Produzione snella e just-in-time

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1 Produzione snella e just-in-time JIT 1

2 Toyota production system L uso delle risorse dovrebbe essere limitato alle sole attività a valore aggiunto. Secondo il modello di produzione Toyota (TPS) ciò può essere perseguito con l eliminazione di tutti gli sprechi con il miglioramento continuo della produzione. JIT 2

3 Il termine snella (introdotto successivamente) indica una produzione che utilizza meno risorse, rispetto ai metodi tradizionali, realizzando una più ampia varietà di prodotti. Con riferimento alla gestione dei materiali, l idea è di non anticipare la produzione, creando scorte, ma produrre solo quanto e quando viene richiesto dal cliente (just-in-time). JIT 3

4 Spreco (muda) è ciò che non aggiunge valore per il cliente, ma assorbe risorse. Il valore ha origine nel mercato, prende forma nel progetto del prodotto e del processo produttivo e si sviluppa nella produzione e nelle attività connesse (ad es. logistica, assistenza). Aggiungere valore ad un prodotto non significa però aggiungere costi: un cliente non è interessato ai costi affrontati dall azienda, ma solo al prezzo di acquisto e al valore che egli dà al prodotto. JIT 4

5 Tutte le attività che aggiungono costi senza aggiungere valore dovrebbero quindi essere eliminate. In questo modo si può ottenere il risultato desiderato dal cliente con un sistema più snello. Analizzando i processi si possono individuare: attività a valore aggiunto; attività non a v. a. ma oggi necessarie; attività non a v. a. eliminabili. JIT 5

6 Un metodo di supporto all analisi (codificato nel lean manufacturing) è la mappatura del flusso del valore (value-stream mapping). Il flusso del valore è progettato con il prodotto, minimizzando numero di operazioni, movimentazioni, parti da trattare, ma comprendendo tutte le caratteristiche attese dal cliente. JIT 6

7 Elementi costitutivi del TPS La struttura del modello TPS è formata da alcuni concetti guida che al loro interno raggruppano metodi applicabili ai processi produttivi: stabilità operativa; kaizen (cambiamento verso il miglioramento); jidoka (autonomazione); just in time. JIT 7

8 Si farà un cenno ai primi tre aspetti e ci si concentrerà sull ultimo elemento che ha maggiore attinenza con gli argomenti svolti. Stabilità operativa È il primo obiettivo da perseguire agendo su diverse aree del sistema produttivo: standardizzazione delle attività; istruzioni standard da studi di ottimizzazione del lavoro; integrazione dei fornitori; catena logistica integrata dal fornitore al cliente finale; JIT 8

9 manutenzione produttiva (TPM); implica il coinvolgimento degli addetti in operazioni quotidiane, tese a ridurre gli interventi esterni, e nella comunicazione immediata di anomalie. Kaizen Il concetto di miglioramento continuo e incrementale è stato esaminato in altri corsi. Nell ambito TPS esso sottende all eliminazione progressiva delle attività che non contribuiscono a creare valore per il cliente e a rendere i processi via via più efficaci e efficienti. JIT 9

10 Jidoka I problemi devono essere resi visibili e individuabili per poter essere subito risolti. L operatore è il primo soggetto deputato al controllo autonomo delle attività e dei relativi malfunzionamenti. Si vuole impedire che i prodotti difettosi di un processo pervengano al processo successivo. JIT 10

11 I principi su cui basare procedure e tecnologie per ottenere l obiettivo sono: manual line stop; al verificarsi del problema l addetto ha facoltà e responsabilità di fermare il processo; manual/automatic work separation; l addetto può intervenire su più macchine che operano in modo automatico e che si bloccano in caso di errore; error proofing; applicare semplici dispositivi per impedire il verificarsi di errori umani (poka-yoke); visual control; le anomalie sono subito segnalate al responsabile e agli addetti con dispositivi visuali (ad esempio, pannelli andon). JIT 11

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13 Just in time Questo principio prevede di realizzare il prodotto giusto, nel momento in cui è richiesto e nella quantità e nelle condizioni richieste. È caratterizzato da due aspetti: la produzione in un CdL è attivata dalla domanda che si manifesta a valle (sistema pull); il processo deve essere attraversato senza soluzioni di continuità (flusso continuo e bilanciato). JIT 13

14 JIT è noto in aziende con produzione di tipo ripetitivo, cioè in cui si hanno flussi continui di unità discrete che subiscono lavorazioni (montaggi). Si è visto che tali sistemi produttivi in genere sono svantaggiosi nel caso si abbiano ampie varietà di prodotti in quantità limitate. JIT, per adattare la flessibilità dei job shop con l efficienza delle transfer line, introduce la produzione per cellule (work cell). JIT 14

15 Lavorando per famiglie di prodotto, si possono allora avere i seguenti benefici: riduzione significativa delle code e dei lead time di cellula; semplificazione del controllo di produzione e della schedulazione (la cellula è un unico centro di lavoro); riduzione dello spazio occupato in stabilimento; continuo feedback tra operazione e operazione con possibilità di ispezione immediata. Tali sistemi sono attuabili se si agisce a livello di progettazione del prodotto e soprattutto di standardizzazione. JIT 15

