Gestione della produzione MRP e MRPII

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1 Sommario Gesione della produzione e Inroduzione Classificazione Misure di presazione La Disina Base Logica Lo Sizing in II Inroduzione Inroduzione Def: Gesire la produzione significa generare e sfruare informazioni in modo da coordinare nel modo più appropriao i flussi di maeriali e l assegnazione nel empo delle risorse produive, ineragendo da una pare con i clieni e dall alra con i forniori. Problemi ipici: ) Gesione delle score ) Gesione della produzione e degli ordini. ) Schedulazione di deaglio. Classificazione Le ecniche di gesione della produzione dipendono da: ) La ecnologia alla base del processo produivo ) Il Layou dell impiano. ) Il ipo di mercao. L impao di quesi elemeni deermina la possibilià o meno di uilizzare un cero approccio nella gesione della produzione. Classificazione I sisemi di gesione della produzione possono essere classificai in maniera gerarchica a seconda del livello di deaglio e dell orizzone emporale: ) Programmazione (orizzone emporale mensile o rimesrale, sabilisce le dae di consegna e la produzione seimanale nonché la dimensione dei loi). ) Schedulazione (orizzone emporale seimanale o più breve, sabilisce il carico di lavoro effeivo di ogni singola macchina e la empisica per produzione del loo assegnao). ) Conrollo (decisioni in empo reale a causa di imprevisi, devono ener cono dei vincoli e raccogliere informazioni per i livelli superiori).

2 Classificazione Classificazione I sisemi di gesione della produzione dipendono anche dal modo con cui l azienda si inerfaccia con il mercao: ) Grado di personalizzazione del prodoo ) Volume delle vendie ) Lead ime ) Livello di concorrenza Sraegie di produzione possibili: ) Make o Sock ) Assemble o Order ) Make o Order ) Engineer o Order Quese sraegie dipendono dalla complessià dimensione e volume di vendia di un cero prodoo. Misure di Presazione Misure di presazione Daa la varieà dei livelli gerarchici e degli scenari produivi esisono moli indici di presazione; i principali sono i segueni: ) Cosi legai all uilizzo delle risorse ) Cosi e empi di Seup (dipendeni,indipendeni major/minor) ) Coi legai al livello del magazzino (WIP, empo di araversameno, dimensione dei loi) ) Lead Time (empo di risposa alla produzione di un ordinaivo) ) Throughpu (pari prodoe per unià di empo la legge di Lile sabilisce che Throughpu = WIP x Lead Time) ) Cosi legai al servizio al cliene ( riardi e Backlog) ) Cosi di movimenazione dei maeriali ) Cosi ecnologici (sfruameno di cicli alernaivi per migliorare la produzione) La Disina Base La Disina Base Per la realizzazione di un singolo prodoo sono spesso necessari moli semilavorai e per ognuno di quesi mole maerie prime. La rappresenazione delle relazioni che inercorrono ra le maerie prime, i semilavorai ed il prodoo finio nonché dei loro rappori quaniaivi definisce la disina base di un prodoo. La disina base (bill of maerials) descrive ui i componeni di un prodoo con progressivo deaglio avendo come obieivo quello di deerminare il fabbisogno di ogni maeriale o semilavorao che viene uilizzao per oenere il prodoo finale P P(X) P P P P

