LEAN PRODUCTION E CONTROLLO AVANZAMENTO PRODUZIONE. di Maurizio Boyer (proim s.a.s.)

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1 LEAN PRODUCTION E CONTROLLO AVANZAMENTO PRODUZIONE di Maurizio Boyer (proim s.a.s.) Come cambia, e si semplifica, questa vitale attività con l'introduzione delle logiche della Lean production. Il Controllo Avanzamento Produzione (CAP) costituisce uno dei punti vitali di tutto il sistema produttivo di un azienda, in quanto è in questa fase che vengono operativamente gestiti alcuni parametri fondamentali per il lancio degli ordini di produzione e per il loro sequenziamento. Questa attività ha, inoltre, il compito di controllare se i piani predisposti siano stati rispettati e di fornire le informazioni di ritorno alla programmazione perché siano attivate le opportune azioni correttive nel caso di scostamenti dal piano. Scopo di questo articolo è di confrontare le metodologie proprie del CAP in un ambiente tradizionale ed in uno innovativo, ispirato alle logiche proprie della Produzione snella o Lean production. Analizzeremo, in particolare il CAP nell'ambiente di produzione noto come JOB-SHOP, ovvero una organizzazione produttiva tale da privilegiare l'accorpamento fisico di macchinari e lavorazioni simili. Tale forma organizzativa privilegia la ricerca dell'efficienza del singolo impianto o reparto, in termini di miglior utilizzo delle risorse dirette. Tipicamente vi è una divisione per reparti attraverso i quali fluiscono i vari ordini di lavorazione ognuno caratterizzato da un proprio percorso all'interno dello stabilimento. Ogni reparto è gestito autonomamente e il ruolo del responsabile è quello di conciliare la massima saturazione delle risorse disponibili con il rispetto di un programma produttivo generato ad un livello organizzativo superiore. E' l'organizzazione produttiva piu tradizionale. Nel contesto produttivo attuale si è affermata una esigenza ulteriore: l'efficacia del processo produttivo. Avere un processo efficace significa, tra le altre cose, poter rispettare le date di consegna al cliente dotandosi il meno possibile di magazzini di prodotto finito. Si dice, in altre parole, che è necessario che i prodotti "attraversino" velocemente l'intero ciclo produttivo rispettando gli appuntamenti calcolati attraverso il sistema di programmazione. E' compito prioritario del CAP determinare, nel rispetto delle date previste per ogni fase di lavorazione, quali ordini di produzione debbano essere via via lanciati, in modo da rispettare la data di completamento del prodotto finito. Esaminiamo dapprima quali siano i criteri utilizzabili in un ambiente tradizionale che si basi su una metodologia Push (i semilavorati vengono "spinti" al reparto a valle secondo le date previste dal programma). Nella realtà di tutti i giorni i reparti si trovano a dover conciliare attività antitetiche: recupero di ritardi di produzione, anticipi di produzione, semilavorati difettosi, cambi di produzione, materiali improvvisamente mancanti e così via.

2 E' pertanto necessario che in un ambiente così turbolento si stabiliscano delle regole "del traffico" che permettano di stabilire le priorità corrette. Le regole che possono venire seguite per determinare la priorità dei vari ordini presenti all'interno del reparto, sono molteplici e la loro scelta dipende dagli obiettivi che si vogliono perseguire: - minor ritardo medio degli ordini - minor ritardo massimo degli ordini - minor lead time medio - minor WIP (Work In Process = lavori in corso) - massimo utilizzo dei colli di bottiglia Fortunatamente alcuni di questi obiettivi sono sinergici. Per esempio ridurre il WIP è un ottimo mezzo per ridurre il lead time e aumentare la probabilità di rispettare le date programmate. Le principali regole utilizzate sono le seguenti: - D.S. = Data Scadenza Viene data priorità agli ordini di produzione con la data di scadenza piu ravvicinata. E' il metodo piu semplice e non presenta inconvenienti quando i tempi di lavorazione di diversi lotti sono simili. Questo metodo diventa troppo semplicistico, e pertanto pericoloso, quando i lotti di produzione hanno contenuti di lavoro sensibilmente diversi tra di loro o per diversità di ciclo o per dimensione del lotto. - FIFO = First In First Out Gli ordini di lavorazione sono eseguiti in base all'ordine di arrivo. E' un metodo semplice, "equo", ma ha grossi limiti in quanto equipara ordini in anticipo a ordini in ritardo, alti contenuti di lavoro a bassi. Trova applicazione nei servizi o per i prodotti facilmente deperibili tra una fase di lavorazione e l'altra (alimentari, semilavorati con incollaggio, ecc.). - M.T.L. = Minimo Tempo di Lavorazione I lotti vengono processati in ordine inverso al tempo di lavorazione all'interno del reparto. Viene cosi mantenuto un basso WIP (relativamente al reparto) e un conseguente basso lead time medio (sempre del reparto in questione). Mediamente un numero elevato di ordini di produzione rispetteranno le date programmate, ma verranno penalizzati molto i lotti con alto tempo di lavorazione. Va usato congiuntamente al metodo D.S. o al metodo ST (Slack Time) che verrà illustrato piu avanti. E' in ogni caso un criterio di priorità che si basa sul concetto di efficienza funzionale. Viene minimizzato il WIP del reparto, non necessariamente il WIP totale di fabbrica.

