Ricerca Operativa e Logistica Dott. F.Carrabs e Dott.ssa M.Gentili. Introduzione alla Logistica: Definizioni principali Problemi di decisione

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1 Ricerca Operativa e Logistica Dott. F.Carrabs e Dott.ssa M.Gentili Introduzione alla Logistica: Definizioni principali Problemi di decisione

2 Introduzione La logistica è la disciplina che studia le procedure ed i metodi atti a pianificare e controllare i flussi dei materiali e le relative informazioni nelle imprese produttrici e distributrici di beni, in quelle erogatrici di servizi nonché nelle organizzazioni militari.

3 Nel settore industriale, le attività logistiche sono: 1. Logistica degli approvvigionamenti: - a monte degli impianti produttivi: gestione rifornimenti materie prime e materiali per il piano di produzione 2. Logistica interna: - negli impianti produttivi: ricevimento e stoccaggio materiali, prelievo dal magazzino, movimentazione dei semilavorati fino all imballo dei prodotti finiti 3. Logistica distributiva: - a valle degli impianti produttivi: rifornimento dei punti vendita e/o clienti Introduzione

4 Introduzione Nel settore dei servizi, le attività logistiche sono: 1. Distribuzione di beni (acqua, gas, elettricità, ecc.) 2. Distribuzione della posta; 3. Raccolta rifiuti solidi urbani; 4. Manutenzione di reti (stradali, elettriche, del gas ecc.). Nel settore militare, le attività logistiche sono: 1. Spostamento delle truppe; 2. Rifornimento delle truppe con vettovaglie, armi, munizioni carburanti, medicinali, ecc.

5 Introduzione Le attività logistiche assorbono ingenti risorse finanziare, materiali ed umane ed hanno un profondo impatto sulla redditività e competitività di un impresa. Nei paesi industrializzati l incidenza del costo complessivo delle attività logistiche sul PIL è tra il 10 ed il 15%. In Italia è circa il 12% (Confetra, Confederazione Generale Italiana dei Trasporti e della Logistica) I costi logistici nel settore industriale della produzione di beni: - tra il 5% ed il 20% nell industria alimentare - tra il 10% ed il 12% nell industria meccanica - tra il 5% ed il 6% nell industria farmaceutica Anche nel settore dei servizi i costi logistici sono rilevanti: ad esempio, in Italia la spesa per la raccolta dei rifiuti si aggira intorno ai 3 miliardi di euro l anno. Questi dati spiegano il sempre maggior interesse verso una gestione efficiente della logistica.

6 Vediamo adesso in breve: - Che cosa è un sistema logistico: struttura e funzionamento dei principali sistemi logistici - Principali attività di pianificazione e di gestione di un sistema logistico: - Strategie di Distribuzione - Obiettivi di gestione - Attività di stoccaggio - Trasporto Merci

7 Classificazione dei sistemi logistici I sistemi logistici delle imprese di produzione e di distribuzione si compongono di centri (nodi logistici, facilities ) dove vengono svolte attività di trasformazione, assemblaggio, imballaggio, stoccaggio e vendita. Una rappresentazione schematica dell intero sistema logistico, supply chain o catena logistica, può essere la seguente: Vi si trovano: 1. Fornitori, 2. Impianti di produzione 3. Magazzini principali (Central Distr.Center CDC) 4. Magazzini secondari (Region.Distr.Center RDC) 5. Punti di domanda (tipicamente rappresentati dai rivenditori).

8 Classificazione dei sistemi logistici Un sistema completo comprendente tutte le attività, dall approvvigionamento dei materiali fino alla distribuzione dei prodotti finiti è detto catena logistica (supply chain). I sistemi Logistici si possono classificare in base al livello di integrazione verticale: 1. Sistema integrato verticalmente. Tutte le componenti del sistema logistico appartengono e sono gestite da un unica entità 2. Sistema non integrato verticalmente (Outsourcing). L impresa produttrice delega ad altri soggetti alcune (o tutte) le attività logistiche (trasporto, imballaggio e personalizzazione dei prodotti, immagazzinamento, controlli di qualità, ecc.)