3 Maerial Requiremens Planning () nascono negli anni e di diffondono negli anni sull onda dell informaizzazione delle aziende. Ad un nucleo iniziale vengono via via aggiune nuove funzionalià, dando origine ai sisemi dei Manufacuring Resource Planning ( per disinguerli) I sisemi nascono per superare i limii dei radizionali sisemi di gesione delle score che: ) Si basano su modelli saici dove la domanda viene consideraa cosane. ) Non disinguono ra domanda indipendene (dal mercao) e dipendene (dalla disina base). ) Non considerano i vincoli legai alla disponibilià di risorse produive. Il problema della domanda variabile L orizzone emporale di ineresse viene discreizzao in inervalli di pianificazione (ime bucke) all inerno dei quali la domanda può considerarsi cosane. E necessario comunque un sisema informaivo e previsionale (forecasing) capace di prevedere con un cero margine di sicurezza l andameno della domanda. Il problema della domanda variabile Occorre enere espliciamene cono del caraere dinamico della domanda, per il ime bucke il bilancio dei maeriali è: I = I + x d Se h indica il coso uniario di giacenza allora il coso di magazzino lungo l orizzone di pianificazione [ T] è: T i = hi Il problema della domanda variabile Se s è il coso fisso di magazzino per periodo allora il coso fisso di magazzino divena: T I se x > = sδ i ( ) δ ( x) = se x La deerminazione della quanià oima da produrre va soo il nome di Lo Sizing ed è rappresenabile nella forma di un problema di oimizzazione vincolaa: T T min = C x + = s i ( ) [ δ i I = I + x d i =,... T I, x i =,... T ( I ) + hi ] Il problema della domanda variabile Proprieà imporane della soluzione oima di ale modello è che le dimensioni dei loi sono sempre del ipo: = + τ x d k= k La dimensione del loo è quindi pari all accorpameno dei fabbisogni di un cero numero di periodi consecuivi riducendo quindi i cosi fissi. viene deo periodo di ricoperura τ

4 Il problema della domanda dipendene Le maerie prime ed i semilavorai hanno una domanda che dipende direamene da quella del prodoo finio per queso si parla di domanda dipendene. La domanda relaiva al prodoo ulimo dipende esclusivamene dal mercao ed ha quindi un caraere indipendene. Il problema della domanda dipendene Anche in presenza di domanda noa e cosane per il prodoo finio, le corrispeive domande per i prodoi inermedi della disina base risulano irregolari o Lumpy (accidenae) p p p p p p Disina Base Il problema della capacià finia Osserviamo che nel modello di oimizzazione vincolaa presenao le variabili x non sono limiae e perano anche il sisema non iene cono della possibilià di caricare il sisema di approvvigionameno o produzione di una quanià superiore al possibile. Si iene cono della capacià ramie il lead ime che però è fissao a priori menre in realà risula essere dipendene dall esplosione degli ordini delle disine basi. Il problema della capacià finia Lavorare a capacià infinia permee di disaccoppiare la pianificazione di diversi prodoi enendo cono solo delle inerazioni degli elemeni della disina base. Al nucleo originario di sono sae aggiune pari che si occupano ra l alro anche della gesione della capacià produiva. Logica Logica La logica Maerial Requiremens Planning riguarda la pianificazione della produzione ed è: ) A capacià infinia (uilizza un lead ime ed anicipa gli ordini lead ime offseing ) ) Orienaa alla riduzione delle score Prima di applicare il lead ime offseing è necessario provvedere al calcolo dei Fabbisogni nei quesi si periodo Fabbisogni Lordi oengono per ogni codice a parire dalla domanda, dalle giacenze in magazzino e dagli Consegne Aese Magazzino ordini effeuai e che verranno Disponibile versai in magazzino in fuuro. Fabbisogni Srumeno fondamenale è il Nei Record, una abella del ipo in figura: Ordini Pianificai

