IL PIANO PRINCIPALE DI PRODUZIONE (a cura di E. Padoano) [Bozza 2010] Indice 1 Generalità 1 2 Elaborazione del piano principale per produzione MTS 2 2.1 MPS per produzione MTS...................... 2 2.2 MPS per altri tipi di produzione................... 4 3 MPS e ordini reali 6 Riferimenti bibliografici 8
1 Generalità Il piano principale di produzione (Master Production Schedule - MPS) fornisce la programmazione (schedulazione) delle consegne di prodotto finito sia in termini temporali che di quantità, con l obiettivo di soddisfare le richieste dei clienti. Mentre il piano aggregato fornisce una misura dell output producibile dal sistema produttivo, soprattutto ai fini di una valutazione del rapporto tra capacità richiesta e disponibile, MPS è un vero e proprio piano di produzione. MPS non deve essere confuso con una previsione (ad esempio di vendita), in quanto esso deve considerare alcuni elementi decisivi per la concreta fattibilità del piano: le scorte disponibili di prodotto, i vincoli di capacità relativi ai CdL, le disponibilità di materiali, il lead time di produzione. Questi ultimi due aspetti, in particolare, possono portare allo slittamento delle quantità da consegnare nel tempo se ciò fosse necessario per la fattibilità del piano. Il piano principale di produzione è anche uno strumento centrale di comunicazione tra la funzione produzione e i responsabili delle vendite: il piano è definito sulla base del consenso tra le due funzioni. In tal senso non può essere visto come uno strumento rigido, ma deve essere modificabile per renderlo consistente con i dati di domanda e di capacità produttiva. Prendendo come riferimento il piano aggregato di produzione, esso riporta la reale produzione (item-quantità) che dovrebbe essere attuata nell orizzonte di pianificazione. Tale informazione è la base per il calcolo della capacità produttiva e delle risorse necessarie a livello non aggregato, in particolare per quanto riguarda le risorse più critiche. Il piano aggregato di produzione vincola MPS in quanto è un piano che riguarda le famiglie a cui i singoli prodotti appartengono: aggregando le quantità di singoli item si dovranno ottenere le quantità per famiglie di prodotti. In altri termini, la quantità relativa ad una certa famiglia F di prodotti, che si ritrova nel piano aggregato in un periodo (ad esempio, Q F,t nel mese t) dovrebbe corrispondere alle quantità disaggregate Q i (i F) i F Q i,τ = Q F,t. nei diversi sottoperiodi τ di t: τ t MPS rappresenta il piano guida, assieme alla distinta base, per la redazione del piano dei fabbisogni (MRP): mentre MPS fissa le date in cui gli item (finali, in relazione alla tipologia di produzione) devono essere disponibili per la consegna, le date di lancio degli ordini di produzione saranno determinate in sede di MRP. Le informazioni che sono necessarie per sviluppare MPS comprendono: i dati contenuti nel piano aggregato di produzione; le previsioni per ciascun item (prodotto finito); Gest. prod. ind. 1
gli ordini ricevuti da clienti, magazzini interfunzionali, consociate; i livelli delle scorte disponibili per ciascun item; i vincoli di capacità per quanto riguarda le risorse critiche. Gli obiettivi generali del piano principale mirano, in primo luogo a mantenere il livello di servizio programmato, attraverso il mantenimento dei livelli di progetto delle scorte di prodotto finito e la temporizzazione delle consegne di prodotti finiti secondo quanto concordato con il cliente. Ulteriori obiettivi sono quelli di impiegare efficacemente le risorse in termini di materiali, manodopera e attrezzature e di mantenere gli investimenti in scorte al livello definito dalla strategia aziendale. Tali obiettivi sono chiaramente conflittuali: la puntualità delle consegne, ad esempio, può essere più facilmente soddisfatta qualora siano presenti scorte che proteggano da eventi inaspettati. In generale si dovrà quindi elaborare un piano che rappresenti una soluzione di compromesso. 