3 Ciò è tanto piu vero quanto piu è differente il contenuto di lavoro, per lo stesso lotto, tra un reparto e uno successivo, in modo che ciò a cui viene, per esempio, data priorità dal reparto a monte, perchè povero di lavoro, riceve poi una priorità molto bassa nel reparto a valle dove il contenuto di lavoro è invece molto alto. - M.T.T.L. = Minimo Tempo Totale di Lavorazione E' un miglioramento del precedente. I lotti vengono processati ancora in ordine inverso al tempo di lavorazione, dove, però, tale tempo è quello relativo a tutto il processo successivo (reparto in questione + reparti a valle). Se il processo produttivo è comune a tutti i lotti, questo metodo è simile al precedente. - M.N.O = Minimo Numero di Operazioni La priorità viene assegnata ai lotti con il minor numero di operazioni produttive necessarie. Si basa sull'ipotesi che meno operazioni significhino mediamente meno code e, di conseguenza, un piu basso WIP medio, un minor lead time medio e una maggiore puntualità dei lotti. Può essere considerata una variante dei criteri MTL o MTTL. - ST = Slack Time Misura il tempo rimanente al netto del tempo operativo previsto. ST = Data di ultimazione ordine-data odierna-tempo operativo totale rimanente dove: Tempo operativo = tempo set up + tempo lavorazione totale rimanente E' un criterio piu selettivo della Data di Scadenza (D.S.). Esiste una variante che tiene conto del tempo operativo del solo reparto considerato che presenta gli stessi inconvenienti di MTL. Viene dato per scontato il set up. E' pertanto basato anch'esso su una visione meccanicistica e immutabile dell'organizzazione produttiva. Non evidenzia a livello operativo l'importanza (e gli effetti) della riduzione del set up. - R.C. = Rapporto Critico data di ultimazione ordine - data odierna RC = lead time residuo Stabilisce la criticità, e quindi la priorità, di un ordine, rapportando il tempo rimanente con il tempo necessario. Vengono lanciati prima gli ordini con RC basso. Un RC = 1 indica che l'ordine è perfettamente in linea con la programmazione, un RC<1 che l'ordine è in ritardo rispetto a quanto programmato. Un ordine in anticipo rispetto al programma ha un RC>1.

4 E' un criterio da utilizzare preferibilmente assieme ad un altro criterio, per esempio DS, altrimenti può fornire indicazioni errate. Si pensi ad esempio ad una situazione dei seguenti due ordini: Lead Time Residuo Lead Time Disponibile RC A B In base al RC dovrebbe avere priorità l'ordine B, mentre, a parità di ST (1), à è evidente che deve avere priorità l'ordine A che ha una data di scadenza (DS) troppo vicina per poter dare precedenza a B. Qualunque sia il criterio, o i criteri, che si ritenga opportuno seguire, vi è comunque un aspetto importante che non va trascurato e che funziona da contro altare al meccanicismo dei metodi precedentemente illustrati: la situazione dei centri di Lavoro ai quali sono indirizzati gli ordini. E' infatti perfettamente inutile, se non addirittura controproducente, dare priorità a un ordine che debba essere poi indirizzato a un centro che non abbia la possibilità di lavorarlo. Ciò si verifica quando quest'ultimo è per esempio fermo per guasto o è già sovraccaricato da ordini che hanno una priorità piu elevata. In queste condizioni una (supposta) ottima conduzione del reparto in termini di rispetto delle priorità si traduce in una perdita di efficienza del flusso globale. Un, ad esempio, minore WIP medio del reparto a monte, si traduce solo in un accumulo a valle (con valore aggiunto piu elevato) a scapito di altri lotti che avrebbero potuto essere lavorati ed immediatamente avviati a centri diversi, non in condizioni critiche. Un vantaggio consistente presentano i metodi MTL/MTTL e DS (Data Scadenza) per la loro immediatezza e semplicità che fanno si che siano di facile comprensione e utilizzo da parte del responsabile dell'officina. Gli altri criteri hanno in comune una caratteristica: non sono immediati. Richiedono, infatti, calcoli basati su molti piu dati. Ne deriva, di conseguenza, la necessità di un sistema di Controllo Avanzamento Produzione computerizzato che elabori i dati ed emetta liste di priorità giornaliere. Può a questo punto succedere che tale sistema formale venga, a livello pratico, abbandonato dal personale addetto, anche se continua ad esistere a livello elaborativo e cartaceo. Le inevitabili imprecisioni dell'output di tale sistema e i criteri non sempre chiarissimi che sono alla base del calcolo, vengono subito evidenziati come prova dell'inaffidabilità del sistema stesso e della necessità di affidarsi a qualcosa di meno "teorico". Nasce, in questi casi un sistema informale che ha caratteristiche diverse da una situazione all'altra, ma che spesso si basa sul "mercanteggiamento" tra un reparto e l'altro o tra i livelli gerarchici. Con somma frustrazione dei puristi (gli addetti alla programmazione) capita di assistere al "mercato", spesso su base settimanale, in cui vengono concordati tra gli interessati i rispettivi impegni in termini di priorità. Tali organizzazioni, che si tramutano presto da informali a formali, assumono i nomi piu stravaganti che svariano dalla piu banale "riunione di produzione" al piu fantasioso "navigation team".