9 Classificazione dei sistemi logistici Questo fenomeno (outsourcing) è reso possibile dall esistenza di aziende specializzate nelle suddette funzioni (produttori d i componenti, spedizionieri, imprese commerciali, ecc.), che offrono i loro servizi ad una molteplicità di imprese clienti, conseguendo così economie di scala. Le ragioni che stanno alla base di un allontanamento dal modello integrato sono, in generale, le seguenti: 1. l esigenza di specializzarsi nei processi di trasformazione che rappresentano il cuore dell attività di un azienda manifatturiera; 2. la necessità di limitare gli investimenti legati alla disponibilità di magazzini, veicoli, personale, richiesti per lo svolgimento di attività non strategiche 3. la possibilità di abbattere i costi relativi alle attività logistiche, acquistandole da operatori specializzati che le esercitano secondo un migliore rapporto efficacia-efficienza.

10 Classificazione dei sistemi logistici I sistemi Logistici si possono classificare anche in base ala relazione tra domanda del prodotto e produzione del bene stesso: 3. Sistemi su commessa (pull, make-to-order). I prodotti vengono realizzati solo quando sono richiesti. Gli ordini dei clienti influenzano il piano di produzione e quest ultimo determina il fabbisogno di materiali e componenti degli impianti di trasformazione e assemblaggio. 4. Sistemi su base magazzino (push, make-to-stock). Il piano di produzione si basa su previsioni della domanda. Le informazioni provenienti dal mercato (domande rilevate in passato, indagini di mercato, ecc.) sono impiegate per prevedere la domanda futura.

11 Canali Di Distribuzione Occorre distinguere tra a) clienti consumatori e b) clienti industriali. a) Nel caso di clienti consumatori si distinguono quattro possibili canali: 1) Consumatore rifornito direttamente dal produttore (vendita porta a porta, fiere di prodotti ortofrutticoli ) 2) I prodotti sono venduti ai dettaglianti (retailers) e successivamente ai consumatori finali 3) I dettaglianti sono riforniti dai grossisti (wholesalers) quando ogni punto vendita necessità di piccoli lotti di numerosi prodotti 4) Le imprese produttrici si fanno rappresentare presso i grossisti da agenti (spesso nel settore alimentare ed abbigliamento)

12 Canali Di Distribuzione b) Nel caso di clienti industriali si distinguono tre possibili canali:

13 Canali Di Distribuzione Ogni intermediario contribuisce a far aumentare il costo finale del bene Esempio nel settore degli elettrodomestici: Se il sistema logistico è integrato verticalmente a valle dei processi produttivi, l impresa produttrice si assume l onere di gestione della distribuzione con propri magazzini, mezzi di trasporto ed equipaggi. In caso contrario, alcune o tutte le attività logistiche sono svolte da altri soggetti come, ad esempio, i grossisti, gli spedizionieri ed i gestori di magazzini pubblici.

14 Obiettivi di Gestione Compito della gestione logistica è seguire il flusso di tutti i materiali che attraversano i nodi logistici dai fornitori ai clienti per effettuarne una gestione integrata finalizzata al soddisfacimento del cliente minimizzando però i costi totali di gestione. Rientriamo quindi nei concetti dell analisi multi obiettivo dove si vogliono ottimizzare contemporaneamente più obiettivi (a volte contrastanti).

15 Obiettivi di Gestione Qualitativamente la relazione tra costo totale di gestione logistica e volume (ricavi) delle vendite in funzione del livello di servizio è la seguente: La relazione funzionale tra ricavi vendite e livello di servizio è di difficile determinazione, tuttavia il profitto massimo si realizza per valori elevati del livello di servizio (ma inferiori al massimo) Nella pratica si preferisce selezionare l alternativa a costo minimo che garantisce un prestabilito livello di servizio

16 Obiettivi di Gestione Nella gestione di un sistema logistico occorre tener conto di tre aspetti 1. Livello di servizio fornito al cliente Grado di soddisfazione complessivo del cliente 2. Capitale investito Risorse finanziarie sotto forma di immobili, attrezzature 3. Costo di esercizio Risorse finanziarie consumate per lo svolgimento delle attività logistiche Il livello di servizio ha un ruolo preminente soprattutto nei mercati caratterizzati da prodotti omogenei e di basso valore unitario, dove la competizione tra le imprese riguarda soprattutto la modalità di distribuzione.