2 Elaborazione del piano principale per produzione MTS 2.1 MPS per produzione MTS Si presenterà ora una procedura per l elaborazione di un piano principale di produzione nell ipotesi di un sistema di produzione MTS: ciò permette di concentrare l attenzione della pianificazione sui prodotti finiti. Si parlerà anche di ordini di prodotti finiti, ipotizzando, ad esempio, che se la produzione avviene per ricostituirne le scorte (produzione per il magazzino) la richiesta giunga dal magazzino finiti. Più in generale gli ordini di prodotto finito possono provenire da distributori o uffici commerciali. Il primo passo consiste nell elaborazione di un MPS preliminare per ciascun item di una famiglia di prodotti finiti. A partire dalle previsioni di vendita (PV t ), dai dati sulle disponibilità iniziali (INV 0 ) e dalla dimensione dei lotti producibili di definiscono i valori delle quantità che devono essere rese disponibili nel periodo (MPS t ) da parte della produzione; tale dato si riferisce alla quantità e alla data di versamento a magazzino. Un ulteriore risultato dell elaborazione è la disponibilità di progetto (projected available balance - DP t ), che rappresenta la previsione della giacenza alla fine di ciascun periodo: DP t = DP t 1 + MPS t PV t Convenzionalmente, la disponibilità DP t è quella che si ha alla fine del periodo t, MPS t si rende disponibile all inizio del periodo t e PV t si manifesta nel corso del periodo t. Si possono adottare diverse politiche di dimensionamento dei lotti. Si può fissare un lotto costante con cadenza regolare, ad esempio settimanale, la cui dimensione può essere calcolata sulla base della domanda media nell orizzonte di pianificazione. In questo caso si potranno avere dei periodi di accumulo di scorte e dei periodi in cui si manifestano backorder. Altre politiche possono prevedere un adattamento della produzione alla domanda, Gest. prod. ind. 2
Tabella 1: Esempio di tabella MPS 1 2 3 4 5 6 PV t 20 35 35 40 30 20 DP t 10 40 5 25 35 5 35 MPS t 50 50 50 50 Tabella 2: Esempio di tabella MPS 1 2 3 4 5 6 PV t 20 35 35 40 30 20 O t 25 20 15 5 DP t 10 35 0 15 25 45 25 MPS t 50 50 50 50 lotti costanti attivati da un livello di riordino fissato o periodi di copertura. La forma generale di una tabella MPS è rappresentata nella tabella 1, elaborata nell ipotesi che il lotto di produzione preveda una quantità pari a 50 unità attivata ogni volta che DP t assume un valore negativo. I periodi temporali sono di solito un mese o una settimana. I dati trattati devono comprendere: le previsioni PV t, che sono le quantità di prodotti finiti considerati nella data di consegna prevista; gli ordini O t, che esprimono le quantità ordinate e confermate e la data di consegna promessa; la scorta finale dell orizzonte temporale (progettata); MPS t, le quantità di prodotti finiti la cui produzione deve essere completata nel periodo t; INV 0, la scorta di prodotto finito disponibile all inizio del primo periodo. Nel calcolo di DP t si tiene conto (salvo nei casi esemplificati nel 3) del più elevato tra PV t e O t (cfr. Tab.2). Da un lato, infatti, se il valore di previsione è superiore a O t ci si attende che successivi ordini porteranno il valore reale in ordine prossimo alla previsione stessa. Se, d altro canto, O t > PV t la quantità in ordine dovrà essere certamente soddisfatta. MPS t è l unica variabile decisionale, gli altri sono dati o valori calcolati. Appare evidente che due situazioni opposte si hanno nel caso di produzione a lotti costanti e di produzione adattata. Nel primo caso si ha una relativa semplificazione della pianificazione delle risorse produttive a fronte di maggiori costi relativi a scorte e ordini ritardati; nel secondo si possono limitare decisamente le scorte ma la gestione delle risorse risulterà più complessa (si rammenta che diversi prodotti competono per le risorse produttive) e si manifesteranno costi per l adattamento della produzione. Successivamente si attua una verifica del MPS preliminare con la capacità disponibile. A livello dello sviluppo del piano principale ci si riferisce alla capacità di medio periodo (rough-cut capacity) con particolare riferimento alle risorse Gest. prod. ind. 3
