Lezione 1. Le tipologie di problemi di gestione della produzione e delle reti logistiche

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1 Lezione 1 Le tipologie di problemi di gestione della produzione e delle reti logistiche Obiettivo: introdurre la terminologia da usarsi per formulare i problemi industriali da risolvere nell ambito della gestione della produzione industriale e delle reti logistiche Scopo: saper comprendere perché: conviene programmare efficacemente i carichi di lavoro conviene controllare accuratamente l esecuzione delle attività Strumenti grafici usati: rappresentazioni schematiche realistiche, oppure diagrammi a blocchi tipo IDEF0 condizionamenti informazioni OGGETTO risultato risorse

2 Processo produttivo (rappr. schematica): Acquisti Ordini interni Domanda Fornitori MA Processo produttivo VE Clienti Scorte Prodotti MA = Materiali; VE = Vendite Programmare significa decidere gli ordini interni di produzione, a fronte di una domanda stimata su un orizzonte futuro noto, ossia decidere: 1. quanto produrre 2. quando iniziare la produzione 3. per quanto tempo (o a quale tasso) continuare a produrre in modo da utilizzare il sistema alla sua massima efficienza possibile, ottenendo la massima efficacia possibile, in condizioni di massima economicità possibile. Controllare significa: 1. monitorizzare le attività produttive in atto; 2. confrontare quanto monitorato ad un dato istante con quanto programmato, in precedenza, per lo stesso istante; 3. decidere come modificare la produzione in atto qualora il confronto evidenzi scostamenti.

3 Schema integrato: Domanda Previsione domanda Programmazione della produzione Piano produttivo Controllo Avanzamento Produzione Sistema di produzione Produzione N.B. programmare = ottimizzare fuori linea; controllare = modificare in linea Piano produttivo (= volumi da produrre per periodo): Produzione (pezzi/ut) Tempo (UT) Piano produttivo (= quantità da produrre in dati periodi): Lotto A Lotto B

4 Problemi tipici di programmazione: Target di PdP Efficienza Efficacia economicità Problema di programmazione: Minimizzare WIP Minimizzare il flow-time Soddisfare volumi richiesti Soddisfare due date Massimizzare utilizzo impianti Garantire minimo livello scorte Programmare = ottimizzare un performance inde PI Logiche secondo cui definire il piano produttivo: orientato al prodotto = buoni approvvigionamenti dei materiali (MRP) tenendo conto della capacità produttiva disponibile orientato al processo = buon uso dei centri di lavoro via efficace schedulazione dei lotti tenendo conto dei tempi di lavorazione necessari orientato al cliente = buon controllo dei centri di lavoro in funzione delle consegne (JIT) tenendo conto dei tassi di lavorazione utilizzabili Programmare = ottimizzare un performance inde, in presenza di vincoli sulle variabili (tenendo conto) Richiamo: dalla R.O. programmare un piano di attività minimizzando l investimento in risorse, tenendo conto delle esigenze minime di risorse in ogni attività del piano: min ci X i ; i j A ij X j b i

5 Specifichiamo i termini evidenziati (esempi): WIP (Work In Process) = inventario o livello scorte (stato del sistema) t accumulo parcheggiato in un dato orizzonte (PI) = J = T t = 1 I t Flow time = tempo necessario per processare un lotto entro un sistema produttivo (PI) = F i = C i r i stante di completamento del lotto istante di rilascio dei materiali da usare. Due date = data di consegna di un lotto (vincolo) C i d i Utilizzo impianti = livello di impiego della capacità produttiva disponibile (vincolo) t X ma MRP = Material Requirement Planning Schedulazione = ordinamento dei lotti da lavorare JIT = Just In Time = controllo esecuzione lotti in risposta agli ordini dei clienti Da ricordare: concetti di programmazione = ottimizzazione e di controllo = modifica concetti di PI, stato e vincoli modi di rappresentare un piano produttivo

6 Lezione 2. Modelli preliminari per processi produttivi & relativa logistica interna 1. Modelli di sistemi produttivi (a) Sistema produttivo in linea: a t1 u t1 d t1 1 2 (a-1) modello a flussi: la variazione di livello di un buffer interno è pari al bilancio arrivi-servizi I I I I 3, t,1 3, t,2 2, t,1 2, t,1 2, t,2 2, t,1 T t = 1 T t = s s 2,1 2,2 3, t 1,1 3, t 1,2 2, t,2 2, t 1,1 2, t 1,2 2, t,2 2, t,1 2, t,2 d 1 + s 1 = d + s = T t = 1 t,1 T t = 1 t,2 1,1 d + s 1,2 + s 1, t,1 1, t,2 t,1 d t,2 2,1 2,2 s 2, t,1 s ; I 2, t,2 2,1 2,2 3, t = 0,1 ; I 2, t,1 3, t = 0,2 ; I 2, t,2 2, t = 0,1 ; I 0 3,1 2, t = 0,2 0 3,2 0 2,1 0 2,2

7 Obiettivo del programmatore: trovare i tassi di produzione j,t,i tali da minimizzare il WIP e soddisfare le domande d t,i. (a-2) modello a lotti: d 1 r 1 c Lotti A, B e corrispondente Diagramma di Gantt: A Macchina 1 B A Macchina 2 B C B,1 C B,2 TI B,1 TI B,2 C C i, j i, j = TI C i, j i, j p i, j p C p i, j; i,1 i,1 Obiettivo del programmatore: trovare la sequenza dei lotti in modo da minimizzare il tempo di completamento globale (quindi massimizzare l efficienza del sistema).

