Classificazione dei sistemi
produttivi
Gestione della produzione industriale
Prof. Sergio Cavalieri
(Materiale a cura di: Paolo Gaiardelli, Sergio Cavalieri e Giuditta Pezzotta)
Le caratteristiche distintive di un Sistema
Produttivo
Basso Volume Alto
Television factory
Fast food restaurant
Routine surgery
Mass rapid transport
Off-the-peg suit plant
University lectures
Financial audits
Jeans shop
Bread bakery
Consultancy advice
Shopping mall security
Trucking operation
Most manufacturing
Prepackaged sandwich
maker
Dental technician
Distance learning
Gourmet restaurant
Pioneering surgery
Taxi service
Bespoke tailor
University tutorials
Corporate tax advice
Department store Electricity utility
Financial audits
Emergency service
City metro service
Alto Varietà Basso
Alto Variazione
della
domanda
Basso
Alto Contatto
con il
cliente
Basso
Most health care
‘Cook at your table’
restaurant
Dentist
Music teacher
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Classificazione a 3 assi
Classificazione
secondo la natura
del processo (asse tecnologico)
Classificazione
Classificazione
secondo le modalità di vendita
(asse di mercato)
secondo la modalità
di produzione
(asse gestionale)
su previsione
per commessa
Ripetitiva
Singola
di processo
per parti
unitaria
intermittente
a lotti continua
Produzione
Produzione
Produzione
ProduzioneProduzione
Produzione
Produzione
Fabbricazione
Montaggio
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Asse Tecnologico
In base al modo in cui il processo di
produzione viene realizzato, si distinguono i
seguenti casi:
produzioni di processo, o primarie, o di
base, o ciclo tecnologico obbligato,
comprendenti la sola fase di fabbricazione
produzioni per parti, o secondarie, o
manifatturiere, o a ciclo tecnologico non
obbligato, comprendenti le fasi di
fabbricazione e/o montaggio.
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Produzioni di processo
Caratteristiche tecnologiche
Presenza di trasformazioni chimico-fisiche irreversibili dei componenti;
Ciclo tecnologico vincolato e per lo più a flusso;
Criticità e importanza dei parametri tecnologici di processo
Presenza di forme di automazione spinta
Flusso di processo di tipo analitico, sintetico o lineare
Caratteristiche gestionali
Scarsa rilevanza dei parametri gestionali (quali WIP, Lead Time, sincronizzazione di fasi, ecc.)
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Produzioni di processo
Struttura dei costi
Alti investimenti in impiantistica e automazione
Costi del lavoro limitati
Consistenti costi per energia e manutenzione
Esempi
Tecnologia cartaria (carta, cartone, ...);
Tecnologia tessile (filatura, tessitura, finissaggio...);
Tecnologia chimica e affini (cemento, gomma, materie plastiche, farmaceutici, vernici, …);
Tecnologie metallurgiche (acciaio e altri metalli).
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Produzioni di processo: esempi
Produzione della carta
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Produzione del nylon
Produzione del cemento
Produzioni di processo: esempi
f.1 f.2
f.3 f.4 f.5
f.6B
A
st.
c.
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Produzione dell’acciaio
Produzioni di processo: esempi
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Produzioni per parti o manifatturiere
In queste produzioni il prodotto che si ottiene è costituito da un certo
numero di componenti discreti, o parti in genere di diversa natura; si pensi
per esempio a prodotti quali le automobili, gli elettrodomestici, le
apparecchiature elettroniche, le scarpe, i giocattoli ecc.
Una caratteristica tipica di questo tipo di produzioni è che un prodotto può
essere montato e smontato (tale condizione può anche venire a cadere,
senza tuttavia perdita di generalità, nel caso di assiemaggio mediante
saldatura, incollaggio, forzatura, cucitura dei componenti). Il processo
produttivo, di massima, comprende sia le fasi di fabbricazione (da intendere
come insieme di lavorazioni che modificano la forma, le dimensioni o lo
stato superficiale di parti singole), sia le fasi di montaggio (da intendere
come complesso delle operazioni di giustapposizione di parti singole per
formare un assieme) ed è caratterizzato da una grande varietà nei cicli
tecnologici delle parti componenti, cicli che spesso ammettono numerose
varianti: questi processi possono pertanto anche essere definiti come
produzioni a ciclo tecnologico non obbligato.