critiche: quei centri di lavoro o operazioni che possono costituire dei colli di bottiglia per il sistema produttivo, la manodopera ed i materiali critici (ad esempio con lunghi tempi di consegna o di realizzazione). Si tratterà di valutare i carichi di capacità richiesti dalle quantità in ordine nei centri di lavoro critici, per i periodi in cui si ritiene che questi saranno occupati. Dopo tale fase dovranno essere risolti i conflitti tra MPS preliminare e capacità disponibile: se la capacità disponibile è maggiore della capacità richiesta dal piano principale, quest ultimo risulta fattibile, se la capacità disponibile è minore della capacità richiesta è necessario ricercare degli adattamenti per la capacità. Questi possono comprendere il reindirizzamento degli ordini di produzione verso CdL alternativi, il ricorso a straordinari o alla subfornitura. Qualora tali azioni fossero inattuabili o non convenienti, si renderà necessaria la revisione del piano principale. Si sottolinea che la revisione di un piano principale comporta conseguenze a livello dei piani di livello inferiore (in particolare MRP) e introduce una certa instabilità nel sistema produttivo. L ultimo passo della procedura deve necessariamente consistere in una valutazione del MPS finale, soprattutto quando si debba scegliere tra diversi piani alternativi, tutti fattibili. La valutazione può avvenire secondo tre criteri principali: l efficacia di utilizzo delle risorse produttive (con il rispetto dei vincoli); il servizio offerto al cliente (rispetto date di consegna e tempestività); il costo del piano in termini di manodopera, subforniture e scorte. 2.2 MPS per altri tipi di produzione In linea generale il piano principale dovrebbe essere elaborato nel punto in cui si ha il minor numero di opzioni di item che in genere coincide con il punto di entrata dell ordine. Questo approccio è suggerito da una serie di vantaggi. Le elaborazioni sono sviluppate con riferimento ad un minor numero di codici e, di conseguenza, si deve elaborare un minore numero di previsioni. Concentrare l attenzione del piano sul punto in cui vi è una minore differenziazione è poi coerente con il concetto di disaccoppiamento tra produzione su previsioni di consumo di item componenti e produzione regolata dagli ordini effettivi dei clienti. Per i sistemi MTO, nel caso di commesse ripetitive su prodotti consolidati e item limitati, MPS può essere elaborato per disaggregazione del piano aggregato. Nel caso di produzione su progetto le previsioni riguardano la vendita di capacità produttiva: MPS schedula gli ordini acquisiti dai clienti. La due date per ogni prodotto è negoziata con il cliente e gli end-item sono disposti nel MPS. MPS è quindi formato dalle date di consegna ai clienti e quindi è guidato dagli ordini effettivi, non più dalle previsioni. Nel caso di produzione ATO, MPS schedula i modelli base da cui derivano le personalizzazioni o i moduli (sotto-assiemi) che comporranno il prodotto finito secondo le specifiche del cliente. MPS non è dunque elaborato per gli item finali. Per quanto riguarda la pianificazione delle operazioni terminali, Gest. prod. ind. 4
