Prestazioni di un magazzino. Magazzini Magazzini Schema a blocchi. per semilavorati interoperazionale. per materie prime terminale

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1 LOGISTICA INDUSTRIALE 1 a.a. 2002/ Magazzini Schema a blocchi Un magazzino (grande/piccolo) può essere rappresentato da un sistema a blocchi 3 Magazzini per materie prime terminale per semilavorati interoperazionale per prodotti finiti terminale Prestazioni di un magazzino minimizzazione dei costi operativi affidabilità e prontezza di risposta In caso di magazzino annesso allo stabilimento è possibile by-passare il magazzino stesso (filosofia della produzione JIT) 2 4 1

2 Dati per la progettazione Dati per la progettazione 1) caratteristiche generali 2) caratteristiche del prodotto 3) unità di carico 4) potenzialità ricettiva 5) entità dei flussi di materiali 6) picking 7) ricevimento merci 8) spedizione 9) servizi ausiliari 1) caratteristiche generali settore merceologico collocazione nella rete logistica tipologia del magazzino (centrale, periferico, centro distributivo, transit point ecc.) localizzazione vincoli urbanistici caratteristiche del fabbricato espansione futura turni lavorativi ecc. 5 6 Dati per la progettazione Dati per la progettazione 2) caratteristiche del prodotto densità durabilità ("shelf life"> deperibilità esigenze di climatizzazione / refrigerazione infiammabilità tossicità aggressività ecc. 3) unità di carico tipo e dimensioni del pallet dimensioni e peso dell'unità di carico dimensioni e peso dei colli numero di colli per pallet ripartizione colli pallettizzati/colli sciolti sovrapponibilità dei cartoni e/o dei pallet ecc. 7 8

3 Dati per la progettazione Dati per la progettazione 4) potenzialità ricettiva numero di voci a magazzino giacenza minima, media, massima (espressa in unità di carico) per voce potenzialità ricettiva richiesta per le diverse classi a differente indice di rotazione previsioni di inserimento / eliminazione di prodotti ecc. 5) entità dei flussi di materiali indice di rotazione delle voci a magazzino ripartizione delle voci in classi a differente indice di rotazione incidenza di ciascuna classe sul flusso complessivo di materiali dimensioni e frequenza dei lotti in arrivo media e punte massime del flusso complessivo giornaliero dei materiali ecc Dati per la progettazione Dati per la progettazione 6) picking caratteristiche degli ordini ordini / giorno incidenza dei prelievi frazionati colli per ordine incidenza percentuale di ordini urgenti ecc. 7) ricevimento merci numero medio e massimo di unità di carico in arrivo per giorno controlli, collaudi o trattamenti richiesti incidenza delle operazioni di ripallettizzazione tipologia degli automezzi in arrivo frequenza di arrivo dei mezzi ecc

4 Dati per la progettazione Dati per la progettazione 8) spedizione tipo di unità di carico usate per la spedizione numero medio e massimo di unità di carico spedite nell'unità di tempo dimensione e portata degli automezzi ripartizione degli ordini per classi dimensionali (in termini di percentuale del carico completo) ripartizione carichi completi / carichi misti incidenza operazioni di pallettizzazione e imballaggio tipologia imballi eventuale controllo doganale entità del flusso dei materiali utilizzati per l'imballaggio 9) servizi ausiliari uffici officina di manutenzione magazzino imballi e materiale pubblicitario pesatura autocarri area di carica per batterie carrelli ecc. ecc Impianto di stoccaggio per unità di carico pallettizzate Parametri caratteristici: selettività: unità accessibili / unità totali potenzialità di movimentazione: unità in transito nell unità di tempo coefficiente di utilizzazione superficiale: unità per m² coefficiente di utilizzazione volumetria: unità per m³ coefficiente di utilizzazione della potenzialità ricettiva Tipologia degli impianti di stoccaggio per unità di carico pallettizzate Catasta Scaffalature drive-in (o drive-through) Scaffalature convenzionali Magazzini a scaffali mobili Magazzini dinamici (live storage) Magazzini dinamici con canali in contropendenza 15 16