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Fabbricazione
Caratteristiche tecnologiche
Presenza di trasformazioni fisiche e morfologiche irreversibili delle materie prime e dei componenti
Ciclo tecnologico non vincolato, con opzioni e varianti, con livelli di flessibilità assai differenziati
Non eccessiva rilevanza dei parametri tecnologici di processo; rilevanza dei parametri tecnologici di prodotto
Flusso di processo per lo più di tipo analitico
Caratteristiche gestionali
Crescente rilevanza dei parametri gestionali (WIP, tempi di attraversamento, ritardi, appuntamenti, ...)
Presenza di risorse di produzione multiple (operatori, macchinari, utensili, programmi, ...).
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Fabbricazione
Struttura dei costi
Rilevanza del capitale fisso e del lavoro assai variabile, in
funzione del livello di automazione e della specializzazione
del macchinario.
Esempi
Lavorazioni meccaniche (fresatura, tornitura, foratura, ecc...)
Stampaggi (plastica, metalli...)
Lavorazioni manifatturiere varie (fabbricazione mobili,
scarpe, abiti, …)
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Fabbricazione di componenti per caldaie a gas
Fabbricazione: esempi
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Montaggio Caratteristiche tecnologiche
Presenza di operazioni di giustapposizione di componenti per
formare assiemi, sottogruppi, gruppi e prodotti finiti. Tale
giustapposizione può essere reversibile o irreversibile (es.
saldatura);
Ciclo tecnologico libero, con livelli di flessibilità assai
differenziati;
Scarsa rilevanza dei parametri tecnologici di processo; rilevanza
dei parametri tecnologici di prodotto;
Flusso di processo di tipo sintetico.
Caratteristiche gestionali
Grande rilevanza dei parametri gestionali (WIP, appuntamenti,
tempi di attraversamento, ritardi, ...).
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Montaggio
Struttura dei costi
Rilevanza del capitale fisso tendenzialmente bassa, comunque variabile in funzione del livello di automazione e della specializzazione del macchinario
Prevalenza di operazioni manuali e dunque rilevanza della manodopera tendenzialmente elevata
Esempi:
Veicolistico (Auto, moto, autocarri, treni, ...)
Elettronica
Elettrotecnica e elettromeccanica
Elettrodomestici
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Montaggio di caldaie a gas
Montaggio: esempi
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Asse del Mercato
Si distinguono le seguenti due modalità
Produzione per il magazzino;
Produzione per commessa
Ripetitiva
Singola
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Produzione per il magazzino E’ questo il caso in cui il Lead Time di produzione è superiore al tempo
di risposta consentito dal mercato. Pertanto è necessario realizzare la
produzione prima dell'arrivo degli ordini cliente, su previsione.
Tale condizione si verifica per prodotti standard, poco o per niente
diversificati e con volumi di domanda elevati e regolari. Il cliente viene
servito dal pronto, attingendo al magazzino prodotti finiti.
Esempi:
Prodotti per la casa (detersivi, lampadine, cosmetica, …)
Alimentari
Elettrodomestici (televisori, lavatrici, …)
Componentistica
Tessile-abbigliamento
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Produzione su commessa ripetitiva
Caratteristiche:
La gamma è ampia e il prodotto fortemente differenziato
Il consumo del prodotto è ripetitivo e pertanto le sue caratteristiche tecniche sono note a priori (produzione a catalogo)
Dopo l’ordine del cliente possono iniziare subito le operazioni produttive
Esempi:
Macchine utensili
Locomotori
Centrali telefoniche
Grandi elaboratori
E’ questo il caso in cui il Lead Time di produzione è inferiore al tempo di risposta consentito dal mercato.
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Produzione su Commessa Singola
Caratteristiche
La gamma di prodotti realizzabili è virtualmente infinita e comunque non è definita a priori
Non è ravvisabile nessuna ripetitività nel consumo dei prodotti
Il prodotto è definito completamente solo all'atto dell'emissione dell'ordine cliente (produzione su specifica)
Dopo l'emissione di un ordine cliente hanno luogo non solo le attività produttive ma anche quelle tecniche di progettazione ed ingegnerizzazione di prodotto-processo
Esempi
Navi; Abiti su misura; Edifici; Impianti industriali
E’ questo il caso in cui il Lead Time di produzione è inferiore al tempo di risposta consentito dal mercato.
