La programmazione
della produzione
Introduzione
alla gestione della produzione industriale
La
complessità e la moltitudine delle realtà competitive che caratterizzano
oggi le aziende industriali hanno progressivamente condotto alla ricerca
di soluzioni organizzative, gestionali e tecniche della produzione quanto
mai eterogenee; nell’ambito della medesima realtà merceologica convivono,
con pari opportunità di successo, strutture produttive difformi sotto
il profilo dimensionale, nelle tecnologie impiegate, per gli obiettivi
perseguiti; talune inclini a privilegiare traguardi di efficienza, altre
volte il conseguimento di elevati livelli di prestazione in termini
di servizio offerto, altre ancora la ricerca della qualità assoluta,
ecc.. Inoltre gli obiettivi mutano nel tempo con maggiore rapidità
e più arduo diviene il loro conseguimento.
Il
vertice aziendale è dunque indotto, per un verso, a governare fenomeni
pluralistici e via via più complessi, per un altro a ricercare soluzioni
tempestive ed affidabili a fronte dell’accresciuta rapidità di cambiamento
[16].
In
questa situazione estremamente complessa ed articolata, si avverte più
che mai la necessità di una gestione quanto mai razionale ed organizzata
dell’intero sistema aziendale, realizzata fondamentalmente attraverso
un’attenta e strutturata attività di programmazione.
Il tema centrale
dell’attività di programmazione risiede, appunto, nell’esigenza
di armonizzare le richieste del mercato, espresse da una previsione
della domanda e consolidate in un portafoglio ordini, con le potenzialità
del sistema produttivo; ciò osservando i vincoli espressi dall’ampiezza
del mix richiesto, dal ritmo della domanda e dai termini di consegna,
per quanto riguarda il mercato; dalle esigenze di saturazione dei macchinari,
del contenimento dell’investimento in scorte e degli specifici rapporti
di fornitura, per quanto riguarda l’offerta, con un occhio sempre
puntato verso le problematiche di tipo ambientale.
Osservando
i più recenti contributi della letteratura, si possono scorgere tre
filoni principali attorno ai quali si è sviluppata l’attenzione degli
studi e del mondo industriale, e su cui si sta manifestando la pressione
competitiva: costi, qualità, e tempi. Si tratta quindi di rendere disponibili
le risorse opportune delle quantità necessarie al tempo giusto ed al
minimo costo. [1,2,3].
Per
quanto concerne il primo filone, la necessità di erodere ogni possibile
area d’inefficienza e la ricerca di crescenti livelli di produttività
hanno condotto all’avvio di azioni volte al contenimento dei costi
attraverso la riduzione di sfridi e scarti di materiali (produttività
dei materiali), il contenimento dei costi di manodopera (produttività
della manodopera), la riduzione dei tempi e costi di attrezzaggio o
setup, l’alta saturazione degli impianti, la ricerca di macchinari
ad hoc.
Il
contenimento dei costi non è certo un fatto nuovo nella produzione;
da anni inoltre l’attenzione degli studio si è spostata nella ricerca
dell’eccellenza perseguendo altri due obiettivi: qualità e tempi.
Abbiamo
visto che la rilevanza del valore della qualità è ormai riconosciuta
ovunque, e l’adozione dei metodi orientati alla gestione della qualità
totale, d’ispirazione giapponese, ha caratterizzato la maggioranza
dei processi di riorganizzazione condotti negli ultimi dieci anni. L’evoluzione
del concetto di qualità si è accompagnata all’affermarsi di differenti
approcci che hanno progressivamente attratto l’attenzione del mondo
industriale come, ad esempio, l’approccio della qualità totale (o
anche Company Wide Quality Control) che sta ad indicare che i concetti
e le tecniche del controllo qualità sono estesi ed applicati a tutti
i settori dell’azienda [5].
Se
la sensibilità ai costi ha da sempre trovato riscontro nella cultura
del management di produzione, e la qualità ha attratto, negli ultimi
anni, un crescente numero di sostenitori, particolare attenzione viene
oggi rivolta al fattore tempo, sintesi delle potenzialità competitive
di un efficace sistema logistico-produttivo [3].
I
bisogni dei consumatori si modificano, infatti, con crescente intensità,
inducendo elementi di varietà e variabilità nelle produzioni che mal
si conciliano con sistemi industriali forse efficienti, ma caratterizzati
da scarse flessibilità e capacità di reazione. Da sempre il governo
dei sistemi produttivi si è trovato a dovere coniugare l’inerzia
di certe strutture con il dinamismo del mercato; il problema può essere
risolto o migliorando le capacità predittive e conseguentemente anticipare
i bisogni dei consumatori, o attraverso la versatilità e la tempestività
della risposta.