5 Catasta Scaffalature drive-in (o drive-through) Scaffalature convenzionali Magazzini a scaffali mobili 19 20

6 Magazzini dinamici (live storage) Magazzini dinamici con canali in contropendenza Riepilogo delle caratteristiche Principali tipi di carrelli elevatori Selettività Rotazione B B catasta, drive in, scaffali mobili A B scaffalature servite da carrelli a forche B A live storage A A scaffalature servite da trasloelevatori a) C. trasportatore a trazione manuale b) C. trasportatore a trazione elettrica c) C. elevatore a contrappeso con caricamento frontale a b c 23 24

7 Principali tipi di carrelli elevatori d) C. elevatore con caricamento frontale, razze d'appoggio anteriori ed operatore in piedi e) come d), ma con operatore seduto f) C. elevatore a montante retrattile, razze d'appoggio anteriori ed operatore in piedi d e Principali tipi di carrelli elevatori d) C. elevatore a forche retrattili, razze d'appoggio anteriori ed operatore in piedi e) C. elevatore trilaterale con razze d'appoggio anteriori f) C.e. per corridoi di limitata ampiezza (narrow aisle stacker), senza sollevamento dell'operatore e con forche telescopiche g h i f Tipologia carrelli secondo la posizione del conducente Mezzi di trasporto con guida a timone Sono a trazione e sollevamento manuali oppure elettrici; nel secondo caso i comandi sono generalmente raggruppati sul timone Figure a, b, c, d, e, g, h, i, j, k, v, w Mezzi di trasporto con guida in piedi Si definiscono tali i mezzi di trasporto che vengono prevalentemente comandati stando in piedi su un'apposita piattaforma Figure f, p, q, r, s, t, u, y Mezzi di trasporto con sedile per il conducente Questi mezzi dispongono di un sedile orientato verso il senso di marcia, o trasversale Figure l, m, n, o 27 28

8 Pos. Portata ed altezza massima di sollevamento relative ad alcuni tipi di carrelli industriali Portata [t] Max alt. sollev. [m] a Carrello transpallet manuale 2 - b Carrello transpallet elettrico a timone 1,2-1,6-2,0 - c Elevatore elettrico a timone 0,25 4,3 (1) d 1,0 7,2 e Elevatore elettrico a montante retrattile 1,6 8,3 f 2,0 9,0 g Elevatore elettrico a 3 ruote (trazione integrale)1,25-1,6 5,8 h Elevatore elettrico a 4 ruote (trazione anteriore)2,5-3,0 6,0 i Carrello di commissionamento in orizzontale 2,0 - (2) l 2,6 (3)(4) m Carrello di commissionamento in verticale 1,0 5,8 n 8,3 o 1,0 6,5 Elevatore-Commissionatore a grande altezza p 1,5 13,0 q 1,25 10,0 Elevatore per scaffali a grande altezza r 1,5 12,9 Note (4)(5)(6) (5)(7) (7) 1) con piattaforma di guida 2) con timone e piattaforma per l'operatore 3) con piattaforma di servizio sollevabile 4) possibilità di guida laterale in corsia 5) cabina operatore sollevabile 6) parte portacarico praticabile o sollevamento supplementare 7) forche girevoli o telescopiche 29 Portata ed altezza massima di sollevamento relative ad alcuni tipi di carrelli industriali a) b) c) d) e) f) g) h) 30 Portata ed altezza massima di sollevamento relative ad alcuni tipi di carrelli industriali Carrello commissionatori i) l) m) n) o) p) q) r) senza possibilità di sollevamento con razze d'appoggio anteriori, per il picking a grande altezza 31 32

