Il processo produttivo. Pianificazione risorse AA

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1 Il processo produttivo 1

2 Generalità Insieme delle attività di fabbricazione svolte all interno degli stabilimenti aziendali o presso c/terzisti prelievi e versamenti trasporti (movimentazioni) attrezzaggi, trasformazioni, assemblaggi controlli e collaudi manutenzioni Modelli a diverso livello di dettaglio: macro per pianificazione medio-breve termine micro per automazione/ottimizzazione Due elementi fondamentali da modellare: risorse produttive flussi produttivi 2

3 Risorse produttive Ogni attività è eseguita da una risorsa primaria, con il concorso di risorse ausiliarie risorse primarie: macchine, manodopera, sistemi di movimentazione risorse ausiliarie: attrezzature e utensili, manodopera, energia, materiali di consumo, contenitori le risorse primarie sono aggregate in sottosistemi autonomi, che costituiscono centri di responsabilità se l aggregazione è in parallelo (risorse che eseguono attività simili) si parla di centri di lavoro e reparti se l aggregazione è in serie (risorse che eseguono attività complementari in cascata) si parla di linee 3

4 Tipiche risorse primarie Banco di montaggio Macchina utensile tradizionale Transfert Forni e lavatrici Macchine a controllo numerico Flexible Manufacturing Systems 4

5 Banco di montaggio Una persona ha a disposizione un attrezzatura per bloccare il pezzo e utensili di varia natura per fissare i componenti (e misurare tolleranze) La risorsa primaria è l uomo, possono esserci risorse ausiliarie critiche (strumenti di misura) Il tempo di attrezzaggio di solito è modesto (attrezzature e utensili sono abbastanza universali) L operatore è tenuto ad eseguire una sequenza di operazioni elementari e controlli (singoli o a campione) sul risultato, nei tempi previsti Problemi: i tempi e la qualità del lavoro sono influenzati dal comportamento della singola persona 5

6 Macchina utensile tradizionale Il termine macchina utensile è solitamente usato per definire macchine che utilizzano una fonte di moto e quindi di energia diversa dal movimento umano, sebbene a volte necessitino di un operatore che le faccia funzionare. Molti storici della tecnologia sostengono che le prime vere e proprie macchine utensili si ebbero quando i processi di produzione dei pezzi meccanici (nel caso di utensili, stampaggio e affilatura) non coinvolgevano più in modo diretto l'azione umana. In pratica nel momento in cui fu possibile usare le macchine per svolgere queste operazioni. Secondo questa definizione, si considera che l'invenzione del tornio sia ad attribuire a Jacques de Vaucanson (all'incirca risalente al 1751) perché fu il primo a montare l'utensile di taglio su un supporto regolabile meccanicamente. 6

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9 macchina Macchina utensile tradizionale Opera su un attrezzatura che porta N pezzi uguali, lavorati uno per volta con un utensile per volta Un lotto di k pezzi è scomposto in K/N sottolotti lavorati in successione La risorsa primaria è la macchina, l uomo cambia attrezzatura e utensili (a), cambia i pezzi sull attrezzatura (b) (a) dipende dai tipi di prodotti lavorati in successione Problemi: impegno di manodopera elevato (al massimo un operaio gestisce due macchine), qualità del lavoro non completamente garantita manodopera a b b b b b a b b b 9

10 Transfert Ha N stazioni fisse di lavorazione, e ognuna è una risorsa primaria specializzata con propri utensili e attrezzature La macchina esegue N lavorazioni di natura diversa contemporaneamente, quindi può eseguire l intero processo di una certa parte (previa traslazione dei pezzi) Le operazioni di sostituzione di attrezzature, utensili e pezzi sono manuali E il primo esempio di automazione rigida (traslazione, fino a cambio pezzi e fissaggio) Problemi: vantaggioso solo per grandi lotti (operazioni molto ripetitive di cambio pezzi, pochi attrezzaggi) con lavorazioni di durata simile Vantaggi: qualità del lavoro migliore 10

11 Forni e lavatrici Lavora più attrezzature di natura diversa (e quindi con pezzi di tipo diverso) contemporaneamente L insieme delle attrezzature lavorate contemporaneamente è il carico e il tempo per lavorare un carico in genere è costante Il carico ha vincoli quantitativi (peso o volume minimo e massimo) Il carico può avere vincoli qualitativi (ante, coperchio e fondo dello stesso armadio vanno verniciati insieme) Problemi: i vincoli di carico possono richiedere di disaggregare e ri-aggregare diversamente lotti diversi, introducendo un punto di disaccoppiamento del flusso produttivo (milestone) 11

