I SISTEMI DI MATERIALS HANDLING PER LA MOVIMENTAZIONE E LO STOCCAGGIO

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1 Corso di Logistica Industriale Facoltà di Ingegneria I SISTEMI DI MATERIALS HANDLING PER LA MOVIMENTAZIONE E LO STOCCAGGIO Prof. Fabrizio Dallari Direttore C-log Università C. Cattaneo LIUC Centro di Ricerca sulla Logistica AGENDA Mezzi di movimentazione e materials handling Sistemi di trasporto continuo e di smistamento Aree funzionali dei magazzini Parametri di prestazione dei sistemi di stoccaggio Panoramica dei sistemi di stoccaggio 1

2 CLASSIFICAZIONE DEI SISTEMI DI MOVIMENTAZIONE 1. IN BASE AL VINCOLO DI MOBILITÀ: sistemi senza vincoli di di mobilità ossia ossia con con percorsi variabili (es. (es. carrelli industriali) sistemi vincolati ad ad assegnati percorsi (es. (es. trasportatori, convogliatori, AGV) sistemi vincolati ad ad un assegnata area area operativa (es. (es. gru, gru, carroponte, robot) 2. IN BASE ALLA RELAZIONE TRA LE FASI OPERATIVE: sistemi continui: le le fasi fasi operative avvengono simultaneamente sistemi discontinui: le le fasi fasi operative avvengono in in serie serie CLASSIFICAZIONE DEI CARRELLI INDUSTRIALI Carrelli trasportatori (transpallet) Carrelli elevatori a contrappeso Carrelli elevatori con montante retrattile Carrelli bilaterali / trilaterali Carrelli bidirezionali Trasloelevatori Carrelli commissionatori (per picking) 2

3 CARRELLI TRASPORTATORI (TRANSPALLET) CARRELLI TRASPORTATORI (TRANSPALLET) 800 mm 3

4 CARRELLI TRASPORTATORI (TRANSPALLET) CARRELLI TRASPORTATORI (TRANSPALLET) 4

5 CARRELLI TRASPORTATORI (TRANSPALLET) CARRELLI ELEVATORI FRONTALI (A CONTRAPPESO) 5

6 CARRELLI ELEVATORI FRONTALI (A CONTRAPPESO) CARRELLI ELEVATORI FRONTALI (A CONTRAPPESO) in fase di prelievo / stoccaggio in magazzino (a 3 ruote) (con dispositivi di presa a pinza) 6

7 CARRELLI ELEVATORI FRONTALI (A CONTRAPPESO) 3,3 4 m α 8 m CARRELLI ELEVATORI FRONTALI (A CONTRAPPESO) Determinazione della larghezza del corridoio 7

8 CARRELLI ELEVATORI A MONTANTE RETRATTILE CARRELLI ELEVATORI A MONTANTE RETRATTILE 8

9 CARRELLI ELEVATORI A MONTANTE RETRATTILE CARRELLI ELEVATORI A MONTANTE RETRATTILE m m 10 m 9

10 Logistica Industriale CARRELLI ELEVATORI BILATERALI / TRILATERALI Carrello a presa bilaterale Carrello a presa trilaterale Materials Handling CARRELLI ELEVATORI TRILATERALI (vista dall alto) guide a terra Materials Handling 10

11 CARRELLI ELEVATORI TRILATERALI m m TRASLOELEVATORI (AS/RS) 11

12 TRASLOELEVATORI (AS/RS) RELAZIONE CON I SISTEMI DI STOCCAGGIO 13 m 10 m 6 m Counterbalance Support arms Reach Truck VNA (Man-down) VNA (Man-up) Truck ( 3200 mm.) Truck (2700 mm.) (3000 mm) ( mm) ( mm.) 12

13 SINTESI CARATTERISTICHE DEI CARRELLI INDUSTRIALI Tipologia Carrello Portata H max forche L min corrid. Produttività Costo (q) (m) (m) (cicli/ora) (euro) Transpallet , Stoccatore a timone ,5 2, Frontali (contrappeso) , Montante retrattile , Trilaterali ,6-1, * Trilaterali (combinati) ,6-1, * Trasloelevatori s.p ,4 30* > * Cicli combinati (1stoccaggio + 1 prelievo nella medesima missione) senza uscita da corridoio per trilaterali CARRELLI COMMISSIONATORI 13