5 Logica I sisemi parono dai prodoi finali (end iem) e creano ani Record quani sono i codici delle disine basi considerando ui i bisogni e ui i prodoi soccai nei magazzini. Applicano varie regole per definire i loi di produzione. In linea di principio permeono di ridurre il WIP in quano sincronizzano la produzione di codici diversi per renderli disponibili quando necessari (se il lead ime è simao correamene) Logica I sisemi pianificano la produzione secondo esigenze e quaniaivi deerminai ad un livello gerarchico superiore (in base alla domanda reale o simaa), deo MPS (Maser Producion Schedule). Il MPS riflee esigenze simae dovue alla previsione della domanda, che possono variare nel empo. Gli ordini pianificai vengono rasferii ai livelli gerarchici inferiori che si occupano di renderli effeivi. ( e schedulaore di deaglio o capacià finia) Logica Ripianificazione: Quando le previsioni sulla domanda cambiano, a frone di imprevisi o muae esigenze o nuovi ordini, o semplicemene perché è passao del empo, il sisema (poliica rolling horizon) rideermina un nuovo piano di produzione. La ripianificazione può essere di ipo rigeneraivo se il sisema ricalcola i fabbisogni e gli ordini a parire da zero menre è di ipo ne change quando iene cono solo dei ime bucke aggiuni. Logica I sisemi possono anche prevedere delle score di sicurezza in magazzino e rilasciare ordini di acquiso/produzione quando il magazzino va soo il livello di sicurezza. Spesso nel rilascio di ordinaivi il sisema iene cono di una cera percenuale di difeosià negli approvvigionameni ramie il cosiddeo gozino facor. Le regole di lo sizing sono molissime ma possono essere classificae in: ) Lo sizing a quanià fissa. ) Lo sizing a quanià variabile. Regole a quanià fissa Regole a quanià variabile Fixed Order Quaniy(FOQ): Quesa regola sabilisce la possibilià di rilasciare ordini solo per una cera quanià fissaa (o mulipli di una quanià fissaa) dipendene dal processo ecnologico di produzione o dall approvvigionameno minimo dai produori. Economic Order Quaniy (EOQ): anche in queso caso la quanià da ordinare è fissa ma viene sabilia minimizzando i cosi di soccaggio e massimizzando la possibilià di sconi da pare dei forniori.( Al variare della domanda il loo economico può venir ricalcolao e quindi modificao). Lo for Lo (LL): è la regola più semplice, in essa i fabbisogni nei e gli ordini coincidono LL con loo minimo: m è la quanià minima da ordinare. periodo Fabb. nei ordini d se d m x = m se d < m

6 Regole a quanià variabile Periodo di ricoperura: quesa è una famiglia di regole per cui un ordine di produzione copre la domanda di un numero cosane di ime bucke consecuivi (empo τ di ricoperura cosane). Il calcolo di ale periodo avviene secondo regole eurisiche come ad esempio la regola leas uni cos (LUC) che definisce l enià del periodo di ricoperura minimizzando il coso oale per unià nell orizzone di pianificazione. Tali approcci non sono globalmene oimali perché risolvono un problema più vincolao del necessario e spesso riguardano un orizzone di produzione ridoo (miopi) Regole a quanià variabile periodo Fabb. nei ordini LUC: consideriamo solamene i primi periodi e sia il coso uniario di magazzino e il coso fisso dell ordine. Se ipoizziamo τ = allora il primo ordine cosa / =,. Se invece τ = resa un residuo di magazzino pari a e quindi il coso divena (+)/ =,. Con τ = il coso è pari a,. il risulao migliore si oiene quindi per τ =. Regole a quanià variabile Alre regole: ) Leas Toal Cos ) Par period balancing ) Coso fisso eguagliao al coso di magazzino Uleriori raffinameni si possono oenere adoando poliiche di ipo look ahead e look back Regole a quanià variabile periodo Fabb. nei ordini Si può oenere un migliorameno producendo il fabbisogno del periodo durane il periodo. In queso modo resano in magazzino unià di prodoo per re periodi ma una quanià pari a unià verrà enua per un periodo di meno. periodo Fabb. nei ordini Esempio loi di produzione Esempio Nella abella sono mosrai differeni approcci per il lo sizing (lead ime ) Periodi Fabbisogno Neo Lo for lo FOQ EOQ Loo con ricoperura Time Bucke Si aribuisce un numero di livello a ciascun codice e si cosruiscono i record livello per livello. Le regole di lo sizing sono: ) LL per P,P e P ) Periodo di ricoperura pari a re per P e P ) FOQ con mulipli di per P. A P è associaa una scora di sicurezza di. Il lead ime vale per P e P menre vale per gli alri. P P(X) P P P P P

