Prodotto: Innovazione, Progettazione e Fabbricazione

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1 Prodotto: Innovazione, Progettazione e Fabbricazione

2 Ciclo di vita di un sistema produttivo

3 La forma delle cose che verranno

4 Il ciclo di vita di un prodotto La progettazione di un prodotto, e di conseguenza il suo processo produttivo, dipende dalla fase nella quale si trova l evoluzione del suo ciclo di vita. Questa consente di valutare l entità del suo tasso di innovazione e quindi stabilire il valore degli investimenti da effettuare sul processo di produzione.

5 Il concetto di ciclo di vita del prodotto può essere utilizzato per analizzare: Una categoria di prodotti (liquori) Un tipo di prodotto (liquori chiari) Un prodotto (vodka) Una marca (Smirnoff)

6 Il tasso di innovazione di un prodotto e il contenuto tecnologico del suo processo dipendono, nel tempo, dalle sue fasi di sviluppo

7 Fase di sviluppo La fase di sviluppo si distingue in: 1. Fase fluida 2. Fase di transizione 3. Fase statica

8 1. La fase fluida Periodo di lancio del prodotto sul mercato. Tasso innovativo e contenuto tecnologico risultano alti mentre gli investimenti per processo di produzione e per le attrezzature risultano bassi (vengono utilizzate al meglio le attrezzature esistenti)

9 2. La fase di transizione Il prodotto, già lanciato sul mercato, ha ridotto il suo tasso di innovazione raggiungendo una certa stabilità progettuale. Cresce il contenuto tecnologico degli investimenti per il processo (automazione) al fine di aumentare la produzione (lavorazione in serie)

10 3. La fase statica Il prodotto non riuscendo più ad evolversi ha esaurito tutte le sue capacità di soddisfare i nuovi bisogni, sempre in evoluzione, sul mercato.

11 Perché ha importanza conoscere il ciclo di vita di un sistema produttivo? Per l azienda la conoscenza di capire in quale fase evolutiva si trovi il prodotto è fondamentale al fine di effettuare delle corrette scelte di investimento relativamente al suo processo produttivo.

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13 Ciclo di vita di un prodotto: strategie Introduzione Crescita Maturità Declino Prodotto Offrire un prodotto base Offrire estensioni del prodotto, nuovi servizi e garanzie Diversificare le marche e i modelli Eliminare i prodotti deboli Prezzo Addebitare un costo superiore Stabilire il prezzo per la penetrazione del mercato Stabilire il prezzo in base ai concorrenti Ridurre i prezzi Distribuzione Costruire una distribuzione selettiva Costruire una distribuzione intensiva Costruire una distribuzione molto intensiva Eliminare i punti di vendita non di profitto Pubblicità Costruire la conoscenza del prodotto Costruire la conoscenza e l interesse nel mercato di massa Porre l accento sulle differenze e i benefici della marca Ridurre il livello necessario per mantenere la fedeltà dello zoccolo duro Promozione delle vendite Uso di nuove promozioni per favorire la prova Ridurre le promozioni Aumentare le promozioni per incoraggiare il cambio di marca Ridurre il livello al minimo

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20 Fasi di progettazione

21 La progettazione di un prodotto si considera articolata in due fasi: 1. Fase preliminare 2. Fase finale

22 1. La Fase preliminare In questa fase si individuano: Tutte le possibili soluzioni congruenti con le caratteristiche del prodotto assegnate in sede di definizione del prodotto stesso; Affidabilità del prodotto ossia la frequenza di guasto dei componenti; Difficoltà di manutenzione e revisione; Durata del prodotto ossia l intervallo di tempo entro il quale deve garantire le prestazioni standard desiderate.

23 2. Fase finale Durante la fase finale vengono allestiti i prototipi del prodotto al fine di: provare i processi produttivi; analizzare le difficoltà riscontrate durante il processo di produzione; verificare la corrispondenza fra caratteristiche richieste dal progetto e prodotto ottenuto. Dai dati rilevati dalla sperimentazione dei prototipi si procede alle eventuali modifiche che saranno sempre tali da minimizzare il costo del prodotto.