14 CARRELLI COMMISSIONATORI CARRELLI COMMISSIONATORI 14

15 CARRELLI COMMISSIONATORI CICLI OPERATIVI DEI CARRELLI INDUSTRIALI Componenti variabili 1 6 traslazione con carico traslazione senza carico sollevamento con/senza carico discesa senza/con scarico Componenti fisse attesa segnalazione dati manovre e curve posizionamento carico / scarico UdC 15

16 SISTEMI DI MOVIMENTAZIONE DISCONTINUI POTENZIALITÀ DI TRASPORTO PER I SISTEMI DISCONTINUI P = Q T c Q: quantità trasportata in ogni ciclo (es. numero di UdC) T c : tempo complessivo di un ciclo, somma dei tempi di : carico trasferimento scarico ritorno a vuoto (eventuale) attesa (eventuali interferenze, code) d h es. d=40 m, h=4,5 V o =1m/s, V h =0,3 m/s Q=1 UdC: P = 32,7 UdC / ora CICLI OPERATIVI DEI CARRELLI INDUSTRIALI tempo di ciclo = Σ Tempi Fissi + Σ Tempi Variabili B tempi standard che non dipendono dalla locazione delle UdC segnalazione posizionamento inforcamento curve etc. tempi di traslazione (orizzontale) e di sollevamento verticale che dipendono dalle distanze e dalle prestazioni cinematiche dei carrelli. (d A-B, V traslazione, V sollevam. ) A 16

17 CICLI OPERATIVI DEI CARRELLI INDUSTRIALI CICLO SEMPLICE (gestione manuale) CICLO COMBINATO (gestione WMS+RF) AGENDA Mezzi di movimentazione e materials handling Sistemi di trasporto continuo e di smistamento Aree funzionali dei magazzini Parametri di prestazione dei sistemi di stoccaggio Panoramica dei sistemi di stoccaggio 17

18 SISTEMI DI MOVIMENTAZIONE CONTINUI Potenzialità di trasporto per i sistemi continui (es. nastro, rulliera) P = Q v d d v Q: quantità trasportata v: velocità convogliatore d: distanza (interasse) tra le U.d.C. es. se velocità 12 m/min, d=50 cm, Q=1 collo P = 0,4 colli / ora Nei sistemi di trasporto continui le tre fasi di carico, trasporto, scarico sono simultanee. La potenzialità è quella teorica di un singolo tratto, la potenzialità del sistema è data dal collo di bottiglia. SISTEMI DI TRASPORTO OPERANTI SU PERCORSI FISSI Sistemi Non Motorizzati Sistemi Motorizzati Funzionamento per gravità significa che il piano è inclinato e l attrito (di rotolamento o scorrimento) è sufficientemente basso da consentire il movimento provocato dal semplice peso degli oggetti Funzionamento per spinta manuale linee non motorizzate sono disposte orizzontalmente, e gli oggetti sono movimentati manualmente Sistemi motorizzati a linea una sorgente fornisce l energia necessaria al movimento. Le merci sono appoggiate o appese alla linea, che può essere suddivisa in diverse sezioni, ciascuna alimentata singolarmente Sistema motorizzato a singole unità la linea serve unicamente da guida per le unità mobili equipaggiate con una propria unità di propulsione dedicata 18

19 CONVOGLIATORI A RULLI CONVOGLIATORI A NASTRO 19

20 CONVOGLIATORI A TAPPARELLA CONVOGLIATORI a rotelle a catena a vassoi 20

21 DISPOSITIVI DI SMISTAMENTO (SORTING) SISTEMI DI SORTING 21

22 TRASPORTATORI AEREI TRASPORTATORI AEREI A catena A catena continua Power&Free Con vite senza fine Automotori TRASPORTATORI AEREI 22

23 MOVIMENTAZIONE DEI CAPI APPESI AGENDA Mezzi di movimentazione e materials handling Sistemi di trasporto continuo e di smistamento Aree funzionali dei magazzini Parametri di prestazione dei sistemi di stoccaggio Panoramica dei sistemi di stoccaggio 23

24 STOCCAGGIO DELLE MERCI FUNZIONI : Protezione delle merci a scorta (MP, WIP, PF) Garantire un grado di copertura delle scorte (G.C.S.) Continuità dei flussi non sincronizzati Trasformazione dei flussi Fornitore Produttore Distributore. Cliente STOCCAGGIO DELLE MERCI Aree funzionali RICEVIMENTO SCARICO MERCI CONTROLLI UNITIZZAZIONE UdC PER STOCCAGGIO STOCCAGGIO ASSEGNAZIONE POSTAZIONI ALLE UdC ALLOCAZIONE UdC ALLESTIMENTO ORDINI SPEDIZIONE PICKING PACKAGING CONSOLIDAMENTO ORDINE CONTROLLI UNITIZZAZIONE UdC PER TRASPORTO RAGGRUPPAMENTO UdC PER VETTORE CARICO DEI MEZZI DI TRASPORTO 24

