Rilevazione, tracciatura e controllo: massima produttività a basso costo Le soluzioni TTC aiutano le aziende produttrici a tagliare i costi, ridurre gli scarti, automatizzare i processi di produzione strategici e incrementare i ricavi, tutti elementi critici nel clima economico attuale. François Monette, Cogiscan Inc. e Matt Van Bogart, Microscan Systems, Inc. Presentazione Per sopravvivere e prosperare nel panorama economico attuale, le industrie di produzione leader nel settore devono assemblare prodotti di alta qualità al più basso costo possibile. Il costo totale della produzione deve tener conto dell intero ciclo di vita di un prodotto, tra cui la garanzia, i richiami e le riparazioni. I sistemi TTC (Track, Trace, and Control - rilevazione, tracciatura e controllo) sono un fattore di successo essenziale per il raggiungimento di questi obiettivi strategici. Questi sistemi sono progettati per ottenere l impiego ottimale di materiali e risorse durante tutto il processo produttivo. Innanzitutto, un sistema TTC fornisce visibilità in tempo reale di tutta la fase di lavorazione (WIP, work-inprogress) e dei materiali a livello di linea di produzione. In secondo luogo, un sistema TTC elimina il rischio di errori umani associati alla gestione dei materiali e alla configurazione delle apparecchiature. Infine, un sistema TTC fornisce una cronologia completa del ciclo di vita dei prodotti, in modo da consentire una precisa risoluzione dei problemi e da ridurre al minimo il numero di prodotti che potrebbero aver bisogno di un richiamo per l eliminazione di un difetto. Nella struttura dei costi dei prodotti con maggior numero di fasi di lavorazione, i materiali rappresentano il 50% del costo totale. Nel caso di prodotti complessi, come le schede di circuiti stampati elettronici, la somma dei singoli componenti può rappresentare fino all 80% del costo del prodotto finito. Un buon sistema TTC è in grado di eliminare tutti gli sprechi in termini di tempo e di materiali, consentendo fino al 10% di risparmio sul costo totale del prodotto, che incrementa direttamente la redditività dell azienda. Da una tipica analisi sul recupero di capitali per un buon sistema TTC si ottiene che i tempi di recupero sono inferiori a un anno. In un settore produttivo fortemente competitivo a livello mondiale, si potrebbe sostenere che il costo dell opportunità associata a questo investimento si traduce semplicemente nella capacità di rimanere nel giro di affari. Rilevazione Qualsiasi azienda ha bisogno di un certo grado di rilevazione (o tracking) in fase WIP a livello di linea di produzione. In molti casi, ciò si ottiene con procedure riportate su moduli cartacei. Anche se può funzionare, questo tipo di soluzione non è solitamente il più efficace. I dati sulla produzione non sono disponibili in tempo reale. Inoltre, poiché i dati di base non sono digitalizzati, non si può realizzare alcun tipo di analisi prestazionale o della qualità e/o ottenere record di tracciabilità. La rilevazione automatizzata in fase di WIP fornisce visibilità in tempo reale di tutti gli ordinativi aperti a livello di linea di produzione. Nella forma più semplice, ciò può essere ottenuto a livello di processo o di ordine di lavoro semplicemente dalla scansione di un etichetta con codice a barre sul documento di trasporto con qualsiasi operazione. Il livello massimo di precisione può essere raggiunto tracciando singole unità di produzione, se realizzate in serie, con simboli 1D o 2D o con etichette RFID. Oltre al tracking di base dei prodotti, anche tutti i relativi materiali di produzione di uno specifico lavoro possono essere identificati con etichette a codici a barre ID univoci o con etichette RFID. La scansione di queste parti nel loro spostamento da un punto all altro fornisce visibilità in tempo reale di tutti i materiali di produzione all interno e all esterno della linea di assemblaggio. In alcuni impianti, una parte significativa del tempo è impiegata ogni giorno nella ricerca di specifici componenti o sottoinsiemi. Tutti sanno che
sono da qualche parte, ma nessuno sa esattamente dove. Oltre al costo diretto in termini di risorse umane, ha anche un impatto diretto sulla produttività. In alcuni casi, intere linee di assemblaggio restano ferme mentre qualcuno prova a rintracciare la parte mancante. In altri casi, l intera linea deve essere convertita a un altro prodotto perché è impossibile individuare il materiale necessario ed occorre ordinare altre parti. Ciò può equivalere a ore di produzione perse ed a consegne mancate. Conoscere e controllare la posizione esatta di tutte le fasi WIP e dei materiali a livello di linea di produzione dà adito a un livello di controllo più elevato dei parametri critici, come la consegna nei tempi previsti, i costi e la qualità. Inoltre, una volta approntata l infrastruttura per l acquisizione dei dati, è possibile implementare facilmente altre applicazioni software per ricavarne ulteriori vantaggi. Tracciatura L argomento della tracciabilità non è sovente associato a uno specifico rendimento degli investimenti (ROI), perché questa esigenza è dettata dal cliente finale, da uno specifico standard