17 Livello di Servizio: Tempo di fornitura Il tempo di fornitura (order-cycle time) è un buon indicatore del livello di servizio. Il tempo di fornitura è il tempo che intercorre tra l emissione di un ordine di acquisto e la consegna della merce. Supponiamo che la rete distributiva sia costituita da magazzini principali (CDCs) e secondari (RDCs). Se il bene ordinato è disponibile nel RDC la consegna è celere; In caso contrario occorre anche attendere che il RDC si rifornisca dal CDC. Se inoltre anche il CDC non dispone del bene occorre attendere che questo venga prodotto Il tempo di fornitura pertanto è una variabile aleatoria (multimodale). Il tempo di fornitura può essere ridotto con opportune procedure (priorità) e grazie all impiego delle tecnologie informatiche e telematiche (ICT).

18 Costi: Stoccaggio delle Merci Le scorte (inventory) sono merci temporaneamente inutilizzate in un punto della catena logistica: Scorte di lavorazione (work-in-process, WIP) Prodotti finiti stoccati presso un magazzino Scorte viaggianti (in-transit inventory) Costi delle scorte: Capitale immobilizzato Costi fissi per la struttura Costi di movimentazione delle merci Costi del personale Motivazioni per avere le scorte: Contenimento costi Contenimento tempi di fornitura Protezione contro l aleatorietà della domanda e dei tempi di trasporto Disponibilità di prodotti stagionali Speculazione

19 Costi: Trasporto Merci Il servizio di trasporto merci (freight transportation) ha lo scopo di ridurre il costo dei beni sul mercato perché: Consente di raggiungere mercati lontani e quindi, incentivando la produzione, permette di utilizzare economie di scala dei processi produttivi ( con l impiego di impianti automatizzati e di forza lavoro specializzata); Stimola la competizione (le imprese locali si trovano a dovere competere con imprese straniere) con conseguenti vantaggi per il consumatore; Rende disponibili beni deperibili in ampi mercati; Tuttavia le attività di trasporto incidono fortemente sul costo finale e sul livello di servizio, pertanto la loro pianificazione e il loro controllo hanno un ruolo importante.

20 Costi: Trasporto Merci Principali aspetti del trasporto merci: 1. Unità di carico bancale (pallet) Container. 2. Operazioni di trasporto: Con unico vettore (door-to-door) Multi-vettore. 3. Modalità di trasporto: Trasporto ferroviario: economico relativamente lento poco affidabile; Trasporto su gomma (Autotrasporto) Trasporto aereo Trasporto marittimo Trasporto in condotta (pipeline).

21 I modi di trasporto si differenziano per almeno 3 caratteristiche: Costo Tempo di consegna Capacità

22 Trasporto Merci Costi di trasporto: Ammortamento, manutenzione, assicurazione veicoli Retribuzione equipaggi Carburante Operazioni di carico e scarico Trasporto aereo > su gomma > su ferro > via mare Tempi di consegna: Durata del trasferimento di merci dall origine alla destinazione, comprensivo dei vari tempi di trasferimento nel caso di trasporto multivettore

23 Trasporto Merci Costi di trasporto: Ammortamento, manutenzione, assicurazione veicoli Retribuzione equipaggi Carburante Operazioni di carico e scarico Trasporto aereo > su gomma > su ferro > via mare Tempi di transito: Comprensivo dei vari tempi di trasferimento nel caso di trasporto multi-vettore

24 Aspetti decisionali Poiché la gestione logistica considera gli aspetti di pianificazione, implementazione e controllo della rete logistica, questa coinvolge un gran numero di attività decisionali di tipo: - strategico - tattico - operativo

25 Aspetti decisionali Decisioni chiave di tipo strategico sono scelte di lungo periodo e riguardano la definizione della struttura del sistema e l acquisizione di risorse che richiedono cospicui investimenti: Determinare il numero di magazzini Determinare la localizzazione di ogni magazzino Determinare la dimensione di ogni magazzino Allocare spazio per i vari prodotti in un magazzino Determinare come allocare i clienti ai magazzini Assumendo note e non modificabili le localizzazione degli impianti e dei clienti. Obiettivo: Minimizzare il costo annuale dell intero sistema (produzione, acquisto materiali, gestione scorte, gestione impianti, trasporto). Trade-off Bilanciare i costi di apertura di nuovi magazzini con il vantaggio di essere più vicino ai clienti.