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Asse Gestionale
Definisce la modalità secondo cui viene realizzato l'output,
in dipendenza dalle caratteristiche tecniche dell’impianto,
dalla ripetitività del consumo dei beni prodotti e da
considerazioni di carattere tecnico-economico
Si distinguono le seguenti modalità:
Produzione unitaria (one of a kind production):
esattamente la quantità richiesta dal cliente
Produzione intermittente (lottizzata): la dimensione del
lotto di produzione non dipende dal quantitativo richiesto
dal cliente, ma viene determinata sulla base delle
caratteristiche del sistema produttivo/logistico
Produzione continua
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Produzione Unitaria
Caratteristiche:
Il consumo del bene prodotto non è ripetitivo o comunque non è possibile prevederne ulteriori fabbisogni;
Non sussistono costi significativi connessi al cambio produzione;
La quantità da realizzare non è vincolata dalle caratteristiche tecnologiche del processo;
Pertanto si realizza sempre l'esatta quantità di prodotto richiesta dal cliente.
Esempi:
Abito su misura;
Navi;
Impianto industriale.
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Produzione Intermittente Caratteristiche:
tra un lotto e l'altro hanno luogo operazioni di attrezzaggio, atte a riconfigurare i mezzi di produzione, adattandoli al nuovo articolo processato. Tali operazioni comportano un tempo e costo non trascurabile
i mezzi di produzione presentano caratteristiche intrinseche tali da delimitare la quantità di prodotto lavorabile (batch);
esiste una qualche ripetitività nel consumo dei beni prodotti;
la quantità messa in produzione è vincolata. Pertanto, può essere messa in produzione una quantità maggiore di quella richiesta dal cliente;
la quantità residua rispetto all’ordine cliente viene messa a magazzino e servirà a coprire ordini futuri.
Esempi:
stampaggi in generale;
produzioni con colori (pigmenti, vernici, gomma, plastica, ...);
tessitura;
lavorazioni meccaniche con utensile.
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Flusso produttivo in una produzione per lotti
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Produzione Continua
Caratteristiche:
la produzione è di tipo monoprodotto, cioè c’è una corrispondenza biunivoca tra prodotto e sistema di produzione;
la produzione viene realizzata senza interruzioni, ammettendo al più variazioni di cadenza produttiva;
ogni variazione di cadenza produttiva corrisponde ad una perdita di efficienza dovuta a cause tecniche (processo) oppure gestionali (assemblaggio).
Esempi:
assemblaggio automobili;
riempimento acqua minerale;
fonderie;
segherie;
continue carta.
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Classificazione Wortmann
Le produzioni industriali possono essere classificate in differenti categorie gestionali, sulla base del posizionamento del cosidetto CODP (Customer Order Decoupling Point, punto di disaccoppiamento fra ordine del cliente e produzione).
Va notato che il punto CODP individua la posizione delle scorte all’interno del flusso produttivo.
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Classificazione Wortmann FORNIT
ORI
CLIE
NTI
MTS
ATO
MTO
PTO
ETO
Produzione su previsione
Produzione su ordine
CODP
PROGETTAZIONE - APPROVVIG. - FABBRICAZIONE - ASSEMBLAGGIO - SPEDIZIONE
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Logica Make To Stock (MTS)
L'ordine del cliente si rivolge allo stock finale di prodotti finiti.
Il tempo di risposta richiesto dal cliente è pressocchè istantaneo
In questa categoria rientrano pertanto le produzioni su previsione di prodotti a limitata complicanza.
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Logica Assemble to Order (ATO)
L'ordine del cliente risale fino al piano di montaggio del prodotto finito e si
hanno quindi due modalità gestionali distinte:
produzione su previsione di sottogruppi standard
successiva personalizzazione del prodotto finito in fase di
assemblaggio finale (effettuata solamente a fronte di ordini acquisiti).
In questa categoria sono presenti le produzioni a elevata ampiezza di mix
di codici prodotti finito, caratterizzati però dalla comunanza di alcuni
sottogruppi standard.
Rispetto al profilo dei rapporti fra produzione e modalità con cui la
domanda si forma, questa categoria è pertanto un misto fra la produzione
su previsione (per i sottogruppi standard) e su commessa (per
l'assemblaggio finale).
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Logica Make To Order (MTO)
L'ordine del cliente risale nella catena produttiva fino alla
fase del piano di fabbricazione delle parti componenti il
prodotto finito.
Infatti, i prodotti sono tali per cui la loro produzione non può
iniziare se non al momento dell'acquisizione dell'ordine del
cliente; solo allora possono essere attivate le operazioni di
produzione.
Si riconoscono qui gli elementi tipici delle produzioni per
commesse ripetitive.
.
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Logica Engineer To Order (ETO)
Analogo al caso di Make to Order con la sola differenza
che l'ordine del cliente risale fino alle attività di
progettazione / ingegnerizzazione che non possono essere
anticipate rispetto al momento dell'acquisizione dell'ordine
Ciò può essere dovuto al fatto che i disegni del prodotto o
le specifiche di qualità di produzione sono fornite dal cliente
al momento dell'ordine.