che realizzano i prodotti finiti, si predispone un ulteriore piano che, a completamento di MPS, interessa quantità e tempi in cui si devono rendere disponibili i prodotti finiti per la consegna al cliente (piano delle operazioni terminali o Final Assembly Schedule - FAS). Tale piano è predisposto per tutti i prodotti finiti ordinati: da catalogo o personalizzati. Nel caso, ad esempio, dei prodotti da catalogo la cui produzione anticipata non è conveniente, si considereranno i dati seguenti: la scorta disponibile alla data odierna (in cui avviene la pianificazione); gli ordini confermati con le relative date di consegna; l entità del lotto economico di produzione (assemblaggio). Si considera un intervallo di tempo, dal momento della pianificazione al completamento delle operazioni terminali (precessione), sufficiente, nei diversi casi, a completare l assemblaggio dei prodotti da catalogo, a realizzare le personalizzazioni, a effettuare le progettazioni di dettaglio, ad acquisire i componenti complessi. La fattibilità del FAS deriva comunque: dalla capacità disponibile nell orizzonte di pianificazione e dalla disponibilità di materiali e semilavorati, che, in ambito ATO, dovrebbe essere regolata da MPS. La struttura della tabella FAS (tab.3) è simile a quella vista nel caso MPS (vedi tab.1) in cui al posto delle previsioni di vendita PV t ci sono gli ordini confermati dai clienti OC t e al posto delle quantità MPS t si hanno le entità dei lotti dimensionate sulle caratteristiche delle operazioni terminali FAS t (ad esempio assemblaggi). Nella tabella 3 il lotto di assemblaggio della settimana 5 costituisce un anticipo rispetto ai fabbisogni relativi al momento della pianificazione: ciò da un lato consente di bilanciare meglio le operazioni nel corso dell arco di pianificazione e, dall altro, è giustificabile nell ottica di un possibile incremento degli ordini reali che potrebbe verificarsi nei periodi più lontani (settimana 5 e 6). Tabella 3: Esempio di tabella FAS (t = 1settimana) 1 2 3 4 5 6 OC t 20 15 15 10 5 5 DP t 10 20 5 20 10 35 30 FAS t 30 30 30 Tale anticipo è meglio evidenziato nella figura 1 in cui si osserva che un lotto di assemblaggio di 100 unità richiede 5 giorni: il completamento avviene il venerdì mentre l assemblaggio del lotto inizia il lunedì. Se si ipotizza di non poter disaggregare i lotti in sotto-lotti il quantitativo (ad esempio della settimana i) potrà essere disponibile solo il venerdì qualora l ordine di assemblaggio sia ricevuto entro il venerdì della settimana precedente (settimana i 1). Nel caso di figura l ordine cliente deve essere pronto il lunedì della settimana i + 1, quindi il lotto di prodotto finito dovrà essere assemblato nella settimana i. Considerando quindi il complesso della pianificazione di medio periodo, si può rilevare come, in ambiente diverso dal MTS, gli elementi centrali per la Gest. prod. ind. 5
(i-1) settimana i-esima (i+1) VE LU MA ME GIO VE LU MA ME GIO Ordini confermati 40 70 Disponibilità 50 10 110 40 FAS 100 Figura 1: Esempio di FAS elaborazione del piano principale sono gli ordini acquisiti e la capacità produttiva che rende possibile soddisfarli. 3 MPS e ordini reali Si è in precedenza osservato che il computo dei lotti MPS spesso avviene considerando il valore più elevato tra previsione e ordine reale in ciascun periodo. Ci si attende, ad esempio, che se alla data t PV t = 70 unità e O t = 40 unità, nelle settimane precedenti t si possano ricevere ulteriori ordini che dovrebbero portare O t verso il valore di PV t. Essendo MPS t dimensionato su valori più alti degli ordini, la capacità riservata per la produzione di tale lotto sarà assorbita in parte dagli ordini già acquisiti e in parte da ordini attesi. In altri termini, la capacità, che non è già messa a disposizione di ordini specifici, può essere utilizzata per ulteriori promesse di ordini. La disponibilità a promettere (available to promise - ATP) sostanzialmente si configura come la possibilità di soddisfare una consegna di prodotto finito in un certo periodo temporale: tale informazione può consentire al responsabile delle vendite di concordare una data specifica di consegna per un dato quantitativo di prodotto con un alto grado di affidabilità. ATP è calcolato nel modo seguente: per il primo periodo, si somma l eventuale scorta iniziale disponibile (INV 0 ) all eventuale consegna schedulata nel primo periodo (MPS 1 ) e si sottraggono le quantità relative agli ordini acquisiti fino al periodo in cui si ha una nuova consegna; per i periodi successivi al primo in cui si abbia una consegna, si sottraggono dalla consegna schedulata le quantità relative agli ordini acquisiti fino al periodo in cui si ha una nuova consegna. Da un punto di vista formale, siano t = 1,..., T i periodi appartenenti all orizzonte di pianificazione e siano t j [2,..., T], j = 1,..., T, con T T i periodi in cui si ha una consegna schedulata (MPS tj ) successivi al primo, in cui MPS 1 0. Siano inoltre O t le quantità ordinate nei diversi periodi t. Per t = 1: t 1 1 ATP 1 = INV 0 + MPS 1 t=1 O t Gest. prod. ind. 6