9 Principio operativo dei carrelli trilaterali Ampiezza dei corridoi (valori minimi) a) C.elev. a contrappeso con caricamento frontale: 3.5/4.5 m b) C.elev. a forche retrattili, con razze d'appoggio anteriori ed operatore in piedi: 2.5 m c) C.elev. con razze d'appoggio anteriori ed operatore in piedi: 2/2.3m d) C.elev. con carico/scarico laterale ed operatore seduto: 1.5 m e) C.commissionatore con possibilità di sollevamento dell'operatore: 1.2 m Coeff. utilizzazione superficiale Scaffali bifronte / forche retrattili Valutazione per le seguenti tipologie: magazzino a scaffali bifronti con carrelli a forche retrattili magazzino a scaffali bifronti con carrelli trilaterali magazzino a scaffali bifronti con trasloelevatore magazzino live storage Dim. unità di carico 0,80x1,20x1,10 m Dim. posto pallet 1,00x1,30x1,30 m Ampiezza corridoio 2,50 m Dim. modulo unitario 1,00x(1,30+1,25)=2,55 m² H max presa forche 6,50 m Livelli di stoccaggio 6 Altezza scaffalatura (1,3x5+1,1)=7,60 m N.pallets per modulo 6 Coefficiente utilizzazione superficiale 2,35 pallet/m² 35 36

10 Scaffali bifronte / trilaterale Scaffali bifronte / trasloelevatore (a) Dim. unità di carico 0,80x1,20x1,10 m Dim. posto pallet 1,00x1,30x1,30 m Ampiezza corridoio 1,80 m Dim. modulo unitario 1,00x(1,30+0,90)=2,20 m² Dim. unità di carico 0,80x1,20x1,10 m Dim. posto pallet 1,00x1,30x1,30 m Ampiezza corridoio 1,40 m Dim. modulo unitario 1,00x(1,30+0,70)=2,00 m² H max presa forche 11,70 m Livelli di stoccaggio 10 Altezza scaffalatura (1,3x9+1,1)=12,80 m N.pallets per modulo 10 Coefficiente utilizzazione superficiale 4,54 pallet/m² Altezza fabbricato 18 m H max presa forche 15,60 m Livelli di stoccaggio 13 Altezza scaffalatura (1,3x12+1,1)=16,70 m N.pallets per modulo 13 Coefficiente utilizzazione superficiale 6,50 pallet/m² Scaffali bifronte / trasloelevatore (b) Magazzino live storage Dim. unità di carico 0,80x1,20x1,10 m Dim. posto pallet 1,00x1,30x1,30 m Ampiezza corridoio 1,40 m Dim. modulo unitario 1,00x(1,30+0,70)=2,00 m² Dim. unità di carico 0,80x1,20x1,10 m Dim. posto pallet 1,00x1,30x1,30 m Ampiezza corridoio Dim. modulo unitario 1,00x1,30=1,30 m² Altezza fabbricato 14 m H max presa forche 11,70 m Livelli di stoccaggio 10 Altezza scaffalatura (1,3x9+1,1)=12,80 m N.pallets per modulo 10 Altezza fabbricato 18 m 14 m H max presa forche 15,60 m 11,70 m Livelli di stoccaggio Altezza scaffalatura 16,70 m 12,80 m N.pallets per modulo Coefficiente utilizzazione superficiale 5,00 pallet/m² Coefficiente utilizzazione superficiale 10,00 pallet/m² 7,70 pallet/m² 39 40

11 Riepilogo pallets/m² altezza scaffalatura RETRATTILI 2,35 7,60 m TRILATERALI 4,54 12,80 m TRASLOELEVATORI (h 18 m) 6,50 16,70 m TRASLOELEVATORI (h 14 m) 5,00 12,80 m LIVE STORAGE (h 18 m) 10,00 16,70 m LIVE STORAGE (h 14 m) 7,70 12,80 m Criteri di allocazione fisica degli articoli Assegnazione delle singole voci a posizioni fisse del magazzino Assegnazione casuale delle unità di carico alle diverse posizioni del magazzino Suddivisione delle voci in classi e assegnazione di ogni classe ad una zona prefissata (all interno della classe assegnazione casuale) Scaffalature bifronti LAY-OUT Nella progettazione ci poniamo tre quesiti: qual è il lay-out che consente di minimizzare i costi? funzione del sistema di movimentazione e altezza qual è il numero di mezzi di movimentazione, con particolare attenzione ai momenti di punta? funzione del sistema di movimentazione e lay-out quale tipologia di mezzi di movimentazione? funzione dei vincoli planovolumetrici 43 Lay-out longitudinale Lay-out trasversale 44