Oggi
l’elevato grado d’imperscrutabilità del futuro e la progressiva
riduzione dei tempi di reazione concessi dalle necessità della competizione
e dal mercato sembrano far prevalere le aziende in grado di attuare
strategie produttive orientate alla progettazione e alla realizzazione
di sistemi logistico-produttivi attenti alla gestione del fattore tempo
[6].
In
questo senso si osserva la progressiva contrazione di tre dimensioni
temporali:
il tempo di sviluppo
dei nuovi prodotti,
i lead time interni,
ovvero i tempi di attraversamento dei prodotti lungo i processi produttivi,
i lead time esterni,
che si riferiscono ai tempi di percorrenza dei canali degli approvvigionamenti
e della distribuzione.
A
fronte dell’evoluzione dello scenario esterno, si è sviluppata parallelamente
una forte evoluzione nelle modalità produttive, che ha coinvolto la
progettazione del sistema produttivo e la sua gestione. L’evoluzione
in corso nei sistemi produttivi manifatturieri presenta almeno tre caratteri
fondamentali [6].
Innanzitutto
va considerata l’evoluzione di natura prevalentemente tecnologica
ed informatica della fabbrica. Questa evoluzione è caratterizzata dall’introduzione
di: macchine operatrici e mezzi di lavorazione basati su nuove tecnologie
(laser, elettroerosione, water-jet, incollaggi, ecc.); macchinari sempre
più veloci e precisi anche se basati su tecnologie tradizionali; sistemi
di manipolazione e movimentazione dei materiali (automated materials
handing – AMH); dispositivi per la raccolta automatica di dati e reti
locali (LAN) per la trasmissione e l’archiviazione di tali dati; sistemi
di supporto all’attività di progettazione (CAD); ecc..
Vi
è poi l’evoluzione relativa all’assetto complessivo del sistema
produttivo, che comprende due aspetti. Il primo riguarda la crescente
integrazione delle varie soluzioni tecnologiche ed informatiche presenti,
con lo scopo di realizzare dei sistemi produttivi basati sull'automazione
flessibile (Flexible Manufacturing Systems — FMS e celle di lavorazione).
Il secondo aspetto riguarda l’esternalizzazione o l’internalizzazione
di una parte più o meno ampia delle lavorazioni (questa scelta è anche
indicata con il termine make or buy).
Infine,
va considerata l’evoluzione delle tecniche gestionali dei sistemi
produttivi. Decisivo, in questo senso, l’introduzione dei computer
nelle fabbriche che ha permesso, a partire dagli anni settanta, la realizzazione
di procedure di pianificazione dei fabbisogni di tipo MRP (Materials
Requierements Planning), prima, e dei sistemi di pianificazione e controllo
della produzione (Manufacturing Planning and Control Systems — MPCS),
poi. Gli anni ottanta hanno visto, invece, l’introduzione del just-in-time,
«un insieme integrato di attività designate per raggiungere elevati
volumi di produzione utilizzando al minimo scorte di materie prime,
semilavorati e prodotti finiti» [1], e del Total Quality Management
(TQM) che propone la qualità come la driving force del sistema produttivo.
Di successiva implementazione è la Theory of Constraints di E. M. Goldratt
basata sulla logica della Synchronous Manufacturing che si propone di
coordinare tutte le risorse in modo che agiscano in armonia e in modo
sincronizzato [6]. Più recente è invece la metodologia Six Sigma,
che sposta l’attenzione sul processo e non più sul prodotto.
In
ogni caso, quel che risulta evidente è la grande attenzione rivolta
da parte degli studiosi e del mondo industriale ai temi della programmazione
e controllo della produzione. Questa attenzione si sposa assai bene
da un lato con la disponibilità di singole unità produttive complesse,
integrate ed automatizzate ad alta intensità di capitale (capital intensive),
che richiedono sofisticate procedure di programmazione per massimizzare
l’utilizzazione del capitale investito, dall’altro con la complessità
delle scelte di allocazione e gestione che insorgono in un sistema produttivo
articolato, basato su unità produttive interne e su una rete di fornitori,
clienti e terzisti, e chiamato a far fronte ad esigenze sempre più
pressanti sul fronte del servizio logistico e della riduzione dei tempi
di attraversamento [5].