12 Macchine a controllo numerico Lavora una (o più) attrezzatura (pallet) eseguendo un programma (part program) che controlla il cambio utensili (di cui gestisce un magazzino), il cambio pallet e l esecuzione della lavorazione L automazione è realizzata da PLC + CN il PLC preleva, posiziona e restituisce gli utensili il CN governa l uso del singolo utensile (posizionamento e durata applicazione) e la sequenza di utensili La manodopera provvede al cambio pezzi sul pallet e alla sostituzione degli utensili usurati nel magazzino utensili, quindi lavora in modo asincrono rispetto alla macchina Vantaggi: qualità del lavoro ottima, lo stesso operatore può controllare 5-10 macchine 12

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14 Flexible Manufacturing System Due o più macchine CN (di trasformazione o misura) sono connesse da un sistema automatico di movimentazione Un FMS può gestire l intero processo produttivo di molti prodotti di tipo diverso semplicemente modificando il software di controllo in esecuzione L operatore lavora solo al carico/scarico pezzi sui pallet, in una postazione esterna al sistema produttivo (baia di picking) L automazione del sistema di movimentazione è realizzata tipicamente da sistemi basati su PLC (navette) Problemi: costo elevato Vantaggi: qualità del lavoro ottima, sicurezza degli addetti ottima, minimo uso di manodopera 14

15 Reparti - Job Shop Lathe Department Milling Department Drilling Department L L M M D D D D L L M M D D D D L L G G G P L L G G G P L L Grinding Department Painting Department Receiving and Shipping A A A Assembly 15

16 MRP II Material & Resource Planning Manufacturing Resource Planning 16

17 Generalità Obiettivo: aumentare l affidabilità dei piani MRP I Layout produttivo: Job Shop Diffusione: a partire dagli anni 80 il 90% delle aziende usa il modello di processo MRP II come documentazione e per il calcolo dei costi il 20% delle aziende lo usa come unico sistema di supporto alla pianificazione di processo il 30% (in aumento) delle aziende lo usa insieme ad altri strumenti di pianificazione del processo Modello di processo: centri di lavoro per rappresentare la fabbrica cicli di lavoro per rappresentare le fasi produttive 17

18 Centro di lavoro Definizione: insieme di risorse produttive equivalenti capaci di realizzare un certo tipo di lavorazioni Risorse equivalenti: (a discrezione del modellista) come funzionalità rispetto ai tempi di lavoro rispetto ai costi di lavoro Tipi di risorse: un centro di lavoro include le risorse primarie (macchine o persone) e le risorse ausiliarie (attrezzature, utensili, eventuale manodopera) Attributi: ogni centro di lavoro è caratterizzato da: costi orari macchina e manodopera % costi indiretti sul costo della risorsa primaria calendario di attività (giorni lavorativi, turni giornalieri) 18

19 Centro di lavoro Modello di fabbrica: i centri di lavoro realizzano una partizione della fabbrica Partizione molto fine: ogni centro di lavoro coincide con la risorsa primaria - precisa conoscenza di tempi e costi - difficoltà nella pianificazione perché l attribuzione di una fase ad un centro di lavoro è rigida Partizione poco fine: ogni centro di lavoro coincide con l intero reparto - carico di lavoro di reparto, pianificazione lasciata al responsabile - definizione approssimativa di tempi e costi Buona pratica: Modellazione fine delle sole risorse critiche come disponibilità o costo 19

20 Ciclo di lavoro Esprime la successione di fasi necessarie per ottenere un composto dai suoi diretti componenti Va definito per ogni parte di produzione Introduce un ordinamento totale implicito tra le fasi Quattro componenti temporali per ogni fase: tempo di attrezzaggio macchina tempo di attrezzaggio manodopera tempo unitario di lavorazione macchina tempo unitario di lavorazione manodopera 20

21 Ciclo di lavoro A B C 2 D Progr Fase Centro Tempi Tempi lavoro macchina manodop. 010 Montaggio B e C AC Montaggio C e D AF Assemblaggio finale LIN Collaudo CKT