25 STOCCAGGIO DELLE MERCI Aree principali Allestimento ordini (picking) Stoccaggio Ricevimento Spedizione Consolidamento e imballaggio Uffici e Aree di servizio STOCCAGGIO DELLE MERCI Layout Deposito Centrale Azienda: Autogerma Spa Settore: Automotive Tipologia di deposito: deposito centrale per ricambi, produttore Tipologia di UdC immagazzinate: contenitori, cassette (600x400xh320, 50 kg), fuori standard Altezza sotto il filo catena: m 25

26 Area Bulk Logistica Industriale STOCCAGGIO DELLE MERCI Layout Transit Point Azienda: E.T.I. Ribalta IN F.S. Settore: tabacchi Uff. Ribalta IN gomma Area ventilazione Tipologia di deposito: transit point nazionale Tipologia di UdC immagazzinate: pallet, cartoni, stecche Mulet. Imbal. Ribalta OUT Gomma Altezza sotto il filo catena: 4-5 m STOCCAGGIO DELLE MERCI Aree di manovra automezzi 3,3 m 3,3 m 3,3 m 3,3 m 3,3 m 3,3 m 3,3 m 3,3 m 3,3 m 3,3 m 3,3 m m 16,5 m 16,5 m 42 m 6 m 16,5 m 12 m 34,5 m 26

27 STOCCAGGIO DELLE MERCI Aree di manovra automezzi 3,5 m 3,5 m 3,3 m 3,3 m 19,5 m 3 m 8,25 m 8,25 m 16,5 m 5 m 8,25 m 8,25 m 21,5 m STOCCAGGIO DELLE MERCI Portoni isotermici Pedana Aree di carico/scarico Ribalta Pedana con rulliera automatica Rampa Portone ad impacchettamento 27

28 AGENDA Mezzi di movimentazione e materials handling Sistemi di trasporto continuo e di smistamento Aree funzionali dei magazzini Parametri di prestazione dei sistemi di stoccaggio Panoramica dei sistemi di stoccaggio INDICATORI DI PRESTAZIONE INDICI DI PRODUTTIVITA Riguardano l attività lavorativa del magazzino (volume di lavoro) rapportata all unità di tempo predefinita (ora, turno, giorno, anno) N. UdC movimentate - in ingresso / in uscita - in abbassamento (per rifornimento) - di attraversamento (throughput) N. colli prelevati (totali / addetto) N. righe d ordine evase (totali / addetto) N. ordini evasi (totali / addetto) kg / m 3 prelevati (totali / addetto) N. automezzi caricati/scaricati (totali / baia) 28

29 INDICATORI DI PRESTAZIONE INDICI DI UTILIZZAZIONE Riguardano la saturazione e l occupazione del magazzino: sono utilizzati per valutare il livello di riempimento del magazzino e per imputare a ciascuna referenza l utilizzazione dei volumi N. posti pallet / m 2 area stoccaggio CUS Volume merci a stock / volume area stoccaggio N. UdC direttamente accessibili / N. posti pallet N. posti pallet occupati / N. posti pallet disponibili Ore di utilizzo carrelli / ore lavorative complessive INDICATORI DI PRESTAZIONE INDICI DI SERVIZIO Sono finalizzati al controllo delle prestazioni di servizio erogate dal sistema magazzino ovvero consentono di confrontarsi con il livello di servizio atteso Tempo medio di evasione ordini standard Tempo medio di evasione ordini urgenti Tempo medio di immissione nell area di stoccaggio % Errori commessi (quantità, tipologia, integrità, ) % righe evase per ordine % pezzi evasi per riga 29

30 INDICATORI DI PRESTAZIONE INDICI DI COSTO Consentono di valorizzare l onerosità delle principali operazioni di magazzino e di quantificare i costi di handling per referenza, per famiglia, per cliente Costo di immagazzinamento (euro / UdC anno) Costo per UdC movimentata (carico/scarico automezzo, messa a stock, abbassamento, ) Costo per collo/pezzo prelevato Costo per riga prelevata (ordini singoli, batch di ordini) AGENDA Mezzi di movimentazione e materials handling Sistemi di trasporto continuo e di smistamento Aree funzionali dei magazzini Parametri di prestazione dei sistemi di stoccaggio Panoramica dei sistemi di stoccaggio 30

