vendita. L'ultima classificazione che possiamo considerare riguarda l'organizzazione della dislocazione fisica del tipo di processo e delle risorse usate. In quest'ottica si distinguono le varie organizzazioni di lavoro in base al volume di prodotto: V t VOL. DI PROD. ELEVATI Impianti continui (GI) Batch (GI) BASSI Linea o Flow-shop (PMI) Reparti o Job-shop (PMI) 3 / 21

4 B. L'impresa Flussi informativi di materiali ed economici: Rich. offerte Offerta Ordini Ordini per materiali Materiali Prodotti Vendite Rich. di prog. e mercato Nuovi prodotti Ordini Pianificazione: Aggrega gli ordini MRP Ordini di materiali Acquisti Program Scheduling Produzione: stato produzione ordini produttivi Ricerca e sviluppo budget Ricavi Amministrazione e finanza Personale Capitali: prestiti investimenti Interessi Fatture per materiali Annunci Assunzioni Con: MRP : Material Requirement Planning Program Scheduling: pianificazione di lungo termine; programmazione di medio termine; scheduling di breve termine. Lo scheduling è costituito da due fasi: loading: in cui si decide quale job caricare sul sistema; dispatching: instradamento dipende da quale job deve essere spostato o quale risorsa deve essere usata. Il loading è la fase che più influenza l'efficienza totale dell'impresa perché in essa si sceglie cosa caricare all'interno del sistema produttivo. Si usa anche il, cosiddetto, metodo euristico che pone enfasi sul rispetto dei tempi di consegna calcolando in base ad essi le stazioni di lavoro necessarie, altro metodo può essere quello di mettere in produzione le risorse che impiegano più tempo per essere lavorate in modo tale da minimizzare i tempi di setup, anche se in questo modo si avrà un aumento del WIP e dei tempi di consegna (in quest'ottica si potrebbe caricare anche il sistema che ha il minor tempo di lavorazione). L'instradamento invece deve fare in modo di scegliere verso quali risorse deve essere instradato il pezzo, risolve anche il problema di avere due lotti che si contendono la stessa risorsa. In questo senso la simulazione del sistema produttivo riesce a determinare quello più vantaggioso secondo il principio della ottimizzazione comparativa. 4 / 21

5 CAP. II : Pianificazione di un investimento A. Cenni generali Fasi realizzative di un iniziativa industriale: Fasi di investimento Fasi di esercizio anno 2 anno 3 anno 4 anno...n anni... ΔT pr ΔT m Si avvia la produzione 1. Studio di fattibilità (SF) 2. Realizzazione del progetto esecutivo dell'opera (PE) 3. Approvvigionamento dei materiali (Ma) 4. Montaggio in cantiere dell'impianto o dell'iniziativa industriale (Mo) 5. Commissioning e collaudo 6. Esercizio dell'impianto che si svolgerà per n anni fino alla cessazione dell'iniziativa economica Le prime 5 fasi costituiscono la fase di investimento in cui si dovranno spendere dei capitali per poter mettere in atto l'iniziativa, possono durare anche svariati anni. B. Classificazione dei costi industriali 1. Criterio temporale Esaminiamo i costi in base ad un semplice criterio cronologico, si distinguono: Costi di investimento Consideriamo uno spaccato ingrandito del diagramma precedente concentrato nella fase precedente e successiva all'anno zero. I costi di investimento sono relativi alle fasi realizzative e saranno necessari per: studi sulla fattibilità; terreni e fabbricati (TeF); materiali; commissioni; FASE DI INVESTIMENTO istante 5 zero 6 Materiali Bollette Personale Tempo di produzione FASE DI ESERCIZIO Tempo di pagamento Entità del circolante circolante: pur essendo tecnicamente dei costi di esercizio, riguardano le spese che bisogna sostenere fino a quando si avranno i primi ricavi; anni passivi: si tiene conto che ad ogni fase è connesso un costo, e quindi il costo del progetto è sostenuto con un certo tempo ΔT pr antecedente alla produzione e sono valutati come ( Pr. ΔT pr. f ) Applicando il metodo degli anni passivi si fanno coincidere tutto gli esborsi all'istante zero, si ha: I 0 =SF PE Ma Mo TeF C OP, nel conto di I 0 spesso troviamo che i materiali sono la voce più importante. Primi ricavi Costi di esercizio Si definiscono: imponibile lordo: I L =R C imponibile netto: I F = I L A Sono relativi a: personale; materiali di consumo; materie prime; manutenzione: ordinaria o straordinaria; energia per la produzione; oneri fiscali: dati da O F =I F [ aliquota fiscale] affitti; consulenze; brevetti o royalties; marketing; leasing; R&D ammortamento fiscale: A F = V B N dove V B è il valore del bene a fattura e N il numero di anni previsto. Anche se l'ammortamento è un costo non da' luogo a nessuno esborso o flusso di uscita, non viene accantonato ma viene usato, se ne può calcolare l'imponibile gonfiando l'ammortamento; oneri finanziari: ovvero gli interessi applicati sulla quota capitale e sulla quota di interesse. 5 / 21

6 2. Criterio volumico di produzione Consideriamo ora la classificazione dei costi nel breve periodo (nel lungo periodo diventano tutti costi variabili), si ha una dipendenza dei costi di esercizio a breve termine dai volumi di produzione e possiamo distinguere: Costi fissi C F : personale; manutenzione ordinaria; affitti; brevetti; R&D; oneri finanziari; ammortamento; consulenze; leasing. Costi variabili C V : energia per la produzione; materie prime; manutenzione straordinaria; oneri fiscali; materiale di consumo. Per poter ridurre i costi fissi si può pensare di terziarizzare (ovvero dare a terzi) parte del volume di produzione in modo da ridurre il personale a carico dell'impresa e da ridurre anche i rischi di mercato, in questo modo però si rischia di avere un aumento dei costi variabili (soprattuto per quanto riguarda le materie prime) e si corre il rischio che i terzisti non siano qualitativamente simili perdendo anche il know-how. 3. Imputabilità ad un prodotto e/o un processo I costi imputabili ad un prodotto si chiamano costi diretti, quelli invece non imputabili sono detti indiretti. Possiamo grazie a questo criterio e a quello precedente riempire la seguente tabella. C. Studio della redditività FISSI VARIABILI DIRETTI Personale di produzione, ammortamento, anni passivi, manutenzione ordinaria Materie prime, materiale di consumo, energia di gestione [di maggior interesse ingegneristico] INDIRETTI Canoni, personale di amministrazione, leasing 1. Criterio volumico di produzione Vediamo ora l'equilibrio tra costi e ricavi di un impresa nel breve periodo, dato un impianto si può avere il diagramma a fianco. Nella zona 1 si ha una grande capacita produttiva ma una bassa produzione, in questo caso alzare il volume di produzione è più facile. Nella zona 2 invece si raggiunge saturazione dell'impianto e alzare i volumi di produzione è molto difficile. Si ha: C V =costo marginale V ; R= p V (prezzo per volume di produzione); costi e ricavi U < 0 U > 0 U max ricavi costo totale costo variabile costo totale se p è costante si ha che R è una retta, in questo caso però si assume che il mercato sia perfettamente concorrenziale. 1 2 V cp (volume capacita produttive) Vediamo che nel punto 1 c'è una condizione di break-even, a sinistra si ha una situazione di perdita e a destra invece di guadagno con U>0. Si cerca, nella fase di guadagno di ottenere la condizione di massimo utile, esaminiamo il grafico in due modi: U analiticamente V =0 p= C V V =C Marg ; geometricamente la tangente dei costi deve essere parallela alla retta dei ricavi (punto 2). A destra del punto 2 si ha che il prezzo è maggiore dei costi marginali e l'utile crescente, a sinistra invece il prezzo è minore dei costi marginali e l'utile è decrescente. 6 / 21