22 A Ciclo di lavoro A1 A2 B C C D Parte Progr Fase Centro lavoro Tempi macchina Tempi manodop. A1 010 Montaggio B e C AC Parte Progr Fase Centro Tempi Tempi lavoro macchina manodop. A2 010 Montaggio C e D AF Parte Progr Fase Centro Tempi Tempi lavoro macchina manodop. A 010 Assemblaggio LIN Collaudo CKT

23 Flow-chart per calcolo tempi Operations Inspection Transportation D Delay Storage 23

24 Flow-chart per calcolo tempi Date: Analyst: TLR Location: Graves Mountain Process: Apple Sauce Step Operation Transport Inspect Delay Storage Description of process Time (min) Distance (feet) 1 2 Unload apples from truck Move to inspection station ft 3 Weigh, inspect, sort 30 4 Move to storage 50 ft 5 Wait until needed Move to peeler 20 ft 7 Apples peeled and cored 15 8 Soak in water until needed 20 9 Place in conveyor 5 10 Move to mixing area 20 ft 11 Weigh, inspect, sort 30 Page 1 0f 3 Total ft 24

25 Distinta costi Esprime la struttura di valorizzazione di una parte di produzione a partire da: costi di parti di acquisto costi orari di macchine e manodopera % costi indiretti Costi diretti: costi di manodopera Costi indiretti: costi di uso delle macchine materiali di consumo energia costi di attività ausiliarie (manutenzione) costi di lavorazioni esterne 25

26 Distinta costi Roll-up: si calcola il costo delle parti in ordine decrescente di livello minimo Costo di una fase: somma dei tempi di macchina e manodopera moltiplicati per il costo orario relativo (c/lavoro) Costo di lavorazione di una parte: somma dei costi delle fasi del suo ciclo Costo di una parte: somma dei costi di acquisto, dei costi di lavorazione e dei costi indiretti This level + Lower levels:i costi di ogni parte sono rappresentati in due modi: costi relativi ai componenti diretti e costi relativi a livelli inferiori 26

27 Distinta costi A Costo di A: TLP TLL TLO LLP LLL LLO B TLP C Costo di C: TLP TLL TLO LLP LLL LLO TLP: costo acquisto TL TLL: costo lavorazione TL TLO: costo indiretto TL D TLP LLP: costo di acquisto LL LLL: costo lavorazione LL LLO: costo indiretto LL E Costo di E: TLP TLL TLO F TLP G TLP 27

28 Distinta base Costi parti di acquisto (Euro) Bicicletta Tubo sup Telaio Tubo obl Tubo sup Scafo Tubo obl Imbottitura Forcella Vite 2 -- Sella ---- Scafo ---- Imbottitura -- Vite 4 qtà legame Centri di lavoro C/ora Mdo C/ora Mac %indiretti ASS Assemblaggio % STR Stressaggio % TES Testing % Lotto riferimento: Cicli di lavoro 10 pezzi (tempi espressi in ore) Bicicletta Operaz Descr C/lavoro TassMdo TlavMdo TassMac TlavMac Ttot Lav OP1 Assemblaggio ASS 0,3 0,4 0,4 0,6 11,6 OP2 Testing TES 0,2 0,2 0,2 0,4 12,8 Telaio Operaz Descr C/lavoro TassMdo TlavMdo TassMac TlavMac OP1 Assemblaggio ASS 0,4 0,5 0,5 0,8 14,9 OP2 Stressaggio STR 0,3 0,4 0,2 0,5 11,7 Sella Operaz Descr C/lavoro TassMdo TlavMdo TassMac TlavMac OP1 Assemblaggio ASS 0,1 0,2 0,1 0,3 5,6 OP2 Testing STR 0,1 0,2 0,1 0,2 8,4 Costo SELLA 31,3 TLP 15,0 * somma costo componenti diretti TLL 14,0 * somma costo ciclo Sella TLO 2,2 * overhead calcolato su ciascuna operazione Costo TELAIO 65,4 TLP 35,0 * somma costo componenti diretti TLL 26,6 * somma costo ciclo Sella TLO 3,8 * overhead calcolato su ciascuna operazione Costo BICICLETTA 132,7 TLP 8,0 * somma costo componenti diretti TLL 24,4 * somma costo ciclo Bicicletta TLO 3,7 * overhead calcolato su ciascuna operazione LLP 50,0 * somma TLP componenti diretti LLL 40,6 * somma TLL componenti diretti LLO 6,1 * somma TLO componenti diretti 28