16 Operatori multifunzionali sono assegnati a gruppi di macchine adiacenti e gestiscono più operazioni (shojinka). Il numero di operazioni assegnato (operatorefase) determina il carico di lavoro della fase. La somma dei tempi delle operazioni (TL j ) è pari al tempo ciclo della fase (TC i =Σ j TL j ). Si può variare il tempo ciclo di una fase riducendone il numero di operazioni (suddivisione in serie del processo). JIT 16

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18 Flusso continuo e bilanciato Il processo di produzione dovrebbe idealmente vedere un flusso ininterrotto dei materiali da CdL a CdL. I fattori principali che possono condurre a tale condizione sono: la produzione livellata; il sistema pull. JIT 18

19 Produzione livellata (heijunka) I tempi ciclo di ogni fase devono essere coordinati dalla domanda: se la produzione avviene con flusso unitario (one piece flow), il ritmo produttivo sarà quello dettato dalla domanda. Considerato quindi il tasso stimato della domanda (unità/tempo) si introduce il concetto di takt time. JIT 19

20 Se si realizza un unità di prodotto alla volta a un tasso costante nel corso del tempo lavorativo disponibile, il takt time è il tempo che deve trascorrere tra due unità consecutive per poter soddisfare la domanda. Si può ottenere dalla seguente espressione: takt time (min) = tempo operativo disponibil e (min/d) unità al giorno richieste JIT 20

21 Esempio domanda di aprile = 640 unità giorni operativi = 20 si opera su un turno di 8 ore con 30 di sosta takt time = = = 14' 640/20 32 JIT 21

22 Il tempo ciclo di ogni fase dovrà essere minore o uguale al takt time, infatti il TC di processo è pari a TC della fase più lunga. Per bilanciare un processo (o una linea) si potrà agire sul carico di lavoro assegnato ad ogni operatore, cioè a una fase (configurazione seriale). JIT 22

23 Esempio Si abbia un processo costituito da operazioni in serie. La tabella riporta i tempi di esecuzione delle attività. Il sistema opera su un turno con 450 di tempo utile. domanda di aprile 640 unità di prodotto domanda di maggio 990 unità di prodotto giorni lavorativi di aprile: 20 giorni lavorativi di maggio: 22 takt time (aprile) = 14 takt time (maggio) = 10 JIT 23

24 operazione TL (min) aprile maggio a 4 fase I fase I b 6 10 c 2 12 fase II d 4 fase II 6 e 8 12 fase III 8 f 6 fase III fase IV 6 g 4 fase V h totale 36 TC = 12 TC = 10 JIT 24

25 Sistema pull La domanda di prodotto realizzato da CdL(i) deve provenire da quello a valle CdL(i+1). Partendo dalla fine della linea, la produzione è tirata CdL dopo CdL. Quindi il CdL(i) non produce nulla fino a quando CdL(i+1) non lo richieda. Le produzioni e le movimentazioni delle parti sono autorizzate attraverso un sistema di segnalazione della domanda che può variare in base al layout e alle condizioni dell impianto. JIT 25

26 Nei sistemi push la pianificazione centralizzata comunica i programmi di produzione ai reparti. Nei sistemi pull la programmazione riguarda l ultimo processo della catena del valore (ad es., assemblaggio) o il processo più critico. I processi a monte sono attivati sulla base dei consumi reali che si manifestano nei buffer interoperazionali. Questi consentono di adeguare il processo a variazioni contenute della domanda giornaliera (5-10%). JIT 26

27 Il sistema kanban Il JIT imponendo una riduzione di LT e un sistema di produzione pull richiede un modo per generare un segnale per il punto di riordino. Possibilmente si dovrebbe evitare una procedura troppo formale o strutturata che richieda eccessivo tempo per determinare reazioni nel sistema produttivo. JIT 27

28 Si può pensare ad un sistema supermarket : Scorte piccole di tutti gli item. Ogni prelievo è subito segnalato. Produzione a lotti (piccoli). Sequenziamento dei lotti in modo opportuno. Assemblaggio tirato dalla domanda. I prelievi avvengono sulle richieste di mix. JIT 28

29 Un sistema simile semplice: sistema a due serbatoi. Quando tutto il materiale di un serbatoio è stato utilizzato viene inviato al fornitore che lo interpreta come segnale per avviare la produzione di una quantità pari a un contenitore. ordine Produzione JIT 29

30 Gli elementi essenziali di un sistema kanban: punti di stoccaggio (kanban stockpoint); segnale di prelievo; feedback immediato; ricostituzione frequente delle scorte. Stockpoint Un addetto visita il punto di stoccaggio e rileva gli item che necessitano di ricostituzione. JIT 30