7 2. Criterio temporale Fasi di investimento SF PE Ma Mo Co Fasi di esercizio R 1... R n -I 0 C F1 C V1... C FN C VN Definiamo: flusso di cassa del generico anno i F i =R i C Fi C Vi [ /Y ] ; disponibilità annuale al generico anno i D i =F i I i ; investimenti diluiti nel tempo I i ; coefficiente di attualizzazione c a =1/ 1 s i con s tasso di interesse : dovendo sommare queste grandezze nel corso degli anni si usa il coefficiente di attualizzazione per aggiornare i valori in base ai tassi di interesse. Si ha che c a diminuisce al crescere di i, chiaramente per i=0 F 0 =0 I 0 = I 0 c a =0 ; indice di valore attuale netto dell'iniziativa industriale VAN =NPV = 0 n D i 1 s i [ ], chiaramente introducendo l'espressione di D i e ricordando che i I i =I 0 si ha NPV = I 0 i F i per i=0 NPV = I 0. 1 s i, come prima, Si deve ovviamente cercare di avere NPV 0 ma la cosa difficile è che si deve cercare di calcolarlo all'interno dello studio di fattibilità, si ha che NPV = f I o, R, C F,C V,s,n e: al crescere del numero di anni n si hanno due casi: F i 0 e quindi NPV cresce; F i 0 e NPV diminuisce; al crescere di s si ha che NPV diminuisce e viceversa (s diminuisce, NPV cresce) Il tasso di crescita s è caratterizzato da 3 fattori: tasso ufficiale di sconto (TUS) : minimo sotto il quale non si può scendere (viene fissato dalla BCE nell'area Euro e dalla Federal Reserve nell'area Dollaro), è rappresentativo del costo del denaro che aumenta all'aumentare del TUS, in periodi di recessione il TUS diventa un importante leva economica perché abbassandolo si incentivano gli investimenti e si può aumentare qualora vi siano delle forti spinte inflazionistiche; 1. tasso di redditività attesa dell'imprenditore: ovvero cosa si aspetta quando si investe, deriva dall'ottica imprenditoriale dell'azienda; rischio di impresa: si usa come criterio la vita economica v di un prodotto che è caratterizzato anch'essa da eventi: morte per condizione fisica/tecnica; ricavi morte del prodotto; morte del processo che diventa obsoleto oppure quando appare un concorrente con una tecnologia migliore e con costi diretti variabili minori. Si può anche disegnare un grafico per rappresentare nel tempo costi e ricavi derivanti da un iniziativa industriale. 3. Indici importanti 1. NPV : se non si raggiunge il break-even point è decrescente; 2. TR = PBT [tempo] : tempo di ritorno dell'investimento, considerato un numero di anni n' per cui NPV=0 : I 0 = i n' F i 1 s i PBT attualizzato : tempo per il recupero dell'investimento attualizzato anno per anno; F i PBT non attualizzato : tempo impiegato per il recupero dell'investimento non aggiornato; Si ha che n'' < n', il PBT ci permette di misurare la vita minima dell'impianto e il rischio dell'iniziativa che cresce all'aumentare del PBT; I 0 = i n ' ' 3. TIR [%] : tasso interno di redditività, è definito dal valore s' per cui si ha NPV = 0, I 0 = i n F i. Si ha 1 s ' i s s ' NPV 0 che se, rappresenta il massimo tasso ufficiale si sconto disponibile e evidenzia quanto a s s ' NPV 0 lungo può resistere l'impresa con alti valori del tasso di interesse e quindi in condizioni di rischio elevato con un alta redditività; costi chiude bottega tempo 7 / 21

8 4. PI (Profitability Index) : PI = i n F i 1 s i I 0, indica quante volte verra ricuperato l'investimento. Chiaramente la condizione minima è PI=1 NPV =0, e quindi PI 1. Fondamentalmente quest'indice misura la capacità dell'iniziativa industriale di moltiplicare l'investimento iniziale; 5. Investimento I 0 : misura le difficoltà finanziarie a realizzare l'iniziativa. Possiamo riassumere gli indici di cui sopra in un grafico: la curva rossa rappresenta l'andamento tipico dei flusso di cassa in funzione del tempo con un certo tasso s; la curva blu rappresenta F i quando s=tir ; vediamo che al crescere di s la curva si abbassa ( ) F i flussi di cassa NPV PBT -I 0 n tempo 4. Redditività Rappresentiamo un caso più generico con lo stesso tipo di riferimento iniziativa industriale, ma usando due tecnologie diverse: Vediamo alcuni dettagli che emergono: PBT B PBT A I 0B I 0A NPV B NPV A Vediamo che il caso A comporta un minor rischio perché impegna meno risorse finanziarie ma comporta anche una minor redditività, solitamente si sceglierebbe un caso simile a B. Il rischio reale è quello che si abbia un flusso di cassa corrispondente ad n' perché vorrebbe dire che la scelta presa era quella sbagliata in quanto scegliendo il percorso A avrei avuto lo stesso risultato con un investimento iniziale inferiore. F i, t nel caso della stessa Nel caso in cui ci si trovi nella situazione corrispondente ad n'' vorrebbe dire che la scelta presa non ha permesso all'impresa nemmeno di rientrare dei costi di investimento. F i A B n'' n' n t È possibile tracciare un altro grafico usando come riferimento NPV, s, vediamo che: TIR A TIR B per s s ' conviene B per s s ' conviene A NPV B punto in cui le iniziative sono equivalenti Quindi, considerando un esercizio di n anni dopo i quali si ha che NPV = 0 ne deriva che PBT = n. In questi anni di attività i ricavi non solo hanno coperto i costi iniziali, ma anche quelli fissi e variabili, è stata quindi creata ricchezza. Se oltre a questo consideriamo anche un tasso di interesse s alto (oltre il reale valore) allora in quel periodo di esercizio si è avuto anche un certo ricavo. s' A s 8 / 21