31 LE TIPOLOGIE DI SISTEMI DI STOCCAGGIO Sistemi di stoccaggio per UdC di grosse dimensioni (tipicamente su pallet): stoccaggio a catasta scaffalature a mensole (drive-in, drive-through, cantilever, ) scaffalature a celle (servite da carrelli frontali, trilaterali, ) scaffalature con canali (a gravità, push-back, ) Sistemi di stoccaggio per UdC di piccole dimensioni: depositi automatici miniload caroselli (verticali, orizzontali) sistemi verticali traslanti Sistemi di picking SISTEMI DI STOCCAGGIO Catasta UdC sovrapponibili (carichi pallettizzati, cassoni) limitazione altezza per stabilità (max 5 6 livelli) bassa selettività regola LIFO all interno della fila o FIFO per articoli ad elevata giacenza costo modesto (pavimentazione livellata) segnalazione corsie a terra

32 SISTEMI DI STOCCAGGIO Catasta SISTEMI DI STOCCAGGIO Scaffalature a mensole simile a catasta (ma per UdC non sovrapponibili) per articoli ad alta giacenza drive-in : regola LIFO drive-through : regola FIFO almeno un corridoio per articolo (elevate giacenze) elevata utilizzazione superficiale carrelli di dimensioni ad hoc 32

33 SISTEMI DI STOCCAGGIO Scaffalature a mensole SISTEMI DI STOCCAGGIO vista frontale A sezione A-A Scaffalature Drive - In 1050 A 33

34 SISTEMI DI STOCCAGGIO Scaffalature Drive - Through SISTEMI DI STOCCAGGIO vista frontale A Scaffalature Drive - Through sezione A-A A 34

35 Logistica Industriale SISTEMI DI STOCCAGGIO Scaffalature a celle UdC standard (pallet o gabbie) altezza e peso UdC limitate selettività unitaria costo contenuto ( 20 euro/posto pallet) stoccaggio & picking low level esempio : celle a semplice profondità per 3 pallet affiancati su scaffalature bifronte con 4 livelli di stoccaggio Materials Handling SISTEMI DI STOCCAGGIO Scaffalature a celle SCHEMA COMPOSITIVO DI UNA SCAFFALATURA PORTAPALLET traversa spalla montante base corrente Materials Handling 35

36 SISTEMI DI STOCCAGGIO Dimensionamento delle celle Esempio : celle a semplice profondità / 2 europallet affiancati vista frontale vista laterale d 800 d 800 d c h H L (*) Distanza laterale (d) : 75mm - 150mm Luce in altezza (c) : 100mm - 150mm SISTEMI DI STOCCAGGIO Scaffalature a celle 36

37 SISTEMI DI STOCCAGGIO Cantilever usata per lo stoccaggio di barre, profilati, tubi, assi, lastre, bobine le mensole sono munite di spine di contenimento il passo tra i montanti è legato alla dimensioni ed al peso delle merci richiede l impiego di carrelli bidirezionali o in alternativa di scaffalature compattabili per ridurre l area di manovra SISTEMI DI STOCCAGGIO Cantilever 37

38 SISTEMI DI STOCCAGGIO Scaffalature compattabili una sola apertura di accesso alle corsie dimensionata in relazione al mezzo di movimentazione elevata saturazione superficiale e volumetrica prodotti a bassa movimentazione elevati costi (funzione della portata della piattaforma 80 euro/posto pallet) pavimentazione livellata esempi: celle frigorifere, archivi, ricambi a basso IR, materiali di forma allungata SISTEMI DI STOCCAGGIO Scaffalature compattabili VIDEO 38

39 SISTEMI DI STOCCAGGIO Canali a gravità Live storage bassa selettività (un canale per articolo) per articoli ad elevata rotazione (regola FIFO) adatte per UdC aventi circa lo stesso peso costi elevati ( 200 euro/posto pallet) buona saturazione superficiale La rulliera terminale è dotata di un sistema frenante SISTEMI DI STOCCAGGIO Canali a gravità 39

40 SISTEMI DI STOCCAGGIO Canali in contropendenza adatto per UdC robuste e di peso uniforme carico e scarico da un solo lato (regola LIFO) 3 4 pallet per canale SISTEMI DI STOCCAGGIO Sistemi Push Back 40