8 N.B. problema combinatorio: cosa significa? (b) Sistema produttivo parallelo: 1 2 N e corrispondente Diagramma di Gantt: A Macchina 1 D C Macchina 2 B Obiettivo del programmatore: trovare la sequenza dei lotti che rende bilanciate le code ai centri di lavoro in base a quanto segue.. Siano: N 1, N 2 i due ultimi lotti allocati rispettivamente sulle Macchine 1 e 2; si cerchino le due sequenze tali che sia minimo C N C 1 N 2

9 (c) Sistema produttivo job-shop: Esempio di tabella dati: Lotto Ciclo lav. (mac,tempo) 1 (M1,10), (M2,5),(M3,6) 2 (M2,5),(M1,8) 3 (M1,2),(M3,10),(M2,4) Si noti: non esiste un unica precedenza tra le macchine per tutti i lotti; non è possibile prefissare a priori compresenze di più lotti sulla stessa macchina, quindi la ricerca combinatoria di una sequenza ottimale appare necessaria. Obiettivo del programmatore: trovare la sequenza dei lotti che minimizza la somma dei tempi morti (ovvero non utilizzati) sulle tre macchine del sistema. N.B. Visualizzare l obiettivo via diagramma di Gantt.

10 Cosa occorre conoscere? 2. Modello di prodotto Si noti che: mentre un modello di sistema produttivo descrive i flussi da dimensionare oppure i lotti da sequenziare, un modello di prodotto descrive la struttura del prodotto, ovvero come il prodotto venga costruito a partire dai suoi componenti; quindi un modello di prodotto serve per programmare il reperimento dei componenti per l assemblaggio. carriola cassone telaio ruota stangh e sostegni impugnatura pneumatici cerchione perno Provare che: l albero di prodotto può essere mappato in uno schema di sistema produttivo. l albero di prodotto può essere descritto da una tabella BOM Bill Of Material (distinta base). Obiettivo del programmatore: programmare il reperimento di materiali e componenti significa decidere quando questi

11 dovranno essere messi in produzione al fine di completare i prodotti finali entro due date specificate. Principali problemi di programmazione e controllo della produzione 1. Programmazione di lungo periodo (APP = Aggregate Production Planning) Obiettivo = valutare i tassi di produzione necessari per soddisfare una domanda stimata su un orizzonte futuro annuale Dati = andamento previsto della domanda [pezzi/sett] costi unitari delle risorse per produrre Modello del sistema produttivo = a flussi sulle linee principali Incognite = tassi produttivi per periodo

12 2. Pianificazione dei carichi settimanali (Lot Sizing) Obiettivo = valutare, per ogni prodotto i, in quali periodi [giorni] produrre ed a quale tasso di produzione, in modo da soddisfare una domanda compatibile (coerente con la programmazione di lungo periodo) stimata su un orizzonte futuro bimestrale Dati = andamento previsto della domanda [pezzi/giorno] costi unitari delle risorse per produrre Modello del sistema produttivo = a flussi sulle linee Incognite = variabile binaria per indicare se si produce o meno nel periodo; tassi produttivi per periodo.

13 3. Programmazione del reperimento dei materiali (MRP) Obiettivo = valutare, per ogni componente di dato prodotto, in quali periodi produrre ed in quali quantità (lotto), in modo da poter garantire che il lotto di prodotto richiesto venga completato entro la data di consegna concordata. Dati = albero di prodotto; fabbisogno richiesto per periodo; tempo stimato di lavoro per componente. Modello del sistema produttivo = a lotti su linea Incognite = lotto di produzione per periodo per ogni componente Esempio: F A 1 PR 1 A 2 PR 2 D F o 1 2 Cl MAT SL FIN FIN SL Periodo Fabbisogno MAT Trovare: per ogni componente, in quale periodo emettere l ordine interno di produzione.

14 4. Schedulazione a breve termine Obiettivo = valutare, per ogni lotto i, in quale posizione della sequenza produttiva inserirlo, in modo da ottimizzare un performance inde PI del centro di lavoro o sistema produttivo dal quale deve essere processato. Dati = lista di lotti, ciascuno con dato tempo di lavoro Modello del sistema produttivo = a lotti Incognite = variabile binaria per indicare se un lotto i viene inserito in posizione k. Esempio: Data una lista di lotti caratterizzati da Nome Tempo di lavoro A 10 B 15 C 5 Si può ottenere la sequenza che ottimizza un PI costruendo l albero delle alternative possibili: X X X A X X B X X C X X A B C A C B B A C B C A C A B C B A Problema: esplorare tutte le alternative.

15 5. Controllo avanzamento produzione Punto di vista: il JIT come strumento di PAC. KBA 1t KAB 2t C 1t A 1t C 2t A 2t C 3t C t D t F o 1 2 Cl I 1t I 2t I 3t KBP 1t KBP 2t KBP 3t Obiettivi: conservare i livelli dei magazzini I mt alla soglia di sicurezza (minimo livello); lanciare subito tutti gli ordini interni di produzione KBP mt e di acquisizione KBA mt a rimpiazzo della domanda D t ; acquisire i semilavorati A mt non appena consegnati C mt. Problemi: dimensionare i lotti da produrre, assumendo domanda costante; calcolare il corrispondente numero di kanban. Attenzione!!! Collegare logicamente i diversi problemi PCP entro uno schema a blocchi unico, evidenziando le diverse scale temporali.