9 5. Analisi della sensibilità e del rischio Si vuole studiare come un parametro possa influenzarne un altro fondamentale per la progettazione, ad'esempio vogliamo studiare come le variazioni di I 0 o di s possano influenzare l'indice NPV che è fondamentale nella valutazione della fattibilità di un iniziativa industriale. L'analisi consiste nel fissare per ogni parametro dei limiti all'interno del quale esso varia e stabilire tre valori: uno più probabile o modale (indice M); uno pessimistico (indice P); uno ottimistico (indice O); poi si valuta la variazione dell'indice (es. NPV) quando uno dei parametri varia dal valore modale (es. I 0 ): NPV P I 0=NPV I 0P ; R M ;C VM ;C FM ;N M ; s M NPV O I 0=NPV I 0O ;R M ; C VM ;C FM ; N M ; s M se la variazione del parametro viene amplificata nella variazione dell'indice si ha che questo è sensibile a quel parametro, se invece viene smorzata allora il parametro non è influente, sempre seguendo l'esempio di prima, se: I 0 =10 NPV=30 si ha che I 0 è influente su NPV; I 0 =30 NPV= 20 si ha che I 0 non è influente su NPV; si determina in questo modo quali sono i parametri più influenti e si trascurano quelli meno influenti semplificando il problema. Quindi si associa ad ogni parametro i 3 valori descritti sopra (P,M,O) e si assegna ad ognuno una probabilità, quindi si calcola l'indice studiato con tutte le varie permutazioni possibili (se V è il numero di variabili e x il numero di variazioni si avranno V x permutazioni possibili). Inoltre ad ognuno dei valori dell'indice cosi calcolati si assegna una probabilità: prodotto di tutte le probabilità dei parametri considerati se questi sono indipendenti gli uni dagli altri; somma delle probabilità dei parametri se questi dipendono in qualche modo; la somma di tutte queste probabilità deve risultare pari al 100% e il valore più probabile dell'indice si troverà all'interno della tabella cosi costituita con una probabilità bassa (all'incirca del 20%). NPV ( ) PROB. (%) NPV P... NPV M... NPV O molto bassa molto bassa prob. (%) NPV % Riportando i risultati di questa tabella in un grafico con l'indice in ascissa e la probabilità in ordinata (in questo caso usiamo NPV come ascissa) si ottiene una nube di punti, raggruppando i valori per classi si può trasformare questo diagramma in un istogramma con una distribuzione Gaussiana dei valori. In questo modo si possono individuare le probabilità di avere un valore dell'indice incluso tra due valori indicativi (es. in figura, si ha il 30% di probabilità di avere un NPV compreso tra 20 e 40). Lo stesso studio può essere fatto graficamente, tracciando le curve di sensibilità, ovvero si traccia su un riferimento la variazione dell'indice in funzione del parametro, se, ad'esempio, il NPV rimane inalterato in un range di % di variazione del parametro lo si può considerare ininfluente. Sopra questo range lo si può considerare influente e quindi da considerare nel calcolo dei valori ponderati dell'indice. NPV (o altro indice) NPV M I parametri considerati non influenti vengono considerati nel loro valore modale come costanti. x i parametro 9 / 21

10 D. Lo studio di fattibilità Questo studio risponde alle domande: CHE COSA? individuare il prodotto da realizzare con indagini di mercato (strategia vocazionale, superamente di gamma, diversificazione, strategia opportunistica); QUANTO? studio di mercato del prodotto per definire il potenziale di vendita e il possibile ricavo in base all'ammissione di mercato; COME FARE? si deve capire il livello tecnologico da usare; DOVE FARE? si sceglie il luogo di insediamento a due scale diverse: macro : si sceglie una zona del mondo; micro : scelta più nel dettaglio; in queste scelte si prendono in considerazione: le vicinanze alle materie prime e ai mercati del prodotto finito; alla disponibilità di manodopera; alla stabilità politica; presenza di infrastrutture; sgravi fiscali; accordi coi governo; costo del terreno. Avendo definito questi parametri si definisce la fattibilità: TECNICA : processo calcolabile e tecnologie disponibili; ECONOMICA : attestare che vi sia redditività; FINANZIARIA : realizzare un piano per reperire i capitali. Dopo la fattibilità tecnica si procede al dimensionamento dei parametri globali dei principali componenti al fine di determinare i costi (pensiamo ad'esempio al dimensionamento di un compressore o di uno scambiatore di calore). Dopo il progetto di massima possiamo fare la stima dei costi e determinare la fattibilità economica tramite gli indici di redditività I 0, C V, C F, R, S, N. Sappiamo che I 0 può essere considerato I 0 Ma (che abbiamo già dimensionato) e possiamo dare un andamento generale sia per il costo totale dell'impianto che per il costo unitario del prodotto, si ha: C=a b D c con (a,b,c) costanti di costo del materiale con c 1 (economie di scala). Questa rimane un equazione di stima basata su valori dichiarati che possono variare del Per quanto riguarda C V, si devono considerare il costo di: energia : potenza materiale per ore di funzionamento moltiplicato per il costo del kwh; materie prime : nota la produzione la si moltiplica per un fattore di produzione e per il costo unitario della materia prima. Per i C F si considera: personale per cui si può fare una distinzione tra: non distinguere le categorie di maestranze, calcolare il totale di ore di lavoro annue e moltiplicarlo per il costo unitario delle ore per ottenere il costo annuale del personale; distinguere tra le diverse componenti aziendali; manutenzione: che viene calcolata come una percentuale di I 0 I 0 con = 0,3 0,7 ; oneri finanziari: legati a I 0 e I 0 dove è il tasso di interesse e sono fondamentalmente gli interessi che si devono versare alle banche o agli istituti di credito; Per i ricavi si considera la produzione attesa P e la si moltiplica per il prezzo p : R= P p. Da questo si ricavano finalmente anche gli oneri fiscali: O F = R C P C V A a f ; a questo punto si conoscono tutti i parametri per valutare se l'iniziativa promette bene o no, difatti con lo studio della sensibilità e del rischio si possono calcolare tutti gli indici. Infine si procede alla fattibilità finanziaria, una fase delicata e importante poiché consiste nel reperire tutti i capitali necessari fino al momento in cui i ricavi non supereranno i costi di esercizio e l'iniziativa possa essere considerata autosufficiente. D MIN costo totale costo unitario Dimensioni 10 / 21