di settore oppure dalla legislazione. In questi casi, un sistema di tracciabilità è un elemento imprescindibile per svolgere un attività commerciale. Altre volte, la necessità della tracciabilità si basa su semplici considerazioni di ordine economico. Il costo per rilevare un difetto si decuplica in ogni fase del ciclo di vita di un prodotto. Il costo effettivo per il richiamo di un prodotto può essere sconcertante, senza nemmeno considerare il danno all immagine e il relativo impatto sulle vendite future. I casi documentati descritti di seguito illustrano quest ultimo punto. Caso di tracciabilità n. 1 Fu riscontrato che le batterie Sony inserite in alcuni laptop venduti da Dell, Hitachi, IBM, Lenovo, Toshiba e Apple provocavano incendi. Furono interessati al problema 9,6 milioni di laptop e Sony spese 430 milioni di dollari per sostituire tutte le unità difettose. In questa circostanza, sia Sony sia tutte le aziende OEM che utilizzavano le batterie Sony avrebbero potuto risparmiare milioni di dollari se avessero avuto sistemi di tracciabilità migliori per rilevare in maniera più accurata le unità coinvolte. Caso di tracciabilità n. 2 La Xbox 360 di Microsoft fu interessata da un diffuso guasto hardware segnalato da tre spie rosse lampeggianti. Microsoft ha dichiarato di aver speso circa 1 miliardo di dollari per estendere le garanzie. Caso di tracciabilità n. 3 Tylenol ha richiamato 31 milioni di flaconi di Tylenol al costo di ben oltre 100 milioni di dollari. La quota di mercato del prodotto passò dal 37 al 7%. Caso di tracciabilità n. 4 Bridgestone dichiarò una perdita straordinaria di 350 milioni di dollari dopo che la sua consociata statunitense Firestone annunciò il richiamo di 6,5 milioni di pneumatici. Questo importo coprì solo il costo effettivo del richiamo e non le potenziali cause civili o le perdite di ricavi. Il capitale azionario della società calò del 24% in una settimana. Considerando l altissimo numero di variabili e di persone implicate nell intera fase di assemblaggio di un prodotto e del suo ciclo di vita, la probabilità che qualcosa vada storto è molto alta. Non è questione di sapere se qualcosa andrà storto, ma quando potrebbe accedere e quanto gravi potrebbero essere le conseguenze. Nel caso di un difetto serio del prodotto o di un problema di sicurezza, disporre di un sistema di tracciabilità di base può ridurre il numero di prodotti da richiamare in termini di portata. Ad alcuni piace paragonare il sistema di tracciabilità a una polizza assicurativa. È un piccolo investimento che può fare un enorme differenza quando qualcosa va storto. Esistono diversi livelli di tracciabilità che possono essere raggiunti, dalla produzione in serie o per codice di data fino alle unità prodotte in serie, e dal sito di produzione con sola data a informazioni complete su
processi e materiali. La sfida di ogni azienda produttrice è definire il livello più appropriato per la situazione specifica. Diventa una questione di bilancio tra costi effettivi di acquisizione e conservazione dei dati di tracciabilità e costi di un possibile richiamo. In un tipico database cronologico TTC, è possibile stabilire esattamente quando e dove è stato realizzato un prodotto difettoso semplicemente con la scansione del numero di serie. È inoltre possibile rintracciare ogni singolo lotto di parti utilizzate per produrre una specifica unità. Se il difetto è relativo a una partita difettosa di parti, è possibile identificare l elenco di tutti i prodotti che sono stati realizzati con quelle parti difettose. Di conseguenza, ogni richiamo di prodotto si riduce al minimo impatto possibile. Il costo reale di un sistema di tracciabilità può essere di gran lunga inferiore a quanto previsto. Se la tracciabilità viene considerata nel contesto di un sistema TTC completo, la tracciabilità completa a livello di processi e materiali sarà un sottoprodotto naturale del sistema TTC. Controllo Il controllo della produzione è il terzo, ma non meno importante, aspetto critico del software TTC. La parola controllo si riferisce a tutti gli aspetti della ricerca di errori o difetti. È certamente importante ottenere la visibilità in tempo reale della fase WIP e dei materiali e poter tracciare i dati cronologici, ma è perfino più importante realizzare innanzitutto il prodotto nella maniera corretta. Se il sistema TTC è soprattutto concepito per la raccolta dei dati di tracciabilità, le funzioni di controllo faranno sì che gli operatori utilizzino il prodotto e i materiali corretti e passino al database cronologico le informazioni di produzione corrette con lo scanner, garantendo un accuratezza al 100% dei dati di tracciabilità. Per ridurre la possibilità di errori umani è possibile ricorrere anche all ispezione automatizzata con elaborazione elettronica delle immagini. Nel caso della rilevazione in fase WIP dei prodotti, è logico e vantaggioso associare ciascun punto di scansione a un percorso di assemblaggio predefinito. In questo caso, il software TTC confronterà lo stato e la posizione attuali del prodotto con quelli in cui dovrebbe trovarsi. Verrà generato un allarme o un avviso se il prodotto ha bypassato una delle