12 LAY-OUT SISTEMA DI MOVIMENTAZIONE Occorre determinare la durata media dei cicli di prelievo/immissione dipende da: lay-out delle scaffalature allocazione fisica degli articoli caratteristica dei cicli (semplici o combinati) prestazione dei mezzi di movimentazione e relativa modalità operative gestione delle operazioni 45 Tempo ciclo = tempo fisso + tempo variabile 46 Percorso carrello forche retrattili Percorso carrello trilaterale Ciclo semplice Ciclo combinato 47 48

13 Determinazione numero carrelli Determinazione numero carrelli n = numero di corridoi m = numero pallet lungo la scaffalatura j = livelli di stoccaggio Ipotesi: cicli semplici percorsi rettilineari equiprobabilità di accesso a qualsiasi vano punto di carico/scarico al centro del fronte scaffalatura A 49 A Percorso totale medio per la movimentazione delle unità di carico si determina considerando: viaggio per l immissione con ritorno a vuoto viaggio per il prelievo con andata a vuoto n ( 2w + a) m l r = A 4 2 r = n ( 2w + a) + 2 ( 2A + m l) 50 Determinazione numero carrelli Durata del ciclo di movimentazione v t = velocità media di traslazione orizzontale v s = velocità media di sollevamento/discesa (coerenza tra u.m. dei livelli e della velocità!) t f = somma dei tempi fissi (immissione + prelievo) t ( j 1) r 2 d = + + t v v s f Determinazione numero carrelli Numero di carrelli necessario f = pallet movimentati in un anno (o periodo di tempo) y = giorno in un anno (o periodo di tempo) g = ore di funzionamento al giorno d f z = g y 51 52

14 Accesso non equiprobabile z = numero di carrelli complessivo i = zone a differente rotazione d i = durata del ciclo per la i-esima zona f i = unità movimentate nel periodo di tempo appartenenti alla i-esima zona di fi z = g y i 53 Interdipendenza tra lay-out e sistema di movimentazione 54 Confronto tra magazzini - dati Confronto tra magazzini - risultati Potenzialità: Potenzialità di movimentazione: Dimensioni vano pallet: pallets 420 pallets/d 1,3 x 1,3 x 1,6 m carrelli retrattili carrelli trilaterali trasloelevatori ampiezza corridoio [m] velocità sollevamento con carico [m/s] velocità sollevamento senza carico [m/s] velocità discesa con carico [m/s] velocità discesa senza carico [m/s] velocità traslazione con carico [m/s] velocità traslazione senza carico [m/s] tempi fissi di ciclo semplice [s] carrelli retrattili carrelli trilaterali trasloelevatori numero dei corridoi numero livelli scaffalatura larghezza del magazzino [m] profondità del magazzino [m] superficie del magazzino [m²] numero di carrelli necessari grado di saturazione dei carrelli 98% 91% 64% 56

15 Trasloelevatori (magazzini automatizzati) Ciclo semplice/combinato Immissione - prelievo Durata del ciclo combinato Norma F.E.M Potenzialità dei magazzini automatici Definizione di 2 punti P1 (2/3L - 1/5H) P2 (1/5L - 2/3H) 59 60