11 E. Il Layout 1. Introduzione Si definisce il layout come la disposizione delle macchine all'interno dell'impresa, ce ne sono di vario tipo: a posto fisso: le macchine e gli uomini convergono tutti verso un punto; per processo: le macchine sono separate in reparti diversi a seconda del tipo di processo in quel reparto; per prodotto: le macchine sono disposte secondo la sequenza tecnologica di quel prodotto; tecnologia di gruppo: via di mezzo tra le due opzioni precedenti, si hanno dei reparti dove si trovano le macchine per un singolo prodotto; ibrido: non specificabile a priori. Il problema del layout è di fatto molto importante nella corretta progettazione di un impianto, difatti il material handling è costoso e non aggiunge valore al prodotto finito. Si possono avere, come abbiamo visto, vari tipi di layout ma all'interno di un layout possiamo avere anche diverse disposizioni di flusso: FLUSSO IN LINEA RETTA FLUSSO AD L FLUSSO AD O FLUSSO AD U FLUSSO A SERPENTINA Quindi nel layout si ha la rappresentazione grafica dell'impianto, ma esso è qualcosa di più di una semplice planimetria perché vi convergono oltre ai criteri di progettazione del sistema tecnico, anche quelli di organizzazione generale del processo produttivo che considerano la gestione dell'impianto. Le scelte di impianto fatte al momento del layout sono estremamente importanti per avere al momento della produzione un impianto che risponda in modo adeguato alle richieste di vendita. 2. Job-shop Vantaggi: flessibilità; tempi bassi per la produzione di nuovi prodotti; ampia variazione di prodotti; basso investimento; maestranze qualificate. Svantaggi: transizione per passare da un prodotto all'altro; scarti di lavorazione; tempi di attesa; forte incidenza del handling and interoperational storage ;bassa qualità (variabile e non definita); controllo di produzione necessario. Si ha che il numero di setup e il numero di lotti possono essere legati e rappresentati in un riferimento normale. Aumentando il numero di lotti si avrà un aumento anche del tempo di attraversamento, ovvero del tempo necessario per avere un pezzo finito. Definiamo: TT =T uscita lotto T immag. lotto ; i N. setup T = ciclo T i T A dove Ti è il tempo di lavorazione e TA il tempo di attesa; Work in progress (WIP) : pezzi dentro all'impianto, cresce al diminuire dei tempi di setup. N. lotti Vediamo come calcolare il numero di risorse necessarie per un layout Job-shop : Determinare la dimensione del lotto di produzione con uno studio economico, non vengono considerati i costi di produzione ma solo i costi di setup C set (immissione degli ordini) e di magazzino C MS (mantenimento della scorta). Il lotto economico deve essere dimensionato in modo tale da minimizzare la somma dei costi. costo C MS 11 / 21 QE C SET dim. lotto

12 A questo scopo vediamo gli andamenti di entrambi i costi: C SET =C R A Q dove: C R è il costo di un singolo setup; A è l'assorbimento annuo; Q è il lotto di produzione; C MS = i C o Q 2 dove: i è il costo unitario di mantenimento di scorta; C o è il costo dell'opportunità. Dobbiamo cercare di minimizzare i costi totali, calcolato C TOT =C SET C MS vediamo dal grafico chiaramente il lotto economico QE= 2 A C R che minimizza i costi totali. i C o Esaminiamo la giacenza in magazzino e definiamo: quantità massima in magazzino Q p p d ; quantità media in magazzino Q p d ; p 2 da cui C MS =i C o Q p d e Q 2 p E= 2 A C R p i C o p d Calcoliamo l'impegno di una macchina in 1 anno per un prodotto T TL = A 1 k A T Q c con : E A numero di pezzi; T c il tempo di ciclo; 1 k tiene conto anche degli scarti; Si ricava cosi l'espressione: del tempo effettivo della macchina T E =N T D ; T set tempo di setup; N T numero di stazioni teoriche; D disponibilità della macchina. Q Q/2 scorta media Scorte Scorte p (p-d) tempo tempo il numero di risorse necessarie N R = T TL T E. Poiché un tempo lungo penalizza i ricavi, si riduce il lotto economico fino all'unita' per far diminuire i tempi, si passa in sostanza da un job-shop a un flow-shop riducendo il costo unitario al solo costo di setup. 3. Flow-shop Il modello del flow-shop è analogo a quello del job-shop e si differenzia solo perché ha delle linee dedicate e interconnesse per una famiglia di prodotti. Il principale obbiettivo in questo caso è quello di bilanciare la linea: Vantaggi: Svantaggi: assenza di setup; poca flessibilità; aumenta il grado di utilizzazione; lunghi tempi di introduzione dei nuovi prodotti; scarti nulli per il setup; diversificazione di prodotti limitato alle linee lotti di produzione anche unitari; installate; esce un pezzo ogni tempo massimo per macchina; alti investimenti (ridondanza di risorse necessaria); bassa incidenza del handling and interoperational storage; maestranze meno qualificate. qualità costante e predefinita. Il WIP in questo caso è minimo perché la produzione vada avanti. Si prende in considerazione di transitare dal job-shop al flow-shop quando l'azienda ha prodotti propri riconoscibili sul mercato e legati al marchio e quando l'azienda corre in un mercato concorrenziale e competitivo. Bisogna comunque tenere un job-shop per poter lanciare nuovi prodotti. Se ricalcoliamo il tempo totale di impegno della risorsa annua: T T = T ci A i 1 k T si A i Q i, se poi rapportiamo questo periodo di tempo al numero di ore e di stazioni necessarie si ha che il numero di ore di lavorazione nette all'anno necessarie. 12 / 21 N = T T H dove H è