26 Decisioni chiave di tipo tattico: Allocazione della domanda ai nodi logistici Allocazione di veicoli ai collegamenti tra i nodi logistici Definizione di un opportuna politica di inventario Decisioni chiave di tipo operativo: Aspetti decisionali Definizione di piani di lavoro settimanali o quotidiani Approvvigionamento dei centri di distribuzione Consegne dei prodotti finiti ai vari clienti Spesso queste scelte possono avvenire in tempo reale modificando dinamicamente i piani di lavoro sulla base degli ordini dei clienti e di altre informazioni che si rendono disponibili.

27 Principali aree di intervento Localizzazione dei nodi logistici Localizzazione e Dimensionamento degli Impianti di Produzione Localizzazione e Dimensionamento dei Centri di Distribuzione Localizzazione e Dimensionamento di Reti TLC Pianificazione della Produzione Determinazione quantità da produrre e periodi produttivi Allocazione del budget ai progetti (Zaino Portfolio management ) Gestione delle Scorte Determinazione della dimensione ottimale delle scorte Gestione fisica del magazzino Pianificazione della Distribuzione Dimensionamento delle flotte ( VRP ) Strategie di Routing (Trasporto) e TSP

28 STRATEGIE DI LOCALIZZAZIONE: LOCALIZZAZIONE DEI NODI LOGISTICI Decisioni di localizzazione (1/6) Le decisioni di localizzazione (location) rientrano nell ambito della programmazione a medio o a lungo periodo. Mirano a stabilire la tipologia, l ubicazione e le dimensioni di nuovi nodi logistici, nonché la dismissione, lo spostamento e/o il ridimensionamento di eventuali nodi preesistenti.

29 STRATEGIE DI LOCALIZZAZIONE: LOCALIZZAZIONE DEI NODI LOGISTICI Decisioni di localizzazione (2/6) Obiettivo: minimizzazione del costo logistico totale, relativo ad un orizzonte temporale prestabilito, espresso dalla somma di: costi associati alle attività dei nodi (costi di produzione, di stoccaggio, ecc.); costi di trasporto tra i nodi e dai nodi ai clienti (e/o viceversa). Vincoli più comuni: dimensione massima dei nodi nei diversi siti; minimo livello di servizio logistico assicurato ai clienti.

30 STRATEGIE DI LOCALIZZAZIONE: LOCALIZZAZIONE DEI NODI LOGISTICI Decisioni di localizzazione (3/6) Si presentano: in caso di realizzazione di un sistema logistico ex novo ; in caso di ristrutturazione di sistemi logistici preesistenti, in seguito a variazioni della struttura dei costi e/o del volume, della distribuzione spaziale e/o delle caratteristiche tipologiche della domanda.

31 STRATEGIE DI LOCALIZZAZIONE: LOCALIZZAZIONE DEI NODI LOGISTICI Decisioni di localizzazione (4/6) Richiedono cospicui investimenti qualora i nodi logistici vadano acquisiti o realizzati; in tal caso sono difficilmente reversibili nel medio e nel breve periodo. Sono inscindibili dalle decisioni di allocazione della domanda ai nodi logistici.

32 STRATEGIE DI LOCALIZZAZIONE: LOCALIZZAZIONE DEI NODI LOGISTICI Decisioni di localizzazione (5/6) Esempio In un sistema di distribuzione a due livelli, l apertura di un nuovo RDC può rendere necessaria una revisione dei distretti di vendita ed essere accompagnata da una diversa allocazione degli RDC ai CDC e dei CDC agli impianti di produzione. Per questo motivo i problemi di localizzazione sono talvolta indicati come modelli di localizzazione-allocazione.

33 STRATEGIE DI LOCALIZZAZIONE: LOCALIZZAZIONE DEI NODI LOGISTICI Decisioni di localizzazione (6/6) Ad esse possono corrispondere variazioni del volume e delle caratteristiche della domanda totale. Ad esempio, l apertura di un nuovo RDC può portare all acquisizione di clienti che in precedenza non potevano essere serviti con un adeguato livello di servizio perché troppo distanti.