La
“Gestione della Produzione Industriale” comprende, quindi,
varie tematiche di non agevole delimitazione. Più che trattarsi di
una vera e propria disciplina del management aziendale, ovvero di un
insieme di tecniche e/o metodologie, la “Produzione” consiste piuttosto
in un insieme di “problemi” che una qualsiasi impresa industriale
affronta in vari momenti logici della sua esistenza. Per chiarire la
natura dei suddetti problemi, va precisato che il termine “Produzione”
verrà inteso in un’accezione più ampia di quanto usualmente rientra
nelle responsabilità e competenze della funzione Produzione. Il campo
di analisi, infatti, riguarda tutte le attività che, partendo progetti
e/o prototipi, materie prime e componenti, permettono di ottenere flussi
di prodotti “vendibili”, cioè disponibili in quantità prefissate
a scadenze prefissate e con determinati livelli qualitativi e di costo.
I numerosi problemi che occorre affrontare nello svolgimento di tali
attività sono riconducibili a tre fondamentali momenti della vita di
ogni impresa industriale, la cui successione logica è:
Creazione e/o adeguamento
della capacità produttiva, ovvero progettazione (o riprogettazione)
e realizzazione del sistema produttivo;
Predisposizione
del sistema produttivo alle nuove produzioni (“industrializzazione”),
ovvero messa a punto dei cicli di lavorazione necessari, delle attrezzature,
delle procedure di collaudo e di controllo della qualità ecc.;
Formulazione e gestione
dei piani di produzione (programmazione della produzione): ovvero utilizzo
delle risorse del sistema produttivo predisposte nelle fasi precedenti
per realizzare i prodotti desiderati.
Il
prosieguo di questa sezione è focalizzato su tale ultimo momento logico
fondamentale.
Il
termine “programma” deriva dalla lingua greca e significa “scrivere
prima, la programmazione, pertanto, deve essere intesa come un «processo
di predeterminazione degli obiettivi, delle politiche e delle attività
da compiere entro un determinato periodo di tempo» [7]. In questa accezione
il termine si applica sia all’attività dell’impresa o dell’individuo,
sia ad un intero sistema economico nazionale o regionale come sinonimo
di pianificazione.
Nelle
realtà aziendali la programmazione non rappresenta nulla di nuovo,
nel corso degli ultimi decenni, però, questa si è affermata come una
metodologia razionale impiegata nella gestione dell’impresa. In questo
senso, si è passati da un processo prevalentemente non formale e intuitivo,
attuato dal capo dell’azienda, ad un processo che si realizza nella
definizione di una serie di documenti programmatici, o piani d’azione,
relativi alle varie attività gestionali dell’azienda (marketing,
produzione, finanza, ricerca, ecc.).
In
questi piani d’azione si specificano, in modi e termini diversi da
caso a caso, gli obiettivi da perseguire, i mezzi da impiegare e le
operazioni da compiere entro certi periodi di tempo. Tali piani, una
volta definiti, vengono successivamente resi noti ed accettati da parte
di tutti i responsabili delle attività aziendali e rappresentano uno
strumento efficace per la guida, il coordinamento ed il controllo della
gestione, nel suo complesso e nei suoi principali segmenti operativi.
La
programmazione aziendale deve, allora, fissare in via anticipata gli
obiettivi dell’azione aziendale, definire le linee direttive per il
loro conseguimento, e sviluppare in dettaglio le sequenze degli atti
e dei tempi di esecuzione delle operazioni di gestione [8].
La programmazione
della produzione: un confronto tra logiche diverse
Nell’
ambito dei sistemi manifatturieri la programmazione ed il controllo
della produzione possono essere gestiti ricorrendo a due modelli fondamentali
di riferimento:
1.logica
PUSH
2.
logica PULL
Se
si considera un sistema produttivo composto da un insieme di stadi di
lavorazione disposti in serie e con magazzini di materie prime o di
semilavorati fra di essi, le procedure PUSH si basano sul principio
di far dipendere la produzione di ciascun componente dalla domanda di
prodotto finito in cui il singolo componente è incluso. La domanda
di mercato viene prevista dall’azienda con varie tecniche, per poi
provvedere ad elaborare e trasmettere gli opportuni ordini di fabbricazione
per tutti i centri di lavoro. Il ciclo produttivo procede quindi spinto
(PUSH) in avanti a partire dalle previsioni.