13 Avendo una linea di produzione non abbiamo più il tempo di setup ma si deve dimensionare la linea in modo razionale per non avere colli di bottiglia, in particolare si procede con: l'elenco delle operazioni da fare; specificare la durata di ogni operazione ( t i ); vincolare ogni operazione ad una precedenza; determinare il ritmo di produzione e definire quindi il tempo ciclo della linea. Definiamo il tempo ciclo come il tempo massimo che si ha a disposizione per completare l'operazione in ogni stazione, il tempo totale di lavoro della linea è dato da T TOT = t i da cui N T T c T TOT con N T = T TOT T c. N è un numero teorico che non deve essere considerato alla leggere perché lo si deve anzitutto arrotondare al valore prossimo per eccesso senza esagerare per evitare dei costi in più, detto questo è indispensabile avere uno scarto. Il tempo perso da una stazione va recuperato dalle stazioni successive. Dopo la valutazione del numero di stazioni necessarie si deve poi procedere a una definizione delle precedenze tra le operazioni e valutarne i rispettivi RPW ( Ranking Positional Weight o pesi posizionali) definito come la durata dell'operazione più le durate di tutte le operazioni ad essa successive. Al posizionare l'ultima stazione se sono state inserite tutte le attività nel rispetto di T c e T TOT si è risolto il problema altrimenti è necessario cambiare configurazione. Si calcola l'efficacia col rendimento = T TOT N E T c (ricordiamo che N E è il numero effettivo di stazioni). 4. Group Technology Questo modello consiste nel raggruppare i prodotti per famiglie, ovvero in insiemi di parti diverse aventi geometria e dimensioni simili o processi di lavorazione simili. Si formano cosi gruppi di quelle macchine necessarie a lavorare una data famiglia di pezzi e si raggruppano in reparti distinti le famiglie di pezzi simili con lavorazioni omogenee, creando gruppi omogenei localizzati nella stessa area. Vantaggi: migliore flusso di materiali; ridotti trasporti interni e costi associati; ridotti i tempi di setup e costi di attrezzaggio; introduzione di nuove parti semplificata; ridotto WIP; minori costi diretti e indiretti di lavorazione; migliore qualità; incremento del tasso di utilizzazione degli impianti; maggiore soddisfazione del lavoratore. Svantaggi: duplicazione delle macchine, dovuto al fatto che ogni gruppo deve essere autosufficiente per la famiglia e quindi un maggior investimento necessario. 5. SLP Per confrontare tra loro un layout per prodotto o per processo si devono considerare una serie di parametri: costo dei trasporti: C T = d i, j i, j n i, j C i, j dove d è la distanza del trasporto, n è il numero di pezzi da trasportare e C il costo unitario del trasporto per unita di distanza; investimento: maggiore per i layout a linea perché è composto da macchine dedicate che sono molto costose; flessibilità: elevata nel JS e nulla nel FS; duplicazione risorse: penalizza il FS perché al dover ripetere due o più volte una lavorazione servono due macchine, nel caso del JS ne basta una; controllo qualità: semplice per il FS e molto accurati per il JS; tempi di attraversamento: molto minori per FS rispetto al JS; complessità di controllo: più semplice per il FS; WIP: molto maggiore per i JS; guasti: più problematici nel caso di FS perché l'interruzione di una macchina comporta l'interruzione di tutto il processo produttivo; qualifica della manodopera: non necessaria nel FS e indispensabile nel JS; obsolescenza: più problematica per il FS perché sono sistemi dedicati al prodotto; soddisfazione operai: ridotta per le linee anche in vista della loro qualifica; avvio di nuove produzioni: più facile nel JS; setup: non necessario nelle linee e molto elevato invece nel JS. 13 / 21

14 Per progettare un layout si usa la procedura Systematic Layout Planning (SLP) raffigurata a fianco. Si ha inizialmente una raccolta dati grazie ai quali si procede a fare uno studio di fattibilità, quindi si considerano i possibili cicli di lavorazione di ogni prodotto, i volumi e pesi da cui si ottengono i fabbisogni, i servizi, il personale e tutti i componenti del prodotto. RACCOLTA DATI ANALISI P-Q Si procede quindi all'analisi Prodotto-Quantità (PQ), per capire se si deve usare un sistema JS o FS, si usa un istogramma delle quantità che si possono produrre in funzione dei prodotti. Se si hanno pochi prodotti in quantità elevate allora si sceglie un layout di tipo FS, altrimenti (più prodotti in minori quantità) allora si preferisce il JS. In condizioni ibride si sceglie anche la Group Technology (GT). Quindi procedendo in parallelo valutiamo i flussi di materiali e le relazioni tra le varie attività da cui possiamo tracciare ildiagramma di flusso delle risorse tra un attività e l'altra questo diagramma ci aiuta a capire quali attività scambiano più risorse e quindi quali devono essere, per quanto possibile, tenute vicino. Si traccia anche il diagramma di interdipendenza delle attività che specifica in modo chiaro la priorità nella vicinanza tra due attività per il loro corretto funzionamento. Si disegna quindi lo schema a blocchi tutti uguali con una lettera per ogni reparto tale da rispettare le adiacenze necessarie come evidenziato dagli studi precedenti, e infine si dimensionano i vari reparti in base alle necessita'. E' comunque necessario dimensionare e formare i reparti in modo da avere, nel complesso, una pianta di azienda di forma poligonale più regolare possibile. Considerando infine varie esigenzespecifiche finora non considerate (ad'esempio la forma del terreno a disposizione) si possono avere varie soluzioni finali alternative tra le quali si sceglierà quella finale in base all'importanza dei criteri che la determinano. SCHEMA A BLOCCHI ATTIVITA SCELTA QUANTIFICAZ. FLUSSI DEI MATERIALI DIAGRAMMA DI FLUSSO VALUTAZ. DELLE AREE VALUTAZ. SOLUZIONI ALTERNATIVE INDIVIDUAZ. RELAZIONI TRA ATTIVITA DIAGRAMMA INTER- DIPENDENZA DIAGRAMMA RAPPORTI TRA LE AREE SOLUZIONI ALTERNATIVE 14 / 21