24 Scelta del processo di fabbricazione

25 Fattori che influenzano la scelta del processo di produzione I principali fattori sono quelli che condizionano la potenzialità degli impianti di produzione ossia: domanda prevista; standardizzazione dei componenti; ritmo di produzione; ripetitività dei cicli delle singole operazioni di lavoro; difficoltà di lavorazione. La scelta dipende inoltre da: fattori economici (investimenti fissi di capitale, costi di esercizio e costi unitari di fabbricazione); fattori tecnici (flessibilità e grado di qualificazione della manodopera).

26 I tipi di processo Il processo produttivo può essere: Continuo (grandissima serie); Ripetitivo (grande serie); Discontinuo (lotti ripetuti); Occasionale (a lotti).

27 Relazione fra processo e produzione Produzione Processo A lotti A lotti ripetibili Grande serie Grandissima serie Continuo Penne e matite Ripetitivo Auto utilitarie Discontinuo Auto sportive Occasionale Aziende navali

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29 Tipologie di automazione

30 Computer Aided Manufacturing

31 Machining Centers (MC) Centri di lavoro polifunzionali che prevedono, oltre al controllo automatico della macchina, anche il cambio automatico dell utensile o delle attrezzature

32 Industrial Robots (IR) Robot (ISO TR 8373): manipolatore con più gradi di libertà, governato automaticamente, riprogrammabile, multiscopo, fisso sul posso o mobile, utilizzabile in applicazioni di automazione industriale. Utilizzati inizialmente solo in attività nocive all uomo, sono stati in seguito introdotti in tutti i processi.

33 Flexible Manufactuting Systems (FMS) I sistemi flessibili integrano le caratteristiche dei centri di lavoro e quelle dei robot industriali con i sistemi di movimentazione automatica (MA). FMS = MC + IR + MA Consentono: produzione in piccoli lotti a costi contenuti; produzioni variabili in funzione della domanda; diversi tipi di produzione.

34 Computer Integrated Manufacturing (CIM) Settore dell area CAM di complessa tecnologia che persegue la completa integrazione tra processo ed informazione consentendo di stabilire un dialogo tra calcolatori di processo (che guidano le informazioni) e quelli gestionali (che li elaborano).

35 CIM e la fabbrica automatica La completa integrazione consente, ad esempio, che informazioni commerciali relative alla vendita di un prodotto siano comunicate al processo produttivo che varia la quantità di produzione in funzione della domanda realizzando la così detta fabbrica automatica (factory automation).

36 Il ciclo di fabbricazione La progettazione di un prodottosi conclude con la messa a punto del ciclo di fabbricazione che definisce il flusso della materia prima e dei componenti all interno del sistema produttivo

37 un esempio di ciclo di fabbricazione Al fine della produzione di un cambio di velocità è necessario disporre: cicli di lavorazione che descrivono, per ogni componente: - la materia prima da trasformare; - macchine ed attrezzature necessarie per operare la trasformazione; - le trasformazioni che la materia prima dovrà subire; - durata del processo di trasformazione. diagramma di flusso indicante tutti i passaggi previsti dal processo di trasformazione a partire dal magazzino (pezzi grezzi o semilavorati) sino a quello dei prodotti finiti; cicli di assemblaggio che descrivono la successione di operazioni da porre in atto nel montaggio dei singoli particolari; disegni complessivi esplosi dei prodotti da montare.

38 Criteri di scelta del livello di automazione

39 La scelta del tipo di macchine (o attrezzature) può avvenire in due casi: realizzazione di nuovo stabilimento; sostituzione di quelle esistenti in uno stabilimento preesistente.

40 La scelta del macchinario e/o dell impianto La scelta va effettuata tenendo in considerazione: velocità e qualità di produzione; facilità e sicurezza d uso; tipologia di manodopera richiesta; flessibilità; tempi necessari all attrezzaggio facilità e frequenza di manutenzione verifica rischio di obsolescenza costo delle diverse soluzioni

41 Individuazione del livello di automazione L individuazione del livello di automazione comporta l analisi tra: macchine flessibili (macchina molto flessibile equivale a produttività bassa e viceversa); macchine specializzate Normalmente, nella realizzazione di un impianto si adottano soluzioni miste.