Al
contrario, la logica PULL prevede la determinazione da parte dell’azienda
della domanda effettiva di prodotti finiti, seguita dalla verifica della
relativa giacenza nel magazzino finale ed i conseguenti prelievi. Se
il livello di scorte del magazzino in cui sono stati effettuati i prelievi
è inferiore ad un prestabilito livello minimo, viene ordinato al centro
di lavoro immediatamente a monte di dare inizio alla produzione o all’assemblaggio
del lotto necessario. Il processo produttivo viene quindi tirato dall’ultimo
stadio verso il primo sulla base delle diverse giacenze rilevate nei
magazzini.
Figura
1-1 Logiche e strumenti della programmazione della produzione
La
figura appena mostrata ha lo scopo di evidenziare, adoperando un primo
e semplicistico raffronto, le principali tematiche che saranno discusse
lungo l’intero corso. Per il momento è possibile trascurare i singoli
aspetti visualizzati, concentrandosi invece su un più chiaro raggruppamento
degli argomenti che saranno dettagliati in seguito.
Figura
1-2 Logiche e strumenti della programmazione della produzione
Come
si può osservare, sono presenti tre aree principali, due delle quali
(MPS – MRP e JIT) rappresentano delle vere e proprie filosofie di
gestione alternative, che pur presentano degli aspetti in comune.
La
terza area, relativa alla teoria dei constraints, vuole includere
un determinato set di strumenti che è possibile impiegare nell’ambito
della programmazione della produzione in alternativa o in aggiunta ai
metodi più tradizionali.
La
figura precedente è stata divisa in tre aree (lungo, medio
e breve periodo) ad evidenziare la possibilità o meno di poter
intervenire modificando decisioni già prese. Bisogna considerare che
ci si trova a fronteggiare una difficoltà crescente andando dal lungo
al breve periodo nel quale, ad esempio, non è possibile cambiare uno
scheduling già effettuato senza sostenere costi eccessivi. Nel
paragrafo successivo si inquadrerà in maniera più approfondita la
suddivisione dell’orizzonte temporale.
Nella
Teoria dei Constraints (TOC), invece, un processo produttivo è sostanzialmente
concepito come un insieme di sotto-processi che, nel perseguire obiettivi
di redditività aziendale, devono necessariamente essere considerati
nel complesso. A tal proposito, è quindi necessario concentrare la
propria attenzione sul throughput di un processo produttivo piuttosto
che sull’input o sull’output, riconoscendo al fattore temporale
un ruolo determinante: riducendo il tempo necessario per il compimento
del processo produttivo e rispettando le date di consegna, si realizzano
ingenti profitti e ritorni.
Al
livello pratico, quindi, la Optimized Production Technology (OPT) fonda
la sua logica di funzionamento sulla distinzione tra operazioni bottleneck
(letteralmente, colli di bottiglia) ed operazioni non bottleneck.
La
filosofia di gestione che utilizza le tecniche del Just In Time,
come già accennato, impone che i reparti a valle possano approvvigionarsi
da quelli a monte solamente dei pezzi che effettivamente servono, nella
quantità necessaria ed al momento del consumo. La gestione dei materiali
e, quindi, il flusso produttivo, viene regolato attraverso una logica
“pull”, nel senso che i materiali vengono “tirati” dalla domanda,
calibrando i fabbisogni di produzione dal prodotto finito verso le materie
prime.
Il
sistema kanban è diverso da un sistema di controllo del tipo
MRP, che è di tipo “push”, dove i materiali vengono “spinti”
sulla base di un piano prestabilito; nel caso dell’MRP gli ordini
di produzione vengono lanciati in anticipo rispetto alla domanda, provvedendo
a fare in modo che la data di consegna di un ordine di produzione coincida
con il tempo di rilascio per un ordine di assemblaggio che usa quei
componenti.
Dalla
figura mostrata in precedenza si può desumere un collegamento tra le
due filosofie opposte appena considerate, al livello della previsione
della domanda.
Per
quanto detto il criterio Just in Time non parte dalla previsione,
bensì dalla costituzione di un portafoglio ordini, secondo la logica
pull. Appare però necessario, specialmente in una prima fase
di valutazione e di installazione della capacità produttiva necessaria,
dimensionare gli impianti e le risorse in generale sufficienti per raggiungere
gli obiettivi individuati.
Si
utilizzano quindi, come ampiamente trattato in seguito, tecniche apposite
come quella denominata Heijunka che servono a “tradurre”
le richieste del mercato in ordini di produzione, analogamente alle
tecniche di pianificazione e programmazione tradizionali.