34 STRATEGIE DI LOCALIZZAZIONE: LOCALIZZAZIONE DEI NODI LOGISTICI Aspetti Modellistici Fattori Dominanti nelle Scelte Numero di Nodi Logistici Orizzonte di Pianificazione Omogeneità dei Flussi Materiali Tipologia dei Nodi Logistici Discretizzazione delle Scelte Flussi Materiali in Ingresso e in Uscita ai Nodi Logistici Frazionabilità della Domanda Grado di Aggregazione dei Dati Modalità di Trasporto

35 STRATEGIE DI LOCALIZZAZIONE: LOCALIZZAZIONE DEI NODI LOGISTICI Fattori Dominanti nelle Scelte Nel caso di impianti o di centri di distribuzione, sono i fattori economici a dominare. Nella localizzazione dei dettaglianti il fattore critico è il costo del sito meno il guadagno. Per un nodo logistico di servizio pubblico (ospedale, banca, ecc.), l accessibilità è il fattore primario di localizzazione.

36 STRATEGIE DI LOCALIZZAZIONE: LOCALIZZAZIONE DEI NODI LOGISTICI Numero di Nodi Logistici Localizzare un singolo nodo logistico evita il bisogno di considerare aspetti tra loro competitivi: - suddivisione della domanda tra i nodi logistici, - effetti di consolidamento delle merci in stock, - costi dei nodi logistici. I costi di trasporto sono di primaria importanza. In altri termini, localizzare un singolo nodo logistico è più semplice!

37 STRATEGIE DI LOCALIZZAZIONE: LOCALIZZAZIONE DEI NODI LOGISTICI Orizzonte di Pianificazione Problemi monoperiodali: la decisione di localizzazione viene attuata all inizio dell orizzonte di pianificazione (ad esempio, un quinquennio) sulla base dell andamento previsto della domanda e dei costi. Problemi multiperiodali: occorre stabilire, all inizio dell orizzonte di pianificazione, una successione di modifiche all assetto del sistema logistico da realizzarsi in corrispondenza di istanti di tempo successivi.

38 STRATEGIE DI LOCALIZZAZIONE: LOCALIZZAZIONE DEI NODI LOGISTICI Omogeneità dei Flussi Materiali Modelli a singolo prodotto (single-commodity): si ipotizza l esistenza di un flusso omogeneo di materiali nel sistema logistico. Modelli multi-prodotto (multi-commodity): si considera una molteplicità di prodotti, diversi per costo o per natura (ad esempio, componenti e prodotti finiti). In questo caso, a ciascuna classe di prodotti simili è associato un insieme di variabili decisionali che ne descrivono la produzione, lo stoccaggio e/o il trasporto.

39 STRATEGIE DI LOCALIZZAZIONE: LOCALIZZAZIONE DEI NODI LOGISTICI Tipologia dei Nodi Logistici Problemi mono-tipo: la decisione di localizzazione riguarda un solo tipo di nodi logistici (ad esempio, soltanto gli RDC). Problemi multi-tipo: occorre localizzare due o più tipi di nodi (ad esempio, i CDC e gli RDC).

40 STRATEGIE DI LOCALIZZAZIONE: LOCALIZZAZIONE DEI NODI LOGISTICI Discretizzazione delle Scelte Problemi continui: si esplorano possibili localizzazione in uno spazio continuo. Problemi discreti: le decisioni di localizzazione comportano la selezione dei nodi logistici da una lista di possibili scelte che sono state precedentemente identificate per la loro ragionevolezza (casi più comuni)

41 STRATEGIE DI LOCALIZZAZIONE: LOCALIZZAZIONE DEI NODI LOGISTICI Flussi Materiali in Ingresso e in Uscita ai Nodi (1/3) Nei sistemi logistici più complessi possono esistere flussi materiali tra nodi di uno stesso tipo. Problemi a un livello: gli unici flussi presi in esame sono quelli tra i nodi da localizzare e quelli a valle, oppure tra i nodi a monte e quelli da localizzare. Esempio: localizzazione di impianti per la produzione di beni con un peso o un volume molto minore di quello dei materiali utilizzati.