15 CAP. III : Le utilities o servizi A. Introduzione Definiamo le utilities come tutto ciò che è necessario alla tecnologia, sono ovviamente continue; e se anche la tecnologia è continua allora l'intera produzione lo sarà. Se si interrompe il flusso delle utilities allora si ha un interruzione dell'intero sistema aziendale (non ci sarà più un flusso di uscita). Si ha che la maggior parte degli impianti sono progettati, dimensionati e costruiti in accordo con criteri generali che dipendono più dal tipo di servizio che non dalla tecnologia da servire. flusso ingresso En. Elett. Acqua Aria comp. Cond. En. Term. TECNOLOGIE Illuminazione Fluidi speciali Tratt. effluenti Questo è vero tanto più che di solito lo studio e la realizzazione degli impianti vengono curati da due gruppi di persone, di cui uno fornisce il know-how tecnologico e l'altro progetta i servizi necessari ai mezzi di produzione. flusso uscita I servizi necessari al processo produttivo possono essere divisi in categorie seguendo svariati criteri. Dal punto di vista dell'utilizzazione si possono distinguere due tipi di servizi: per mezzi produttivi: assicurano il funzionamento degli stessi alimentandoli dell'energia necessaria, di tutti i fluidi o solidi richiesti oppure preparando le condizioni ambientali, liberandoli dagli affluenti di scarico che fanno si che il mezzo funzioni compiendo il suo compito di elaborare o finire i prodotti dell'impianto; servizi per il personale addetto: assicurano condizioni di lavoro confortevoli a tutti coloro che lavorano nell'impianto. Dal punto di vista della direzione del flusso, i servizi possono invece essere divisi nelle seguenti categorie generali: di alimentazione: prevedono una distribuzione centrifuga del servizio, ovvero da una centrale ai punti di alimentazione; di scarico: prevedono una distribuzione o una raccolta di tipo centripeta degli effluenti dai punti di utilizzazione al punto di raccolta e trattamento. I servizi principali sono i seguenti: elettrico: produzione e generazione dell'energia elettrica; piping: materiali per tutti i servizi di trasporto fluidi; acqua e olio in pressione: alimenta e distribuisce gli stessi per i servizi di potenza; aria compressa: alimenta e distribuisce la medesima per usi di potenza; di combustibile: alimenta e distribuisce i combustibili solidi, liquidi o gassosi; acqua potabile e acqua industriale: alimenta e distribuisce le stesse; scarico liquidi e gas: provvede alla raccolta, concentrazione ed eliminazione degli stessi; igienico-sanitari: provvedono ai bisogni essenziali del personale; illuminazione artificiale: provvede alla corretta illuminazione degli ambienti; condizionamento: crea negli ambienti le condizione climatiche richieste; trasporto: consente il funzionamento dei mezzi di produzione trasportando i materiale tecnologici o speciali da un punto all'altro secondo le esigenze; fondazioni: prepara le basi per tutte le realizzazione più o meno pesanti da appoggiare a terra; edifici: entro i quali alloggiare gli impianti; gas speciali: per l'alimentazione e distribuzione dei medesimi. Rispetto alla tecnologia il costo si manifesta come un costo variabile perché viene usato solo quando serve, quindi ha molta rilevanza il costo unitario del servizio dal quale si calcolano le strategie di marketing, se viene a mancare un qualsiasi servizio si aggiungono poi anche i costi di inefficienza perché si ferma la produzione. Poiché i servizi sono continui, il loro trasporto è affidato al piping, ovvero il sistema di distribuzione e stoccaggio dei fluidi che ha una rilevanza economica nella fase di investimento dell'impianto variabile tra il 30% e il 60%. Ha anche una pesante incidenza tecnica perché se non funziona il piping si blocca l'erogazione del servizio e di conseguenza anche la produzione. Necessita di costi di esercizio perché per poter muovere i fluidi si usano delle prevalenze per poter vincere le perdite di carico. Vediamo dunque la procedura per la progettazione di un impianto di erogazione delle utilities in modo continuo, quindi vedremo anche la cosiddetta disponibilità dell'impianto definita da eventuali guasti e la fornitura dell'energia elettrica. 15 / 21

16 B. Progettazione di impianti continui 1. Impianto di processo È il primo documento progettuale e rappresenta la sequenza delle trasformazioni fisico-chimiche che permettono ai fluidi di lavoro C E 2 4 di passare nel piping dal flusso di ingresso al flusso di uscita, A 1 B vediamo nell'esempio a fianco che si tratta in sostanza di uno 6 schema a blocchi dove i quadrati rappresentano le trasformazioni e le frecce i flussi. 3 D F 5 La sequenza si realizza grazie a: 7 le conoscenze tecniche del processista; la conoscenza dell'attuale stata della tecnologia; l'esperienza. Segue la quantificazione delle principali correnti con n variabili i cui valori vengono inseriti in una tabella che contiene in particolare: quale fluido passa nella corrente; in quale quantità; due grandezze termodinamiche indipendenti per capire lo stato del fluido (di solito pressione e temperatura). Per la determinazione di queste variabili che abbiamo prima citato si procede: al calcolo dei bilanci di : materia per calcolare la portata volumica Q; energia usata per il calcolo di T; quantità di moto per il calcolo di P; Nonostante questo si avranno sicuramente un numero maggiore di variabili per le quali si procede: all'uso equazioni empiriche per il calcolo del rendimento; al recupero di dati sulle condizioni di ingresso e di specifiche sulle condizioni di uscita; se necessario, si usano anche rilevazioni come misure e simulazioni; dove non si può fare altrimenti, si fissano dei parametri. La tabella però rimane una modellizzazione della realtà perciò la pressione nominale reale del fluido, risulterà traslata verso l'alto se l'impianto è sottodimensionato o verso il basso se è sovradimensionato. Inoltre l'andamento reale è oscillante (perché nella tabella si approssima dei fenomeni variabili ad un valore costante medio) e decrescente perché si ha il fenomeno dell'invecchiamento delle macchine, accumulo di sporcizia e altri fattori. Risultano, anche per questo, indispensabili piani di manutenzione e sistemi di controllo e regolazione e sistema di sicurezza che vengono formalizzati nello schema strumentale. 2. Schema strumentale In questo documento si elencano i dispositivi in grado di condizionare l'impianto come preferiamo, prevede dei sistemi di sicurezza con indicatori e valvole posti sullo schema a blocchi rappresentato sullo A B schema di processo e si cerca di legare il tutto a possibili anomalie di funzionamento, con questo schema nasce la prima forma di manutenzione ordinaria. Quindi la P N diventa un campo di pressione che tiene conto di varie condizione di funzionamento: P P NMAX P N calcolata P N reale t se questa pressione nominale reale è vicina alla pressione massima del campo di pressioni, l'impianto ha la capacità di resistere alle massime condizioni di utilizzo quindi con costi di investimento elevati e costi di sicurezza ridotti; P P NMAX P NMIN t costo TOT se invece la pressione reale si trova nella zona bassa si ha la situazione opposta, perció si deve trovare la soluzione ottimale che minimizza i costi. C min C I C S 16 / 21 P min P* P max prezzo