42 Il livello di automazione può essere finalizzato : allo sviluppo di processi di fabbricazione automatica comprendenti: il processo, il suo controllo e la sua regolazione; a processi di supervisione dei cicli di lavoro (sostituzione del controllo umano): in tal caso le procedure di controllo riguarderanno sia i componenti fisici (macchine, attrezzature, mezzi di trasporto, ecc.) che l organizzazione dell impianto.

43 Macchina tradizionale o macchina a controllo numerico? A volte ci si trova nelle condizioni di scegliere tra due o più macchine, od impianti, aventi caratteristiche tecniche tali da consentire ugualmente la costruzione dello stesso prodotto con uguale grado di qualità.

44 Facciamo un esempio Per la determinazione del numero limite di particolari al di sotto del quale risulta conveniente l utilizzo della macchina tradizionale e al di sopra del quale la macchina a controllo numerico, i fattori che vengono presi in considerazione sono: tempo; costo.

45 consideriamo questo caso Caratteristiche produttive di due macchine Tempi (min) e costi (euro) Macchina tradizionale Macchina CNC Tempo macchina T m 2,80 1,35 Tempo operaio T o 3,15 0,80 Tempo preparazione T p 30,00 120,00 Costo orario C 26,00 42,00 Tempi totali operazione (min) Per 10 particolari 89,50 141,50 Per 50 particolari 327,50 227,50 Per 100 particolari 625,00 335,00 Costi totali operazione (euro) Per 10 particolari 38,78 99,05 Per 50 particolari 141,91 159,25 Per 100 particolari 275,20 234,50 In grassetto le situazioni do convenienza

46 Scelta in funzione del tempo - Si calcola il tempo di produzione totale di n particolari per entrambe le macchine: T t =T p + n t (T m + T o ) T t =T p + n t (T m + T o ) - Si eguagliano fra loro: T t = T t T p + n t (T m + T o ) = T p + n t (T m + T o ) - Si ricava n t (numero limite di particolari) in funzione del fattore tempo: n t = (T p + T p ) / [(T m + T o ) - (T m + T o )] n t = 23,68 particolari al di sotto di questo numero di particolari risulta conveniente l utilizzo della macchina tradizionale; al di sopra la macchina a controllo numerico.

47 700,00 600,00 Macchina tradizionale Tempi totali operazione (min) 500,00 400,00 300,00 200,00 100,00 Macchina CNC Macchina tradizionale Macchina tradizionale Macchina CNC Macchina CNC 0, Numero particolari Macchina tradizionale Macchina CNC

48 Scelta in funzione del costo - Si calcola il costo totale di produzione per le due macchine: C t =C /60 [T p + n c (T m + T o ) C t =C /60 [T p + n c (T m + T o ) -Si uguagliano i costi totali di produzione con le due macchine C t = C t C /60 [T p + n c (T m + T o ) = C /60 [T p + n c (T m + T o ) -Si calcola n c (valore del numero limite di particolari in funzione del fattore costo): n t = particolari al di sotto di questo numero di particolari risulta conveniente l utilizzo della macchina tradizionale; al di sopra la macchina a controllo numerico

49 300 Macchina tradizionale Costi totali operazione (euro) Macchina CNC Macchina tradizionale Macchina CNC Macchina tradizionale Macchina CNC Numero di particolari Macchina tradizionale Macchina CNC

50 riassumendo Se si considera il fattore tempo per un numero di particolari inferiore a 23,68 è conveniente la macchina tradizionale al di sopra di tale numero la macchina CNC; Se si considera il fattore costo per un numero di particolari inferiore a è conveniente la macchina tradizionale al di sopra di tale numero la macchina CNC;

51 Nel caso di scelta fra due linee di produzione, manuale ed automatica, il problema diventa più complesso in quanto aumentano le variabili da considerare, ma la procedura di soluzione rimane la stessa.

52 Piano di produzione

53 Il piano di produzione Per piano di produzione si intende l insieme delle procedure necessarie alla realizzazione di un nuovo prodotto in uno stabilimento che può essere già esistente o da costruire.