41 SISTEMI DI STOCCAGGIO Sistemi Push Back adatto per UdC robuste e leggere (slitta a scorrimento) carico e scarico da un solo lato (regola LIFO) 3 4 pallet per canale SISTEMI DI STOCCAGGIO Disposizione delle UdC Esempio : magazzino a scaffalature con celle a semplice profondità Disposizione A Disposizione B Migliore coefficiente di utilizzazione superficiale Migliore ergonomicità nel prelievo di singoli colli (picking) NB: la larghezza del corridoio dipende dalla disposizione dell UdC 41

42 DIMENSIONAMENTO DEL MODULO UNITARIO ESEMPIO IPOTESI : 2 UdC pallettizzate per cella (europallet), carrello a montante retrattile Area del modulo unitario : 1,9m x (1,35 + 2,7 + 1,35)m 10,2 m 2 COEFFICIENTE DI UTILIZZAZIONE SUPERFICIALE CUS = Numero diudc stoccate Area del modulo unitario [UdC/m 2 ] ESEMPIO IPOTESI : scaffalature bifronti, 2 UdC pallettizzate per cella (europallet), carrello a montante retrattile, 5 livelli di stoccaggio verticali CUS = = 1,95 UdC/m 10,2 2 42

43 SUPERFICIE IN PIANTA DELLA ZONA DI STOCCAGGIO A = PR CUS 2 [m ] I/O SISTEMI DI STOCCAGGIO Criteri di scelta tipo, peso, dimensioni, sovrappon., debordi,... Unità Unitàdi di carico carico Requisiti Requisiti operativi operativi potenzialità ricettiva e di moviment. stoccaggio& picking caratteristiche, numero, I.R., valore, regole FIFO/LIFO Articoli Articoli a a scorta scorta SCELTA SISTEMI DI STOCCAGGIO E MOVIMENTAZIONE Vincoli Vincoli fisici fisici urbanistici, costruttivi (superficie disponibile, altezza sotto trave) sicurezza, protezione, sistema informativo, Auto ID Altri Altri fattori fattori Aspetti Aspetti economici economici investimento iniziale, costi di gestione, assicurazione noleggio,... 43

44 ALLOCAZIONE DEGLI ARTICOLI I criteri di allocazione delle merci nelle zone di stoccaggio nascono come combinazione di: CRITERI DI RIPARTIZIONE DELLO SPAZIO a posti condivisi (o shared storage ), ciascuna postazione di stoccaggio può, quando libera, essere assegnata a UdC di qualsiasi articolo a posti dedicati (o dedicated storage ), in un dato arco temporale vi è assegnamento biunivoco tra postazioni di stoccaggio e articoli a zone dedicate (o class-based storage ), in un dato arco temporale vi è assegnamento biunivoco tra postazioni di stoccaggio e famiglie di articoli CRITERI DI ASSEGNAZIONE DEI VANI in base all indice di accesso degli articoli, ossia gli articoli a più elevato indice di accesso sono collocati nelle postazioni accessibili nel minor tempo in base alla duration of stay delle singole UdC (=tempo atteso di permanenza nel sistema di stoccaggio) per famiglie merceologiche, ALLOCAZIONE PER POSTI CONDIVISI QUALUNQUE ARTICOLO PUÒ OCCUPARE QUALUNQUE POSTAZIONE DI DI STOCCAGGIO I/O Articolo 1 Articolo 2 Articolo 3 Articolo 4 Articolo 5 Articolo 6 Articolo 7 Articolo 8 Articolo 9 44

45 ALLOCAZIONE PER POSTI DEDICATI AD OGNI ARTICOLO VENGONO ASSEGNATE DELLE POSTAZIONI DI DI STOCCAGGIO FISSE Articolo 5 Articolo 7 Articolo 4 Articolo 8 Articolo 1 Articolo 6 Articolo 2 Articolo 3 Articolo 9 I/O ALLOCAZIONE PER ZONE DEDICATE ZONA A Articolo 2 Articolo 3 ZONA B Articolo 1 Articolo 5 Articolo 7 A B C ZONA C Articolo 4 Articolo 6 Articolo 8 Articolo 9 I/O (vista frontale della scaffalatura) 45

46 ALLOCAZIONE PER ZONE DEDICATE DISPOSIZIONE DELLE ZONE DI UNA SCAFFALATURA DI UN IMPIANTO AUTOMATIZZATO SERVITO DA TRASLOELEVATORI I/O A B C Il trasloelevatore si muove contemporaneamente in orizzontale e in verticale ALLOCAZIONE PER ZONE DEDICATE DISPOSIZIONE DELLE ZONE IN UN AREA DI STOCCAGGIO SERVITA DA CARRELLI A FORCHE C C B B A A I/O I/O (vista in pianta dell area di stoccaggio) 46