17 3. Schema meccanico Contiene tutti i disegni dettagliati dei componenti di costruzione con specifiche su: i materiali; dimensioni; lavorazioni; componenti di acquisizione esterna; schemi di montaggio; distribuzione planimetrica 2D e 3D (layout); alla fine si ha un riassunto dei materiali necessari per la costruzione grazie al quale è possibile: acquistare il materiale per intero usufruendo di sconti di quantità; avere scorte minori da gestire e quindi costi inferiori; rischi minore per quanto riguarda gli errori nel prelievo di magazzino. C. Analisi disponibilità Ricordando il diagramma che rappresentava il flusso entrante e uscente in un sistema impresa (una tecnologia servita da utilities indispensabili al funzionamento continuo) si ha che se si blocca il flusso d'uscita si dice che vi sia un indisponibilità, uno dei sistemi dell'impianto determina un blocco dello stesso e quindi anche dei ricavi derivati dal funzionamento. Definiamo la disponibilità di un sistema = T FE T TOT dove: T FE è il tempo di funzionamento effettivo; T TOT è il tempo totale; si ha che T FE T TOT 1 a causa di eventi previsti e imprevisti (tempi di manutenzione ad esempio) = T FE possiamo quindi scrivere che = T TOT T MO T MS e T TOT T MAX = T TOT T MO TOT T TOT T MO è il tempo di manutenzione ordinaria [ore/anno]; T MS è il tempo di manutenzione straordinaria [ore/anno]. FI dove: TECNOLOGIA FU Il tempo per la manutenzione ordinaria è definito dal responsabile della Intervento manutenzione nei piani di manutenzione ordinaria. Per il T MS si considerano gli intervalli di tempo tra un guasto e l'altro Data Durata che definiamo T MSi e si fa una stima della manutenzione straordinaria definendo: Mean Time Between Failure MBTF = i T MSi N a dove N a è il numero dei guasti; Mean Time To Repair i MTTR= T TRi ; N a In questo modo è già possibile fare una stima del tempo di straordinaria manutenzione: T R T MS = MTBF MTTR Trovato quindi l'indice di disponibilità dobbiamo compararlo con max e compararli, ricordiamo l'espressione del ricavo U =F C V C V considerata per =1, nel caso reale però si ha che U = F C V C F, vediamo che l'effetto di riduzione sul fatturato è maggiore rispetto a quello dei soli costi variabili. Per poter aumentare la disponibilità l'unica strategia è quella di diminuire i tempi di manutenzione straordinaria e quindi si potrebbe aumentare MTBF e/o diminuire MTTR, questi vengono definiti interventi Tecnici, Organizzativi e Gestionali e costituiscono il piano TOG. In modo più pratico si potrebbe: comprare nuovi componenti con una maggior affidabilità; programmare manutenzioni ordinarie più frequenti; uso della ridondanza, è l'intervento più efficace perché non fa manifestare il guasto. La dinamica del guasto e della susseguente manutenzione straordinaria può essere studiata considerando il TTR nel dettaglio mettendo in evidenza le sue fasi: a. diagnostica; e. riparazione; b. arrivo squadra manutenzione; f. montaggio; c. arrivo parti di ricambio; g. collaudo; d. smontaggio; h. riavviamento. A B C D E Riparazione F G H 17 / 21

18 E possibile agire su (a) con tecniche di diagnostica avanzata con hardware e software dedicato, su (b) impiegando più personale se il servizio di manutenzione è interno o cambiando le condizioni contrattuali in caso di out-sourcing, su (c) cercando di avere maggiori scorte di pezzi o di nuovo modificando le condizioni contrattuali in caso di out-sourcing. Per il resto si può solo cercare di migliorare la formazione degli addetti. Si ha che nel comprare nuovi componenti si ha un aumento dell'ammortamento e degli oneri finanziari e quindi un aumento della disponibilità comporta un aumento dei costi fissi, considerando due valori di disponibilità 1 0 si definisce = C F /C F da cui possiamo riscrivere il bilancio economico: U 1 = 1 C V C F 1 Vediamo che ogni piano TOG ha un e un tra loro dipendenti: U F = C V F C F F 1 U F = 1 C V F C F F 1 differenziando la relazione di cui sopra con F,C F,C V come parametri macroeconomici si ottiene: du F = 1 C V F d C F F d. du Si avrà un valore massimo di U per F =0 e se d d = C F/ F 1 C V / F =k con k definito come la costante dell'azienda, è una costante fissata dal piano TOG considerato. Quindi si potrebbe anche avere che d d k du F 0. La procedura quindi consiste in: k 1. calcolo di k; zona con k basso e rapporto (C 2. realizzazione del piano TOG; V /C F ) grande 3. valutazione dell'incremento di ; 4. valutazione dell'incremento di ; 5. calcolo del rapporto e verifica della condizione. Vediamo che più k è piccolo più sarà facile poi avere un U esito positivo, studiando l'andamento di k in funzione del (C rapporto C V /C F. V / C F ) Le aziende che lavorano con un coefficiente appartenente alla zona evidenziata nel grafico sono aziende che hanno grande produzione (quindi costi variabili alti) con un elevato tasso di automatizzazione (costi fissi bassi) ovvero quelli che abbiamo definito impianti continui. Possiamo poi rappresentare U in funzione di e, si avranno tante curve di questo tipo quanti saranno i valori di k presi in considerazione. k crescenti δ,γ Un altro parametro importante è il costo unitario di produzione C u, sono legati ai costi di esercizio (C V e C F ) e indica la soglia minima del prezzo unitario: P u =C u U u. può essere usato anche come una misura straordinaria per valutare l'efficienza dei processi, si ha che C u = C F C V = C F A A C Vu dove A è definito come l'assorbimento del mercato e viene indicata in [quantità prodotta/anno]. I vantaggi e gli svantaggi nell'usare C V al posto di C Vu e viceversa sono: per la facilita' di stima conviene usare C V anche se C Vu mi permette di sapere quanta parte dei costi variabili incide sul costo dell'unita'; per la significatività si usa C Vu; per la precisione di stima, e per l'errore di stima, si preferisce C Vu perché essendo C V un numero grande si ha un errore generale più grande; per quanto riguarda la confrontabilità si usa C Vu perché con C V non si conosce l'assorbimento. Si tende quindi ad usare l'espressione C u = C F A C Vu perché permette di valutare l'efficienza dell'azienda. Si cerca ovviamente di abbassare il C Vu, si cerca quindi di ridurre le voci di costo variabili preponderanti che sono l'energia, la materia prima e la manutenzione straordinaria (per cui, come abbiamo visto, è necessario aumentare il MBTF e abbassare il MTTR). Ma nel diminuire il C Vu inevitabilmente si avrà un innalzamento dei costi fissi sempre per via degli oneri finanziari e dell'ammortamento. Tornando alla formula P u =C u U u, si ha che si possono adottare varie strategie: diminuire P u mantenendo l'utile unitario costante per guadagnare percentuale di mercato temporaneamente; incrementare l'utile unitario mantenendo costante il prezzo, si attiva in un mercato perfettamente concorrenziale; aumentare il prezzi affinché vi sia un aumento dell'utile, questo serve per far ripiegare la domanda al fine di non raggiungere il massimo della capacità produttiva per non dover reinvestire. 18 / 21