fasi. Ulteriori informazioni relative ai prodotti, come i dati sulla qualità o i risultati di ispezioni e test, possono essere registrate in maniera rapida ed efficace con la scansione del prodotto da una fase di lavorazione all altra. Con il tracking di prodotti realizzati in serie, le informazioni di base sui tempi di ciclo possono diventare un database efficace per monitorare l efficienza operativa. È possibile confrontare informazioni in tempo reale con risultati calcolati e perfino generare avvisi e allarmi quando i parametri di lavorazione scendono al di sotto di una determinata soglia. Questo tipo di controllo porta a un migliore utilizzo dei macchinari e all efficacia complessiva delle apparecchiature (OEE). Allo stesso modo, con il tracking dei materiali sulla linea di assemblaggio, il software TTC è in grado di verificare che le parti corrette siano installate nel punto corretto per la realizzazione di uno specifico prodotto. Anche in questo caso, possono essere generati avvisi e allarmi durante la preparazione iniziale dei macchinari per eliminare il rischio di errori umani e il conseguente spreco di tempo e materiali. È inoltre possibile abbinare al software TTC semafori spia o dispositivi di blocco fisico opzionali per fornire avvisi sonori e visibili e per interrompere la linea di produzione in caso di errori critici. Il tracking dei materiali all interno e all esterno della linea di assemblaggio permette anche le seguenti applicazioni: Convalida offline delle impostazioni per accelerare la sostituzione e-kanban per ordinare le parti prima del loro esaurimento Prenotazione dei materiali/gestione dei kit Tracking delle merci deperibili per evitare l utilizzo di materiali scaduti Ciò conduce a un utilizzo più efficiente dei materiali e al miglioramento nell utilizzo dei macchinari e dell OEE. Controllo a ciclo chiuso
L automazione a livello di produzione previene gli errori eliminando il più possibile l intervento umano. Tale risultato può essere raggiunto nei sistemi TTC sostituendo i lettori di codici a barre portatili con lettori a montaggio fisso integrati in macchine, stazioni di lavoro e nastri trasportatori. Diversi tipi di dispositivi di blocco possono essere collegati ai lettori e al software TTC per interrompere il processo di assemblaggio in caso di lettura errata oppure quando il prodotto è fuori sequenza. In alcuni casi, la sostituzione dei codici a barre con etichette RFID può favorire l acquisizione di dati e la verifica delle impostazioni in maniera completamente autonoma. La tecnologia RFID è comunemente impiegata per creare sistemi intelligenti in cui a pezzi diversi di componenti, ad attrezzature o a pallet vengono applicate delle etichette e all interno di macchinari vengono integrate strategicamente antenne e lettori RFID. Vantaggi generali del TTC Riduce le operazioni di inventario Riduce il rischio di costosi richiami di prodotti Consente di identificare ed eliminare le strozzature Consente di evitare le carenze di componenti Migliora la qualità dei prodotti al primo passaggio e riduce i difetti Riduce i tempi di consegna Migliora la consegna nei tempi previsti Aumenta la produttività e riduce al minimo i tempi di inattività delle linee Riduce il costo della manodopera Aumenta la precisione degli inventari e la visibilità Elimina gli errori di composizione dei kit Elimina gli errori di impostazione dei macchinari Elimina le verifiche fisiche di inventario (cycle count) Controlla e migliora il flusso dei materiali e del lavoro Migliora la qualità Vantaggi quantitativi del TTC Riduce i tempi del ciclo di produzione (35-45%) (1) Riduce i tempi di consegna dalla produzione (30%) (1) Riduce i tempi di cambio programma macchina/linea (50%) (2) Riduce i tempi di inserimento dati (36-75%) (1) Riduce i tempi di lavorazione (17-32%) (1) Riduce il numero di moduli da compilare tra un turno e l altro (56-67%) (1) Riduce le operazioni di inventario (4-6%) (3) Aumenta la qualità dei prodotti (+18%) (1) Conclusioni Un buon pacchetto software TTC deve essere altamente modulare e scalabile perché, nella maggior parte dei casi, per le aziende produttrici è preferibile risolvere uno specifico problema implementando un piccolo progetto in un breve intervallo di tempo. Solitamente, un progetto TTC mirato costa tra i 15mila e i 50mila dollari ed è implementato nel giro di pochi giorni, fornendo un ROI molto buono e un rapido recupero dei capitali. Il sistema TTC di base può essere ampliato a fasi nel tempo, con maggiori vantaggi e un migliore ROI in ciascuna fase. Riferimenti 1. Rapporto internazionale MESA 2. Caso pratico della Positron, Cogiscan Inc. 3. Calcolo del recupero degli investimenti, Dynamic Systems Inc.
Altre fonti 1. Technology Fails: 8 Extreme Electronic Disasters, Computerworld, ottobre 2009 2. www.recalls.gov Sito centralizzato sul richiamo di prodotti del Governo degli Stati Uniti 3. Recupero degli investimenti per il progetto WMS, Dynamic Systems Inc. 4. Rapporto internazionale MESA 5. Gestione dei materiali, Centro di profitti, Indian Institute of Materials Management 6. Relazione sui casi di successo dell RFID nell industria elettronica, Cogiscan Inc.