E’ tipico delle produzioni per commesse singole.
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Esercitiamoci …
Classificazione a tre assi e Wortmann di:
Produzione sacchi di cemento
Produzione di pasta
Produzione di autotrattori
Produzione di cucine componibili
Produzione di elicotteri militari
Pizzeria
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Sistemi produttivi: caratteristiche
impiantistiche
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Sistemi produttivi: campi tipici di impiego Fabbricazione Montaggio
Manuale
A
uto
matizzato
ASSEMBLY SHOP
LINEA
POST. FISSA
MIX
( # Parti div.)
VOL. PRODUZ.
CELLE
LINEA
REPARTI
MIX
( # Parti div.)
VOL. PRODUZ.
MIX
( # Parti div.)
VOL. PRODUZ.
A.T.L.
F.M.S.
F.M.L.
F.
M.
C.
N.C.
Controllo
Numerico
Automatic Transfer Line
Flexible Manufacturing System
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Job-shop: produzione per reparti
Reparto A
Reparto B
MACCHINA
REPARTO
12
3
4
5
6
7
8
PRODOTTO A
PRODOTTO B
Materiale grezzo
Materiale lavorato
Gestione della produzione industriale –Prof. Sergio Cavalieri - 35
Caratteristiche della produzione per reparti 1. Sistema di produzione e gestione materiali modificabile così da gestire più
prodotti contemporaneamente.
2. Molti prodotti vengono lavorati all’interno dell’impianto in lotti, e molti lotti sono
lavorati allo stesso tempo. Una bassa domanda di solito non giustifica una
produzione in linea ma a reparti.
3. L’esecuzione degli ordini di lavoro richiede una pianificazione ed un controllo
dettagliato dovuto alla varietà dei flussi e dalla separazione dei centri di lavoro.
4. Il controllo richiede informazioni di dettaglio sui lavori e sugli impianti, inclusi le
sequenze di lavorazione, la priorità degli ordini, i tempi di lavorazione richiesti
per ciascuna lavorazione, lo stato dei lavori in corso d’opera, la valutazione
della capacità dei centri di lavoro periodo per periodo.
5. La capacità di ciascun centro di lavoro può differire sensibilmente. La capacità
critica dei centri di lavoro (colli di bottiglia del sistema) derivante dalla scarsità di
forza lavoro o della specifica macchina, è di difficile valutazione, poiché il collo
di bottiglia del sistema cambia a seconda del mix di produzione.
Gestione della produzione industriale –Prof. Sergio Cavalieri - 36
Caratteristiche della produzione per reparti
6. La disponibilità delle risorse, inclusi i materiali, il personale e le attrezzature
devono essere coordinate con il piano ordini.
7. Il valore del WIP tende ad essere relativamente alto e ben superiore alle
linee di produzione a causa delle code e dei lunghi tempi di attesa che si
generano nel sistema.
8. L’utilizzo di tecniche tradizionali di programmazione e schedulazione
comporta un tempo totale di attraversamento di molto superiore all’effettivo
tempo di lavorazione. Un ordine di solito consuma il 95% del tempo speso
all’interno del sistema produttivo per attese di lavorazione o per
trasferimenti da un centro di lavorazione all’altro.
9. Il personale diretto è generalmente più specializzato che nelle linee di
produzione.
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Linee di fabbricazione a flusso o dedicate
stampaggio fresatura tratt. termicoverniciatura
linea prodotto A
fresatura foratura imballaggiofinitura
linea prodotto B
P
R
O
D
O
T
T
I
G
R
E
Z
Z
I
P
R
O
D
O
T
T
I
F
I
N
I
T
I
M
A
G
A
Z
Z
I
N
O
LAYOUT PER LINEE
S
CMU2
MU1
Transfer rotante
Transfer lineare
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Caratteristiche delle linee a flusso
continue o dedicate 1. Il lavoro si muove nel processo con intervalli dedicati.
2. Gli impianti produttivi e i sistemi di movimentazione sono dedicati.
3. Il processo è dimensionato per così da minimizzare la movimentazione dei
materiali ed aumentare l’efficienza.
4. Piccoli cambiamenti possono essere effettuati sulla linea per introdurre
nuovi prodotti o migliorare il processo produttivo. I cambiamenti più
significativi non sono invece fattibili a causa dell’elevato costo.
5. La linea lavora (o viceversa rimane inoperosa) per lungo tempo.
6. La pianificazione delle scorte e il relativo controllo sono guidati dalla
cadenza della linea. Critica è la disponibilità continua dei materiali.