19 D. La fornitura di energia elettrica L'assorbimento di energia più frequente è quello variabile che è tipico nel caso delle aziende che producono servizi. L'andamento del generatore dipende dal coefficiente di contemporaneità e serve chiaramente dimensionare il generatore per fornire una produzione Q MAX tale da garantire tutte le condizioni di carico, in particolare quelle di richieste di punta di carico. Cosi facendo si rischia di avere per la maggior parte dei tempi di produzione una sovrafornitura di energia elettrica e quindi si fa funzionare il generatore in continua regolazione facendogli seguire le variazioni della curva di richiesta. Questo comporta però un ulteriore problema, ovvero che i rendimenti di esercizio saranno minori di quelli dichiarati di targa facendo lievitare i costi energetici per via dei maggiori consumi. Q Q 2 Nel caso di utenze stagionali la situazione è più facile dal punto di vista progettuale perché possiamo installare due generatori in parallelo in modo tale da soddisfare la richiesta del periodo di alta richiesta e quella del periodo di Q 1 bassa. Gli investimenti saranno in questo modo inferiori ma il rendimento t globale non sarà migliore del caso visto precedentemente. Tornando al caso reale si pensa di dimensionare il generatore per una fornitura pari a Q MED, si avranno punti di corrispondenza fra la domanda e l'offerta, seguiti da periodi di sovrapproduzione e di sottoproduzione. Si pensa quindi di accumulare i quantitativi di eccessiva produzione nei periodo di sovrapproduzione per essere usati nei periodi di sottoproduzione. G A Conviene economicamente dal momento in cui l'accoppiamento G-A permette di avere risparmi sui costi di acquisto del generatore e quando il risparmio dei costi di esercizio sono pari al costo dell'accumulatore: I G I GA C EG C EGA I A si cerca di avere I A il più basso possibile, in quest'ottica lo si sceglie: semplice per far si che il costo della gestione possa essere di minor entità possibile; nei riguardi dell'energia termica risulta più difficile il processo di stoccaggio (ha costi maggiori); per l'energia elettrica si usano condensatori e pompe (sono apparecchiature costose). Minore è il costo unitario dell'accumulatore più mi conviene adottare un valore vicino a Q MED, al crescere del costo unitario ci si sposta per convenienza verso Q MAX. Teoricamente ci si può spostare sotto al valore medio del carico, ma in tal caso si avranno dei picchi di richiesta non soddisfatti, in questo caso si procede ad uno studio probabilistico sulla frequenza di tali picchi. Nel sistema G-A si ha una minore instabilità rispetto al caso del solo generatore perché si ha la funzione stabilizzante dell'accumulatore, nel caso del solo generatore non c'è la max riempimento t presenza dell'accumulatore ma in più c'è anche il fatto che il generatore funziona a regolazione non a regime e questo favorisce l'instabilità di funzionamento. Per quanto riguarda la manutenzione, e nello specifico il costo della stessa, nella configurazione G la manutenzione ordinaria sarà preponderante mentre nel caso G-A quella straordinaria necessiterà di più risorse. Q Q MAX Q MED Q MIN Q Q MAX Q MED Q MIN max svuotamento Q reale Q reale t 19 / 21

20 CAP. III : Project management A. Introduzione Il project management consiste nella gestione delle iniziative industriale orientate alla produzione unitaria di grandi progetti, tale gestione viene effettuata secondo criteri che possono essere di carattere deterministico o probabilistico e riguardano fondamentalmente il controllo dei tempi e dei costi, è di vitale importanza per aziende di questo tipo tenere sotto controllo i tempi di produzione e di consegna perché da questi dipendono sia il costo finale del prodotto (in caso di ritardo si pagano delle penali, invece in caso di consegna anticipata si possono avere anche dei premi) che l'immagine ed il prestigio dell'azienda. Ci sono varie metodologie che si possono applicare a questo tipo di studi: il diagramma di Gantt ad'esempio costituisce un tipo di gestione deterministica con un controllo sui tempi di lavoro, non consente tuttavia di ottenere informazioni sui costi connessi a eventuali danni sulle attività e risulta particolarmente inadeguato nel caso di un gran numero di attività; il CPM è un metodo di controllo di tipo deterministico con un controllo sui costi; il PERT invece è di tipo probabilistico ed ha il vantaggio di permettere la gestione di tante attività interconnesse tra loro. Le ultime due sono tecniche reticolari e sono quelle di maggior rilievo, le prime tre fasi di entrambe le tecniche sono identiche e prevedono: individuazione delle attività del progetto che devono essere indipendenti, univocamente definite e semplici. Si trova un evento iniziale e uno finale dell'attività (gli eventi sono caratterizzati da un certa data, le attività invece da una durata) e si conclude assegnando le risorse da attribuire all'attività; definizione della sequenza temporale delle attività e le dipendenze vigenti fra loro; costruzione di un reticolo rappresentativo del progetto come successione di nodi che rappresentano gli eventi e segmenti che rappresentano le attività. A questo punto si differenziano i protocolli per il PERT ed il CPM. B. Il PERT Si fissa per ogni attività tre tempi: più probabile (o modale) t M, pessimistico t P e ottimistico t O. Si procede quindi a fissare una distribuzione probabilistica delle durate (come abbiamo già fatto nel caso dello studio di redditività), e possiamo valutare: il tempo mediano t MED = t P t O 4 t M 6 e la deviazione standard 2 = t P t O 2 ;. 6 Si avrà una distribuzione delle probabilità di tipo Beta che sarà: obliqua destra se t M è vicina a t P; obliqua sinistra se t M è più vicina a t O; Gaussiana se si ha un equidistanza di t M da t O e t P. Il teorema del limite centrale dice che un evento ottenuto come una combinazione di un numero infinito (>15) di eventi ha distribuzione gaussiana normale. Considerata la deviazione standard si ha che nell'intervallo rispetto al valore modale t M : [ -σ ; σ ] si ha più del 68% dei casi; [ -2σ ; 2σ ] si ha più del 80% dei casi; [ -3σ ; 3σ ] si ha più del 98% dei casi. Qualsiasi curva Gaussiana può essere ricondotta ad una Gaussiana tabellata con Z MED = 0 e σ=1, dove si definisce Z = x media x. Ad esempio, nel caso si abbia un t M = 100 e invece la richiesta del cliente sia L = 90 si può calcolare la probabilità che si ottenga un risultato che sia soddisfacente per il cliente, si calcola Z = L t M e dalle tabelle di standardizzazione per Z = 0 si trova la probabilità che sarà ad'esempio del 50%. Vediamo quindi come il PERT aiuta a valutare la probabilità di rispettare L e indica a tal fine quali sono le attività a cui si deve porre maggiore attenzione. Si deve infine calcolare il percorso critico come il percorso con il tempo più lungo (prestando particolare attenzione alle attività con la varianza più alta). Nel caso in cui questo percorso abbia durata maggiore o minore del tempo di consegna richiesto si ha che si dovranno introdurre gli slittamenti per livellare in modo ottimale le risorse e ottenere una durata del percorso critico uguale al tempo di consegna / 21

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