Tabella 4: Tabella MPS con zona congelata 1 2 3 4 5 6 PV t 20 35 35 40 30 20 O t 25 30 15 DP t 10 35 5 20 30 0 30 MPS t 50 50 50 50 ATP t 5 35 50 50 Per 1 < t j T: ATP tj = MPS tj t j+1 1 t=t j O t Per poter considerare, cautelativamente, che tutto l ATP di un periodo t j sia disponibile solo per i periodi che vanno da [t j ] a [t j+1 1], si ipotizza che tutto l ATP verrà collocato prima del prossimo MPS; in caso contrario si dovrebbe tenere conto di una rimanenza disponibile per il periodo successivo. Per completare l elaborazione dei time-phased record relativi al MPS, si deve quindi tenere conto degli ordini reali a cui è progressivamente assegnata la quantità prodotta o disponibile. Occorre poi considerare che, in generale, gli ordini effettivamente acquisiti (e di cui si è fissata la consegna) in un periodo possono richiedere, nel complesso, quantitativi maggiori o minori della previsione di vendita per lo stesso periodo. Una valutazione della disponibilità di progetto sufficientemente cautelativa, richiede che gli accumuli di scorte non siano eccessivi e che siano minimizzate condizioni di stockout. Un piano MPS sarà poi efficace da un punto di vista pianificatorio se potrà garantire una certa stabilità nell utilizzo delle risorse produttive. Per questi scopi, si può proporre di stabilire una zona congelata in cui non si accettano più ulteriori ordini (se non per quantità che possano essere strettamente contenute negli ATP). Si definisce allora un arco temporale comprendente i periodi (a partire dal primo) in cui non vengono accettate modifiche di ordini. All interno di tale arco DP t = DP t 1 + MPS t O t mentre oltre l arco congelato DP t = DP t 1 + MPS t max[o t, PV t ] dove MPS 0. Nell arco temporale sopra considerato (demand time fence) la capacità e i materiali sono considerati del tutto impegnati negli ordini in quanto eventuali cambiamenti sarebbero troppo costosi. La tabella 4 riporta l esempio considerato nella tabella 1 a cui sono state aggiunte la riga relativa agli ordini reali O t e quella relativa agli ATP; la zona congelata comprende la prima e la seconda settimana. Per completezza, vale rilevare che, in alcuni casi può essere utile definire altre due zone temporali: una slushy zone in cui le risorse sono impegnate meno rigidamente, ma in cui sono assegnate capacità e ordini di materiali, e dove Gest. prod. ind. 7
cambiamenti di MPS sono possibili ma su espressa decisione del responsabile della produzione, e una liquid zone in cui MPS può essere modificato anche automaticamente entro i limiti delle scelte stabilite a livello di piano aggregato. Riferimenti bibliografici Arnold J. R. T.; Chapman S. N. (2001). Introduction to Materials Management. Prentice Hall International, London, 4th edizione. Brandolese A.; Pozzetti A.; Sianesi A. (1991). industriale. Hoepli, Milano. Gestione della produzione Chopra S.; Meindl P. (2001). Supply Chain Management: strategy, planning, and operation. Prentice Hall, Upper Saddle River. Grando A., (A cura di) (1996). Produzione e Logistica. UTET, Torino. Sipper D.; Bulfin R. L. (1997). McGraw-Hill, New York. Production: planning, control and integration. Slack N.; Chambers S.; Johnston R. (2001). Operations Management. Financial Times - Prentice Hall, Harlow, 3rd edizione. Vollman T. E.; Berry W. L.; Whybark D. C. (1997). Manufacturing Planning and Control Systems. McGraw-Hill, New York. Gest. prod. ind. 8