5 E' ovvio che tale situazione non fa che aggravare l'imprecisione insita nel sistema computerizzato che a propria volta rafforza la convinzione della necessità della gestione informale. Vediamo ora come alcuni meccanismi operativi propri della lean production possano essere di valido aiuto per la semplificazione dei meccanismi di CAP. Mi riferisco, in particolare, al Controllo di Processo e al coinvolgimento. Risulta evidente che, nell'azienda tradizionale, i criteri fino a qui esposti hanno in genere le seguenti caratteristiche: - meccanicismo - parzialità (ogni criterio parte da un punto di vista diverso del problema) - immutabilità nel tempo - mancanza di coinvolgimento del personale operativo La tecnica di CAP, propria dell'approccio della lean production consiste nel sistema Kanban. Il sistema Kanban è una tecnica operativa per applicare il concetto di produzione "Pull". La metodologia "Pull" di gestione della produzione si basa sul concetto che quanto deve essere prodotto non deriva da una previsione del fabbisogno, ma serve soltanto a sostituire i prezzi prelevati da valle. Operativamente prevede delle scorte opportunamente posizionate lungo il flusso produttivo e di entità modesta il cui consumo, in termini quantitativi e di mix costituisce l'autorizzazione, per il reparto a monte, alla produzione della sola quantità e dell'esatto mix prelevato dal reparto a valle.

6 Il sistema Kanban consiste perciò in un sistema di controllo della produzione estremamente semplificato che può far fronte a variazioni di produzione e mantenere una funzione autoregolante del flusso produttivo. Tutto questo avviene in tempo reale attraverso un "sistema a vista" che pilota la produzione "minuto per minuto". L'informazione su cosa produrre ha cosi una logica molto semplice e visibile dal personale operativo. La funzione di controllo avanzamento produzione viene, pertanto, demandata ai livelli operativi tramite il loro coinvolgimento. Essendo il livello delle scorte necessarie al funzionamento del sistema, direttamente proporzionale ai lead times produttivi, risulta evidente, a livello operativo, la relazione tra scorte e prestazioni del sistema (lead times di produzione). Questa evidenza e il coinvolgimento degli operatori sono alla base del miglioramento del processo produttivo stesso. Il sistema Kanban è pertanto un sistema di CAP che sollecita il miglioramento di tutti quei fattori (set-up, efficienza impianti, livelli qualitativi) che impediscono una riduzione dei tempi e, di conseguenza, delle scorte necessarie al funzionamento del sistema. Tale metodologia fornisce un'efficace feed-back sulle prestazioni del reparto. E' possibile avere sotto controllo i lotti piu critici con strumenti a vista molto semplici che sfruttano l'informazione fornita dallo svuotamento relativo di un'area ben definita (si pensi al sistema delle scaffalature dei supermercati) o dal progressivo riempimento di una rastrelliera con i cartellini via via liberati dai contenitori prelevati da valle.