54 Problematiche per immissione sul mercato di un nuovo prodotto definizione dell obiettivo da raggiungere; ricerca dei mezzi necessari; attivazione dei mezzi; attuazione delle azioni necessarie a raggiungere l obiettivo; controllo del prodotto ed analisi dei risultati. (H. Le Chatelier)

55 Elementi da individuare per impostare un piano di produzione oggetto della produzione (COSA); in quale periodo produrre ed in quanto tempo bisogna attuare la produzione (QUANDO e IN QUANTO TEMPO); il processo di produzione (COME); il luogo in cui produrre (DOVE).

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57 Tipi di produzione e di processi

58 Cosa si intende per produzione? Per PRODUZIONE s intende l insieme delle lavorazioni, dei controlli, dei montaggi necessari alla realizzazione di un particolare o di un complessivo ossia l insieme delle azioni da compiere per ottenere un prodotto finito

59 La produzione può essere ottenuta: tutta all interno della stessa azienda parte in azienda e parte da aziende esterne tutta da aziende esterne

60 Classificazione dei tipi di produzione (interna e/o esterna all azienda)

61 Una ulteriore classificazione della produzione secondo criteri tecniciorganizzativi continua o intermittente per reparti o in linea per magazzino o per commessa

62 1. Produzione in serie La produzione in serie consiste nel costruire i singoli elementi di un sistema (complessivo), l uno indipendentemente dall altro, assicurandone l intercambiabilità. Indicando con C t il costo totale per il volume di produzione V avremo che il costo unitario del prodotto sarà: C u = C t / V

63 2. Produzione a lotti Per produzione a lotti si intende la fabbricazione di un numero ridotto di esemplari, al limite solo due. La lavorazione a lotti è in genere una lavorazione per commessa.

64 3. Produzione Just in Time Produrre con il metodo Just in Time (JIT) significa essere in grado di soddisfare le richieste di mercato riducendo al minimo le scorte, cioè produrre la quantità giusta al momento giusto. Ciò comporta una organizzazione tale da: rendere superflui i polmoni di materiale (magazzini inter-operazionali); compensare in modo automatico la produzione tra i reparti.

65 Facciamo qualche esempio: 1. Produzione di motori diesel marini: Il numero di esemplari realizzato è ridotto. Si parlerà di produzione a lotti. Se l azienda riceverà commesse dello stesso tipo si parlerà di produzione a lotti ripetibili.

66 2. La produzione di una industria automobilistica può essere differenziata in: autovetture di grossa cilindrata autovetture di media cilindrata autovetture di piccola cilindrata Se il numero di esemplari richiesto dal mercato cresce col diminuire della cilindrata avremo: Tipologia di autovettura Grossa cilindrata Media cilindrata Piccola cilindrata Tipo di produzione Piccola serie Media serie Grande serie

67 3. Produzione di accendini, di penne o di matite. Dato l elevato numero di pezzi richiesti e la continuità della domanda la produzione sarà del tipo a grandissima serie. 4. Produzione di vetture di formula uno: produzione a lotti definiti. 5. Produzione di auto sportive: produzione a piccola serie o a lotti ripetibili.

68 Produzione continua ed intermittente I processi produttivi, siano essi impostati sulla produzione in serie o a lotti, possono essere ulteriormente distinti in funzione della loro attuazione nel tempo in: processi di tipo continuo; processi di tipo intermittente. Ciascuno di essi può essere ancora: a ciclo continuo; a ciclo obbligato.

69 A ciclo continuo A ciclo obbligato Tipo di processo A ciclo intermittente A ciclo libero

70 Processi produttivi di tipo continuo Un processo produttivo si dice continuo quando è destinato ad attuare un solo ciclo di lavorazione per un periodo di tempo indeterminato

71 Vantaggi: costi unitari contenuti; spazio di svolgimento del processo ridotto; trasporti interni dedicati ed ottimizzati; manodopera specifica per le singole operazioni; rendimenti tecnici elevati; controllo standardizzato al tipo di produzione. Svantaggi: scarsa flessibilità del impianto; rischio di interruzione dell intero ciclo produttivo a causa di un solo inconveniente; notevoli costi dell impianto.