7 Esempio Esempio Codice P Codice P Consegne Aese Consegne Aese Fabbisogni nei Fabbisogni nei Ordini pianificai Ordini pianificai Codice P Codice P Consegne Aese Consegne Aese Fabbisogni nei Fabbisogni nei Ordini pianificai Ordini pianificai Esempio Codice P Consegne Aese Fabbisogni nei Ordini pianificai Codice P Consegne Aese Fabbisogni nei Un modulo rasforma l MPS in un sisema di ordini pianificai. Nel empo sono sai aggiuni dei moduli per la realizzazione dell MPS e per il conrollo dell effeiva esecuzione della pianificazione oenua. Inolre, essendo l a capacià infinia, occorre verificare a poseriori che i piani prodoi siano realisici e quindi compaibili con i vincoli di capacià produiva. Ordini pianificai Si è venua a deerminare con il empo una sruura gerarchica complessa cosiuia da moli livelli ognuno dei quali capace di rasferire informazioni al livello superiore in modo da incremenare la qualià dei risulai. Si parla quindi di sisemi di Manufacuring Resource Planning (). La logica MPR resa ancora il cuore del sisema ma sono sae aggiune le segueni funzionalià: ) Supporo nella aivià di MPS con la possibilià di verificare la congruenza con la pianificazione aggregaa per famiglie. ) Un modulo CRP calcola sulla base degli ordini pianificai e degli ordini in esecuzione una previsione del carico di lavoro sui diversi cenri. ) Livello di esecuzione degli ordini e di acquiso NO FCS Producion Aciviy Conrol MPS CRP Piani Realisici? SI Purchasing

8 Maser Producion Scheduling Realizzao a parire dalle previsioni di domanda, dagli ordini dei clieni e dal piano sraegico di produzione (di cui dovrebbe essere una disaggregazione consisene). Queso livello coniene quindi moduli per il forecasing che devono inerfacciarsi con lo sorico del daabase aziendale e con il modulo di gesione delle disine basi. La previsione della domanda viene faa in base alla soria degli ordini servii e di quelli non soddisfai per mancanza di capacià produiva. Alri elemeni di predizione engono cono degli ordini già acceai e quindi deve esisere un inerfacciameno con i sisemi di Order Enry. Maser Producion Scheduling La realizzazione di un MPS risula paricolarmene problemaica per quei prodoi che offeri in numerose variani (feaure e opion). Siuazioni di queso ipo si verificano spesso in ambieni di ipo assemble-o-order. Non è possibile cosruire previsioni corree a livello di end iem quando sono preseni molissime variani. Maser Producion Scheduling Nei casi appena descrii spesso la disina base è molo esesa ma presena una sora di srozzaura a un cero livello di soo-assiemi. La pianificazione MPS si riferirà quindi alla produzione di ali moduli fondamenali, lasciando al Final Assembly Schedule (FAS) l assemblaggio del prodoo a seconda delle richiese del cliene. (es. Produzione Auomobilisica). MPS Capaciy Requiremens Planning L analisi CRP permee di verificare a poseriori il soddisfacimeno dei vincoli di capacià in ermini di disponibilià di macchine e manodopera. Richiede una rappresenazione ed una conoscenza accuraa dei cicli di lavorazione e della capacià dei singoli elemeni produivi (macchine e urni di lavorazione). Con queso srumeno si possono appianare siuazioni di overloading e underloading. Capaciy Requiremens Planning Il calcolo del carico per ogni cenro di lavorazione richiede di schedulare le singole operazioni del ciclo di lavorazione; queso, coerenemene con l approccio, è fao a capacià infinia. Per ogni loo da produrre vengono considerae le singole operazioni e simao un lead ime all inerno del quale dovranno venir realizzae. Il modulo cerca di ener in cono del empo di aesa in coda, del empo di movimenazione e dell evenuale empo di seup. Il lead ime uilizzao è in funzione della dimensione del loo e simao in base alle informazioni oenue dai moduli di conrollo della produzione. Capaciy Requiremens Planning In caso di violazione dei vincoli di capacià o di eccessiva disuguaglianza di carico, il CRP ena una oimizzazione del carico uilizzando, ad esempio, un modello di Programmazione Maemaica. La funzione da oimizzare in ale modello è spesso il massimo della violazione dei carichi per periodo oppure la massima differenza di carico all inerno di uno sesso periodo.