31 JIT tradizionale utilizza come segnale dei semplici cartellini che identificano i materiali a cui sono attaccati: numero delle parti e identificazione; localizzazione dello stoccaggio; dimensione e tipo del contenitore (se sono attaccati ad un contenitore); CdL (o fornitore) di origine. Nel seguito si proporrà prima uno schema semplificato per chiarire il metodo e poi la configurazione del sistema. JIT 31

32 Kanban a due cartellini Ci sono due tipi di cartellino: cartellino di produzione (P); cartellino di prelievo (T). All inizio del processo, quando tutti i cartellini sono attaccati a contenitori pieni non c è movimento: solo quando un cartellino non è attaccato ad un contenitore inizia l attività. Il numero di cartellini in pratica limita la scorta presente ad ogni localizzazione (ad es. CdL). JIT 32

33 CdL 1 CdL 2 Materiali Prodotti Materiali Prodotti C. di produzione C. di prelievo Un processo a valle di CdL richiede materiale un operatore preleva un contenitore da CdL 2 lasciando lì il cartellino P: il cartellino privo di contenitore autorizza la produzione del prodotto 2. JIT 33

34 CdL 1 CdL 2 C. di produzione C. di prelievo CdL 2 necessita di materiali che si trovano nei contenitori a monte appena il contenitore è svuotato il cartellino T viene staccato e portato presso CdL 1. JIT 34

35 Intanto i prodotti finiti 2 riempiono un nuovo contenitore di prodotti finiti 2 rimpiazzando quello inviato a valle. CdL 1 CdL 2 C. di produzione C. di prelievo JIT 35

36 L operatore addetto alla movimentazione in CdL 1 1. stacca il cartellino P da un contenitore; 2. attacca il cartellino T allo stesso contenitore ora il contenitore può essere prelevato da un operatore di CdL 2. CdL 1 CdL 2 C. di produzione C. di prelievo JIT 36

37 È così autorizzata la produzione in CdL1, che avrà bisogno dei materiali a monte: CdL 1 CdL 2 C. di produzione C. di prelievo JIT 37

38 I cartellini di produzione vengono in genere attaccati su una tabelliera nel CdL suddivisa in fasce orizzontali che indicano zone di diversa attenzione per la produzione. I movimenti dei cartellini sono localizzati in modo molto chiaro: CdL 1 CdL 2 C. di produzione C. di prelievo JIT 38

39 La produzione e movimentazione avviene in reazione all utilizzo dei materiali da parte dei centri a valle. Regole del Kanban: ogni contenitore con parti deve avere uno e un solo cartellino; non si possono stoccare contenitori pieni parzialmente; non c è produzione o movimentazione non autorizzata da un cartellino staccato. JIT 39

40 Kanban a un cartellino JIT 40

41 Gestione del flusso materiali Nella pratica si hanno due tipi principali di stockpoint: supermarket FIFO lane Il supermarket è adatto per item diffusi con buona rotazione. È un insieme di scaffalature inclinate (tipo live storage) con logica FIFO. JIT 41

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43 Le FIFO lane sono usate per item costosi a bassa rotazione o ad alta personalizzazione. Si tratta di un tunnel con capacità finita (ad es. drive-through) in cui è stoccato un numero fisso di unità (capacità): finché il tunnel è saturo, i kanban non sono inviati a monte; quando l occupazione è inferiore alla capacità la produzione a monte dell item riprende. JIT 43

44 La gestione dei kanban e dei contenitori dipende operativamente da due aspetti principali: gestione del ripristino delle scorte in stockpoint; modalità di movimentazione dei materiali. Il ripristino può avvenire secondo due logiche principali: quantità costante a ciclo variabile; quantità variabile a ciclo costante. JIT 44

45 Nel primo caso l invio dei kanban di produzione avviene quando lo stock si abbassa a un livello soglia (cfr. punto di riordino). Nel secondo caso le visite dello stockpoint hanno cadenza fissa e il prelievo dei kanban di produzione, se presenti, avviene comunque. Il numero totale di cartellini è pari alla somma di: cartellini nel box di raccolta presso supermarket; cartellini attaccati al materiale in supermarket; cartellini in fase di evasione nel Cdl a monte. JIT 45

46 La movimentazione dei materiali deve essere resa efficiente, limitando trasporti e riprese. Si dovrà cercare di ridurre il numero di viaggi da Cdl a stockpoint e di migliorare l utilizzo del personale. Un metodo è la progettazione di un milkrun interno, cioè un percorso circolare: da stockpoint verso i Cdl per consegna materiale; raccolta presso i Cdl dei kanban di prelievo; ritorno a stockpoint per i prelievi. JIT 46

47 L aumento della domanda media giornaliera può essere assorbito aumentando la frequenza di rotazione dei kanban, senza aumentarne il numero. Si è visto che ciò è possibile per variazioni dell ordine del 10%. Il miglioramento di un processo può consentire di diminuire la scorta polmone: rimuovendo un cartellino viene rimosso un contenitore e diminuisce la scorta disponibile. JIT 47