7 Il raggiungimento del livello ROP (Re Order Point) autorizza la produzione di un ulteriore lotto. E' possibile ora confrontare i metodi CAP nelle due realtà esplorate. All'interno di un sistema kanban il criterio DS (Data scadenza) non ha piu ragion d'essere, in quanto non esistono piu appuntamenti programmati. In realtà il consumo in tempi differenziati (da parte del reparto a valle) di materiali diversi costituisce di fatto qualcosa di simile al criterio D.S.. Abbiamo visto come il kanban rispetti automaticamente questa esigenza. Le scorte intermedie, necessarie al funzionamento del sistema, sono proporzionali al lead time di produzione necessario a ripristinarle, dopo che siano state prelevate. Attraverso il diverso dimensionamento delle scorte relative a due codici con tempi di lavorazione molto diversi tra di loro, è possibile, automaticamente, tener conto della data di scadenza (basta rispettare i lead times produttivi previsti) e superare in tal modo i limiti visti per il criterio D.S.. Rispetto al criterio FIFO, il kanban è altrettanto "equo", in quanto produce nello stesso ordine in cui i materiali sono effettivamente consumati. Rispetto ai criteri MTL e MTTL, che privilegiano i lotti con basso tempo di lavorazione al fine di mantenere basso il WIP medio, il kanban garantisce un maggior rispetto del livello predefinito di lavori in corso e, al contrario di MTL e MTTL, non è indirizzato solo alla riduzione costi (basso WIP medio), ma anche ad ottimizzare il livello di servizio verso il cliente a valle. Non può in altre parole succedere che un ordine con contenuto di lavoro elevato venga eccessivamente penalizzato per privilegiare un WIP di reparto piu basso. I criteri ST (Slack time) e RC (Rapporto critico), confrontando tempo a disposizione con tempi necessari alla produzione, utilizzano, nel fare il conteggio, tempi standard di setup. Vengono quindi introdotti tempi necessariamente "cautelativi" e, soprattutto, immutabili.

8 E' pertanto un sistema di ottimizzazione dell'esistente, mentre il kanban è, oltre che un sistema di gestione, anche un sistema di miglioramento, perchè rende visibile "lo stato dell'arte" e quindi anche le relazioni tra set-up e WIP. Inoltre con tale sistema si evita lo spreco di processare lotti teoricamente prioritari, ma in realtà non utilizzabili a valle per criticità dei centri di lavoro, in quanto, come abbiamo visto, la produzione viene innescata solo dall'effettivo consumo a valle e non dal calcolo di un appuntamento. Questo è un punto cruciale che permette a un sistema kanban di unire i vantaggi dell'efficienza del flusso (veloci attraversamenti) con l'efficienza stessa del reparto e con il livello di servizio a valle. E' evidente che, in termini reali "globali", il reparto sarà tanto piu efficiente quanto piu lavorerà prodotti "buoni" cioè effettivamente necessari per soddisfare un cliente e non per aumentare il livello di WIP. A livello generale possiamo affermare che ognuno dei criteri tradizionali di CAP privilegia solo uno degli aspetti che è necessario prendere in considerazioni nell'attività produttiva di tutti i giorni. Tali criteri sono pertanto parziali, tanto è vero che spesso è necessario considerarne contemporaneamente piu di uno. E', inoltre, da tener presente, che il CAP tradizionale necessita di una attività, a volte pesante, di gestione delle informazioni di ritorno al sistema di programmazione, per permetterne un adeguamento tempestivo e corretto. Da ciò dipende spesso la credibilità dell'output del sistema e in ultima analisi, come abbiamo visto, la sopravvivenza, non solo formale, del sistema stesso. Le tecnologie informatiche oggi a disposizione permettono una piu facile gestione (ma non per questo molto meno costosa) dello stato di avanzamento dei semilavorati. Rimane, comunque, una differenza sostanziale con il sistema kanban: il CAP tradizionale è orientato al feed-back, vale a dire alla correzione delle situazioni fuori controllo, mentre il sistema kanban, tramite la gestione a vista e la predefinizione del WIP, mira a prevenire i problemi. Non è evidentemente pensabile gestire un flusso produttivo attraverso metodologie semplici se non facendo leva su: - semplificazione del processo produttivo - coinvolgimento del personale ai livelli operativi. Tali punti trovano piena rispondenza nei concetti di miglioramento continuo e di coinvolgimento propri della lean production. Il sistema kanban è pertanto una metodologia di CAP che riesce a perseguire contemporaneamente obiettivi di costi e livello di servizio e può riuscire in maniera piu semplice a fornire risultati migliori che con i criteri tradizionali. La produzione che segue il sistema "PUSH" è basata su una previsione del fabbisogno e necessita quindi di una continua attività di confronto tra il prefissato (q.tà/date) e il fabbisogno reale.

9 La metodologia kanban è comunque applicabile a produzioni ripetitive e quindi non è adatta a situazioni dove cosa produrrò viene definito di volta in volta dallo specifico ordine del cliente. Non bisogna però escludere dallo scenario applicativo l azienda che produce si su ordine cliente prodotti sempre diversi ma ha almeno alcune parti che hanno un utilizzo abbastanza comune e che possono, quindi, essere papabili per una gestione con il sistema kanban. Maurizio Boyer proim s.a.s.