16 Esempio numerico Confronto tra ciclo semplice e ciclo combinato L = 64,2 m P1 (42,8-3,3) H = 16,34 m P2 (12,8-10,9) v tras max = 2 m/s a tras max = 0,5 m/s² v soll max = 0.5 m/s a soll max = 0,3 m/s² vel. max forcole = 0.5 m/s acc. forcole = 0.3 m/s² tempo ciclo forcole = 12.5 s corsa forcole = 1.14 m traslazione a P1 (oriz di 42,8 m) 29,0 s traslazione da P1 a P2 (oriz di 30,0 m) 22,0 s traslazione da p2 (vert di 10,9 m) 26,5 s 61 CICLO COMBINATO P1 -P2 Carico pallet in testata 12,5 s Sollevamento a P2 26,5 s Controllo vano 1 s Scarico pallet in P2 12,5 s Traslazione da P2 a P1 22 s Stabilizzazione 1 s Carico pallet in P1 12,5 s Traslazione da P1 a testata 29 s Controllo 1 s Scarico pallet in testata 12,5 s Tempi di risposta 6 s TOTALE 136,5 s DOPPIO CICLO SEMPLICE P1 e P2 Carico pallet in testata 12,5 s Sollevamento a P2 26,5 s Controllo vano 1 s Scarico pallet in P2 12,5 s Ritorno in testata 26,5 s Stabilizzazione 1 s Carico pallet in testata 12,5 s Traslazione a P1 29 s Controllo vano 1 s Scarico pallet in P1 12,5 s Ritorno in testata 29 s Stabilizzazione 1 s Tempi di risposta 8 s TOTALE 173 s 62 Coordinate temporali Fattore di forma A) scaffalatura servita da trasloelevatore rappresentata nello SPAZIO B) scaffalatura servita da trasloelevatore rappresentata nel TEMPO La durata del trasferimento del trasloelevatore dal vano S al vano P è pari a max( PQ; SQ) 63 In coordinate temporali si può definire il FATTORE DI FORMA b max( Toriz ) b = max( T ) Si dimostra che la condizione ottimale (minore tempo medio di missione) si ottiene per un fattore di forma pari a b = 1 vert 64

17 Zona a costo nullo Zona a costo nullo Scaffalatura servita da trasloelevatore L'area tratteggiata indica la zona "a costo nullo relativa al punto di prelievo r La zona a costo nullo viene applicata nel caso di cicli combinati Utilizzando la zona a costo nullo il tempo necessario alla movimentazione non subisce variazioni tra ciclo semplice in r e ciclo combinato in t e in r Gestione operativa Gestione operativa a livello progettuale fattore di forma incrementare i cicli combinati andamento dei flussi di materiali gestione operativa dei cicli la lista dei prelievi da effettuare l insieme degli stoccaggi da effettuare l insieme dei vani vuoti disponibili equidistribuzione del carico di lavoro sui vari trasloelevatori equidistribuzione dei prodotti nei corridoi 67 68

18 Politiche elementari di gestione per immissione e prelievo FCFS (First Come First Served) [FIFO] per immissione va bene per il prelievo si possono ottimizzare i cicli avendo a disposizione una lista (statica o dinamica) o garantire il corretto ricambio dei prodotti per definizione vano vuoto COL (Closet Open Location) bisogna rispettare eventuali zone di assegnazione e integrazione per cicli combinati 69 Politiche elementari di gestione Definizione di metodi di tipo euristico algoritmo nearest-neighbour: permette di minimizzare il tempo di passaggio da P1 a P2 (travel between) [valutazione in funzione di una lista di prelievi] integrazione con NO COST ZONE 70 Contenitori di piccole dimensioni Contenitori di piccole dimensioni Sistemi di stoccaggio per contenitori di piccole dimensioni (contenitori standardizzati) picking kitting per evadere gli ordini dei clienti per rifornire linee di assemblaggio picking e kitting = prelievo frazionato Tipo di magazzini impiegati scaffalature magazzini automatici miniload con trasloelevatore magazzini a carosello (orizzontali e verticali) Distinzione fondamentale operatore verso i materiali materiali verso l operatore 71 72