7. La capacità delle singole stazioni dovrebbe essere bilanciata così da
favorire un miglioramento dell’efficienza della linea
8. Il processo produttivo non può essere modificato se non attraverso un
significative modifiche delle attrezzature e del numero degli operatori.
9. Costi fissi alti e costi variabili bassi. Ne consegue la necessità di alti
volumi per il raggiungimento del Break Even Point.
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Produzione per celle
Disposizione delle risorse di produzione per famiglie omogenee di
prodotti (affinità tecnologia di prodotto: Group Technology)
Assenza di flussi tra celle diverse: ogni cella può essere
considerata come un sistema produttivo a sé stante
Assenza o limitata presenza di cicli alternativi
Flussi produttivi abbastanza lineari all’interno di ciascuna cella
I macchinari e gli utensili entro ciascuna cella tendono a
specializzarsi rispetto ai prodotti realizzati
Possibilità di forme organizzative avanzate (gruppi di lavoro, circoli
qualità, …)
Maggiore visibilità: il singolo lavoratore vede tutto il processo su
una classe di prodotto
Gestione della produzione industriale –Prof. Sergio Cavalieri - 40
La Group Technology: obiettivi
Razionalizzare i flussi produttivi:
identificando, classificando e raggruppando parti caratterizzate da similitudini morfologiche e/o tecnologiche;
identificando e raggruppando sottoinsiemi di macchine (celle) dotati della capacità tecnologica necessaria per processare le famiglie di prodotti;
allocando le famiglie di prodotti alle celle.
Gestione della produzione industriale –Prof. Sergio Cavalieri - 41
La Group Technology: caratteristiche
TO SE FO
SE
FR
RE
FO
SE FR
TO FO
Cella
1
Cella 2
Cella 3
Cella 4
Risorse di produzione per famiglie omogenee
Assenza di flussi tra celle diverse
Assenza o limitata presenza di cicli alternativi
Flussi produttivi lineari all’interno di ciascuna cella
Specializzazione dei macchinari e degli utensili
Possibilità di forme organizzative avanzate
Maggiore visibilità del processo
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La Group Technology: passi logici di progetto
1)Raccolta dati sulle tipologie dei pezzi, sui cicli tecnologici e
sulle quantità prodotte.
2)Classificazione sistematica dei pezzi.
3)Razionalizzazione e standardizzazione dei progetti (in
particolare dei disegni costruttivi).
4)Razionalizzazione e standardizzazione dei cicli tecnologici.
Gestione della produzione industriale –Prof. Sergio Cavalieri - 43
5)Raggruppamento dei pezzi simili in famiglie.
6)Raggruppamento delle macchine in celle e assegnazione
delle famiglie alle celle.
7)Dimensionamento delle singole celle.
8)Razionalizzazione del processo di fabbricazione e interventi
riorganizzativi.
La Group Technology: passi logici di progetto
Gestione della produzione industriale –Prof. Sergio Cavalieri - 44
Classificazione dei pezzi
in base a caratteristiche morfologiche
a vista
mediante l'impiego di codici
in base a caratteristiche tecnologiche
a vista
mediante l'impiego di codici
Analisi dei flussi produttivi
La Group Technology: metodi di
raggruppamento
Gestione della produzione industriale –Prof. Sergio Cavalieri - 45
Si tratta di un metodo
economico;
di rapida implementazione.
Per contro è un metodo
soggettivo;
poco ripetibile;
fattibile solo se il numero di pezzi è piccolo;
che potrebbe non cogliere gli aspetti rilevanti.
La Group Technology: metodi di
raggruppamento
Gestione della produzione industriale –Prof. Sergio Cavalieri - 46
Si tratta di metodi
poco dipendenti dalla persona che codifica;
ripetibili;
accessibili su PC con chiavi di ricerca;
pressoché illimitati nel numero di pezzi.
Per contro sono metodi
più costosi;
che richiedono lunghi tempi di implementazione.
La Group Technology: metodi di codifica
Gestione della produzione industriale –Prof. Sergio Cavalieri - 47
ASSIEME
PARTI
ATTREZZATURE
OPERATORE
STAZIONE OPERATIVA
Montaggio a posto fisso
Impiego
Per prodotti, realizzati in serie limitata e
con elevata personalizzazione
Montaggio in linea
stazione
1 2 3 4 5
Impiego
Elevati livelli di meccanizzazione e/o
automazione del processo di assemblaggio
Gestione della produzione industriale –Prof. Sergio Cavalieri - 48