9 Finie Capaciy Scheduling Tengono cono della effeiva capacià delle risorse produive e dei vincoli dello shop floor. La funzione da oimizzare in ale modello è spesso la massimizzazione della capacià produiva, il makespan o la minimizzazione dei riardi (se il piano non è faibile). In queso modo si oiene uno schedule deagliao che verrà uilizzao dal modulo gesore della produzione. Producion Aciviy Conrol I moduli di Producion Aciviy Conrol (PAC) hanno una duplice funzione: ) Fornire informazioni allo shop floor circa la produzione pianificaa. ) Raccogliere informazioni dallo shop floor sulla produzione realizzaa da desinare ai moduli cui spea la pianificazione della produzione. Producion Aciviy Conrol Fornire informazioni allo shop floor significa essenzialmene deerminare e aggiornare le priorià degli ordini ed i empi di rilascio in modo da consenire il sequenziameno delle aivià produive. Ha funzioni simili alla schedulazione di deaglio ma menre ques ulima lavora essenzialmene off line, il PAC opera in empo reale in base ad una lisa ordinaa di operazioni dea dispach lis. Producion Aciviy Conrol Il modulo PAC ha il compio anche di raccogliere informazioni sulla produzione, per far ciò calcola un cero numero di indici di presazione come rapporo ra ordini programmai ed ordini realizzai Tale modulo ha il compio di raccogliere informazioni circa lo sao di avanzameno degli ordini, dei cosi e delle pari difeose prodoe. Producion Aciviy Conrol I moduli PAC si inerfacciano con i moduli di conrollo dei magazzini; infai la prima aivià associaa ad un ordine è il prelievo dei componeni dal magazzino, e l ulima è il versameno a magazzino delle pari prodoe. I moduli PAC non devono solo moniorare le rese dei processi in ermini di qualià e quanià, ma anche manenere in memoria il numero idenificaivo del loo di ogni componene usao nell assemblare il prodoo, in modo da poer risalire a ue le unià in cui è sao usao un componene che si riveli difeoso durane l uso. (Tracciabilià) Criiche a Saisiche dimosrano che, nonosane la grande diffusione di sisemi di ipo, ancora poche aziende usano ali sisemi al massimo delle loro poenzialià. La correa inroduzione ed uilizzo di sisemi dipende soprauo dalla capacià dell azienda di sapersi innovare anche nella formazione del personale.

10 Criiche a Criiche a E opinione diffusa che ali sisemi non siano riuscii a manenere la promessa di riduzione delle score rilasciando gli ordini di produzione in modo inelligene. Queso è dovuo soprauo alla presenza di un lead ime che non può essere calcolao con sufficiene precisione, esso dipende in effei da moli faori come: ) Tempi di aesa in coda. ) Tempi di movimenazione dei maeriali ) Rilavorazioni dovue a difei ) Baching a causa di empi di seup elevai Quesi empi devo aggiungersi al empo necessario al processo produivo vero e proprio. Quese considerazioni endono a enere alo il lead ime e con esso cresce il empo di permanenza nella filiera di produzione dei maeriali e quindi a far lieviare il WIP. I sisemi più moderni sono buckeless hanno la possibilià di gesire le dae di rilascio e di consegna nonché i urni di lavoro in modo direo. In modo da eviare sprechi di empo. Criiche a L uilizzo efficace dei sisemi richiede la realizzazione ed il manenimeno di un imporane sisema di gesione dell informazione il che richiede un elevao sforzo iniziale ed un uleriore sforzo coninuaivo per manenere la coerenza nelle informazioni di un sisema così capillare. Nonosane le criiche rivole a ali sisemi, quesi risulano essere largamene diffusi. Queso è dovuo alla loro flessibilià e quindi alla capacià di adaarsi facilmene a qualsiasi ambio produivo ed anche alla loro capacià di gesire una socieà soo ui i puni di visa, dal livello finanziario alla gesione della produzione.