19 Magazzini miniload Magazzini a carosello Scelta del contenitore Magazzini automatici per componenti Caratteristiche del materiale da trasportare Sistema di material handling (per le dimensioni esterne) Utilizzo dello stesso contenitore attraverso le varie fase del processo produttivo Analizzare i collegamenti esterni, in particolare con i fornitori 75 76

20 Ubicazione del magazzino Magazzini centralizzati I magazzini per componenti possono essere suddivisi in: magazzini centralizzati magazzini decentralizzati (materiali stoccati in prossimità dei punti di utilizzo) Vantaggi è sufficiente una sola scorta per ciascun tipo di semilavorato riduzione del capitale circolante riduzione dei costi di gestione del magazzino migliore controllo della disponibilità dei semilavorati l elevato valore del flusso dei materiali concentrato in un solo magazzino rende giustificato l incremento del livello di automazione dell impianto di stoccaggi Magazzini decentralizzati Sistemi di picking Vantaggi collocazione dei materiali in prossimità del punto di utilizzo riduzione dei costi di trasporto riduzione dei tempi di trasporto configurazione del magazzino interoperazionale specializzata per tipo di semilavorato 79 Definizione del tipo di unità oggetto di prelievo Grado di integrazione tra funzione di picking e funzione di stoccaggio Metodologia di prelievo: prelievo per ordine - order picking prelievo per lotti - batch picking (segue fase di sorting) prelievo a zone - zone picking 80

21 Sistemi di picking operatore verso i materiali traslazione solo orizzontale (h max di prelievo 1.75 m) traslazione sia orizzontale sia verticale materiali verso l operatore Dispositivi di prelievo automatici Prelievo automatico di scatole da canali a gravità Picking automatico mediante robot Picking manuale con scaffali a gravità Installazione di uno o più livelli di stoccaggio per unità di carico sulla sommità dello scaffale a gravità Un mezzanino consente un eccellente sfruttamento del volume disponibile Per merce ad alta rotazione, il picking può essere effettuato direttamente dai pallets stoccati in canali a gravità, come in questa struttura a tre livelli (sistemi di questo tipo prevedono generalmente una profondità di stoccaggio di due o tre pallets) 83 Sistema elettronico di indirizzamento PAPERLESS PICKING Schema di sistema di segnalazione degli articoli da prelevare Ci sono tre tipi di pannelli luminosi sullo scaffale: LUCE DI SCAFFALE: provvede ad un primo indirizzamento dell'operatore e si spegne con l'ultimo prelievo relativo allo scaffale PANNELLO DI ZONA: dà il numero dell'ordine da prelevare; nel pannello può essere previsto un pulsante che consente all'operatore di richiedere l'indicazione degli articoli dell'ordine successivo PANNELLO DI CORSIA indica il numero di pezzi da prelevare e, attraverso due pulsanti, permette all'operatore di segnalare l'avvenuto prelievo o l'eventuale carenza/assenza di merce 84

22 Sistema elettronico di indirizzamento Sistema integrato picking/sorting (1) Carrello commissionatore con nastro mobile di scarico dei colli prelevati (2) Linee di accumulo (3) Stazione di identificazione automatica colli (4) Linee di sorting (5) Dispositivo mobile per la raccolta dei colli in uscita dal sorter Material handling Sistema automatico di materials handling per la movimentazione dei contenitori fra le stazioni di picking Oltre alle stazioni di picking manuale, viene utilizzato un commissionatore automatico per pezzi sfusi (A) Picking con trasloelevatore Trasloelevatore per picking con uomo a bordo Ciclo di evasione di un ordine mediante trasloelevatore operante su scaffalature di grande altezza 87 88

23 Parametri caratteristici numero delle voci attive numero di ordini da evadere nel tempo profilo degli articoli numero di pezzi per articolo nel tempo numero di linee di ordine evase per articolo nel tempo profilo degli ordini numero di linee d ordine per ordine numero di pezzi per linea di ordine Analisi della curva ABC dei pezzi prelevati 89