42 STRATEGIE DI LOCALIZZAZIONE: LOCALIZZAZIONE DEI NODI LOGISTICI Flussi Materiali in Ingresso e in Uscita ai Nodi (2/3) Problemi a due livelli: è indispensabile tenere conto dei flussi materiali tra i nodi da localizzare e quelli a monte e a valle. Esempio: in un sistema logistico costituito da punti di approvvigionamento, impianti di produzione e punti di domanda, la decisione di localizzazione degli impianti può richiedere la valutazione dei flussi materiali dai punti di approvvigionamento agli stabilimenti di produzione e da questi ai punti di domanda.

43 STRATEGIE DI LOCALIZZAZIONE: LOCALIZZAZIONE DEI NODI LOGISTICI Flussi Materiali in Ingresso e in Uscita ai Nodi (3/3) Impianti di Produzione Punti di Approvvigionamento Punti di Domanda Problema di localizzazione mono-tipo a due livelli

44 STRATEGIE DI LOCALIZZAZIONE: LOCALIZZAZIONE DEI NODI LOGISTICI Frazionabilità della Domanda In alcuni sistemi di distribuzione si richiede che la domanda di un cliente sia servita da un unico nodo logistico (per motivi amministrativi e/o contabili), mentre in altri è consentito che essa sia soddisfatta da due o più centri.

45 STRATEGIE DI LOCALIZZAZIONE: LOCALIZZAZIONE DEI NODI LOGISTICI Grado di Aggregazione dei Dati I problemi di localizzazione tipicamente comportano la valutazione di un gran numero di configurazioni di rete. Per gestire la dimensione dei problemi e ottenere una soluzione, talvolta è necessario aggregare i dati. Ad esempio, la localizzazione può corrispondere ad un area geografica grande come una città (non utilizzabile per problemi intra-città, come la localizzazione di dettaglianti). L aggregazione dei dati porta ovviamente della perdita di informazioni e pertanto a degli errori nel processo di decisione.

46 STRATEGIE DI LOCALIZZAZIONE: LOCALIZZAZIONE DEI NODI LOGISTICI Modalità di Trasporto (1/5) Nella maggior parte dei modelli di localizzazione si suppone che i collegamenti tra i nodi del sistema logistico siano diretti. Tale soluzione risulta conveniente se i veicoli viaggiano a pieno carico (trasporto full-load).

47 STRATEGIE DI LOCALIZZAZIONE: LOCALIZZAZIONE DEI NODI LOGISTICI Modalità di Trasporto (2/5) Nella distribuzione o nella raccolta di piccoli carichi, invece, uno stesso veicolo serve generalmente numerosi punti (ad esempio, i dettaglianti di un quartiere). In questo contesto, i costi di trasporto sono determinati dall ordine con il quale i clienti vengono visitati e, quindi, l ubicazione ottimale dei nodi logistici dipende dalle rotte dei veicoli (modelli di location-routing).

48 STRATEGIE DI LOCALIZZAZIONE: LOCALIZZAZIONE DEI NODI LOGISTICI Modalità di Trasporto (3/5) L interdipendenza tra l ubicazione dei nodi logistici e le rotte dei veicoli che effettuano il trasporto è particolarmente forte nei problemi di distribuzione della posta, di raccolta dei rifiuti solidi urbani e di manutenzioni di reti, per i quali gli utenti sono situati in modo quasi continuo lungo i rami di una rete stradale.

49 STRATEGIE DI LOCALIZZAZIONE: LOCALIZZAZIONE DEI NODI LOGISTICI Modalità di Trasporto (4/5) Esempio Si consideri il problema di localizzazione di un centro di distribuzione che deve servire 3 punti di domanda situati nei vertici del triangolo ABC A O B C

50 STRATEGIE DI LOCALIZZAZIONE: LOCALIZZAZIONE DEI NODI LOGISTICI Modalità di Trasporto (5/5) Nell ipotesi che il costo di apertura del centro sia indipendente dal sito, possono presentarsi due casi limite: ciascun cliente richiede un rifornimento a pieno carico: l ubicazione ottimale del centro di distribuzione corrisponde al punto di Steiner O; la somma delle domande dei tre punti è inferiore o uguale alla capacità del veicolo: il centro può essere localizzato in un qualsiasi punto del perimetro del triangolo ABC.