72 Processi produttivi di tipo intermittente Un processo produttivo è di tipo intermittente quando si avvale di un impianto predisposto in modo da ottenere la contemporanea fabbricazione di tempi diversi.

73 Vantaggi: elevato grado di elasticità potendo adattare continuamente e qualitativamente il prodotto alle imprevedibili esigenze del mercato; alto grado di saturazione dei macchinari ottenuto attraverso la differenziazione dei prodotti. Svantaggi: diminuzione del grado di economicità; costi più elevati a causa della diminuzione del grado di specializzazione; fabbricazione più lenta; trasporti interni più complessi; controllo più laborioso

74 Produzione per reparti ed in linea

75 Produzione per reparti Cosa è un reparto? Sono definiti reparti quelle zone dell azienda nelle quali si eseguono delle lavorazioni simili (es. tornitura, fresatura, ecc.) I reparti possono essere ubicati in fabbricati diversi o nell ambito di uno stesso capannone con delimitazioni fisse o ideali.

76 Il trasporto dei pezzi da un reparto all altro Per le varie lavorazioni i pezzi dovranno passare da un reparto all altro secondo la sequenza prevista dal cartellino di lavorazione. Nella progettazione del Lay-out (sistemazione dei reparti) si dovrà fare in modo che risultino minimizzati i percorsi più frequenti dei pezzi in modo da ridurre i costi di trasporto

77 Nel trasporto dei pezzi da un reparto all altro si possono seguire se seguenti modalità: trasporto del lotto totale: tutto il lotto viene lavorato in un reparto e poi trasportato in quello successivo; flusso di sottolotti: il lotto complessivo viene suddiviso in sottolotti che possono essere spostati da un reparto all altro appena ultimati.

78 Produzione in linea Si definisce linea di produzione una successione concatenata di posti di lavoro che eseguono una data operazione in un tempo uguale.

79 Ricordiamo che: si definisce Cadenza o Ritmo: tempo che intercorre tra l uscita dalla linea di un pezzo ed il successivo; una linea di produzione viene ottenuta posizionando le macchine occorrenti nella successione con cui sono previste le operazioni nel ciclo; ogni pezzo viene trasferito mediante trasportatori aerei o vie di corsa scorrevoli a rulli.

80 I vantaggi della produzione in linea riduzione delle spese di trasporto; distribuzione del flusso degli elementi fiiti nel tempo.

81 I problemi della produzione in linea Nella programmazione di una produzione in linea si presenta il problema della saturazione delle macchine, cioè la necessità che ciascuna macchina lavori al massimo delle sue capacità produttive (tempo impiegato per la lavorazione = alla cadenza della linea)

82 Produzione per magazzino e per commessa

83 Produzione per magazzino La produzione per magazzino viene effettuata per tutti quei prodotti la cui richiesta di mercato, normalmente medioalta, è determinata con un analisi di previsione.

84 Si possono avere i seguenti tipi di magazzino: materie prime; materiali ausiliari (materiali che servono per la realizzazione del prodotto finito come utensili, lubrificante, ecc.); materiale di consumo (materiali che servono per la gestione dell azienda) semilavorati; prodotti finiti periferici (contengono il prodotto finito ma sono dislocati in corrispondenza dei mercati locali per ridurre i tempi di consegna)

85 Produzione per commessa Si produce per commessa quando si attiva una lavorazione su ordine del cliente non essendo prevedibile né la quantità né il tempo della domanda di mercato (piccola quantità di prodotti atipici)

86 Tipi di lavorazione per commessa Il prodotto base viene fabbricato a fabbisogno o su previsione ma si attende l ordine del cliente per definirlo in modo completo (modelli sofisticati e costosi di autovetture full optional o blindate, macchine utensili per lavorazioni speciali, ecc) il prodotto è già stato progettato in modo definitivo ma si attende l ordine del cliente per attivare la sua produzione (prodotti a catalogo) il prodotto non è stato ancora progettato. L ordine da parte del cliente servirà ad attivare le fasi successive (ricerca, progettazione e realizzazione) il prodotto richiesto è un esemplare unico costruito per la prima volta e, per sua natura, non ripetibile.

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