Una
volta organizzata la produzione si potranno impiegare tutte le tecniche
di tipo pull, che apporteranno con tutta probabilità modifiche
ad i piani prestabiliti sulla base degli ordini effettivi. Queste modifiche,
proseguendo il parallelismo con le tecniche tradizionali, possono essere
accostate ai relativi meccanismi di feed-back, che a partire
dal confronto fra la produzione e le vendite effettive, permettono la
revisione dei piani di produzione, ovviamente con difficoltà crescenti
al crescere dell’orizzonte temporale da riconsiderare.
Volendo
ancora raffrontare i diversi criteri possiamo dire che una procedura
MRP si propone di ottimizzare: i livello di servizio, le giacenze a
magazzino ed il coefficiente di utilizzazione dell’impianto. La procedura
risulta allora conveniente quando la domanda è variabile, il prodotto
è notevolmente complesso ed i tempi ciclo sono piuttosto lunghi, al
contrario dei tempi di approvvigionamento. Inoltre risulta necessaria
una capillare procedura di rilevazione dei dati.
Il
criterio basato sulla TOC (Theory of Constraints) invece cerca
di massimizzare l’output minimizzando le scorte interoperazionali
focalizzando l’attenzione su particolari stadi limitanti il
processo produttivo, i “colli di bottiglia”. Anche in questo caso
c’è necessità di avere a disposizione dati accurati ed attendibili
sulla produzione e sui costi, ma conviene che la domanda non sia eccessivamente
variabile e che i cicli di produzione non siano troppo complessi. Inoltre
è fondamentale avere la capacità di produrre lotti di entità variabile.
Il
JIT (Just In Time) invece è una filosofia di gestione basata sul
principio che ogni stadio del processo debba fabbricare il prodotto
giusto, al momento giusto, appena in tempo per il suo utilizzo. In questo
caso le condizioni necessarie all’adozione di tale filosofia riguardano
soprattutto lo scheduling di produzione, che deve essere abbastanza
stabile, e la configurazione del prodotto, pressoché standard. Inoltre
è necessario essere certi dell’affidabilità dei propri fornitori
e della disciplina di lavoro, contando anche su tempi di attrezzaggio
delle macchine abbastanza rapidi.
La
programmazione della produzione: l’approccio gerarchico
La
programmazione della produzione può essere definita come quel «processo
con cui si stabilisce l’ammontare delle risorse (manodopera, macchinari,
attrezzature, materiali, ecc.) di cui l’azienda avrà bisogno per
le sue attività produttive future e l’allocazione di tali risorse
per ottenere il prodotto desiderato nelle quantità stimate, nel tempo
giusto, al posto giusto ed al minore costo totale possibile» [10].
La
caratteristica più evidente di un’azienda manifatturiera, che la
distingue per esempio dalle aziende commerciali, bancarie o assicurative,
è la produzione, vale a dire la trasformazione di materie prime, energia
e lavoro in prodotti finiti. Il cuore di queste aziende è costituito
dal Sistema Produttivo. Questo può essere definito come un «insieme
composto di molti elementi – tra loro interdipendenti e di natura
molto diversa (i macchinari, gli impianti, la manodopera, i materiali,
i mezzi di trattamento delle informazioni, i mezzi di trasferimento
delle merci, ecc.) – che hanno in comune il fine di ottenere la trasformazione
dei materiali che entrano in prodotti finiti vendibili» [11].
In
relazione alla definizione precedentemente proposta si può, allora,
affermare che la programmazione della produzione si presenta come un
processo costituito da un insieme di attività mediante le quali si
ottiene la trasformazione di un input principale costituito dalla domanda
(espressa da previsioni e/o ordini clienti) in una serie di output quali
ordini di produzione, ordini di approvvigionamento esterno e decisioni
riguardo le risorse produttive necessarie in futuro.
Più
in dettaglio la programmazione della produzione è l’insieme di attività
che permettono, a fronte di ordini e/o previsioni di vendita di prodotti
finiti:
La generazione degli
ordini di produzione;
L’assegnazione
degli ordini di produzione alle differenti unità produttive;
La pianificazione
dei fabbisogni dei sottoassiemi e delle materie prime;
Il sequenziamento
- tempificazione delle lavorazioni sulle singole macchine operatrici
sui singoli centri di lavoro;
ottimizzando
una funzione obiettivo (per esempio minimizzazione del costo totale
del piano di produzione, massimizzazione del coefficiente di utilizzo
delle risorse produttive, bilanciamento dei carichi tra i centri di
lavoro, livellamento delle risorse operative), che varia in funzione
dell’orizzonte temporale considerato. Il numero di variabili (n)
e vincoli (p) coinvolti rende la pianificazione e programmazione
della produzione un processo estremamente complesso (grado computazionale
np!), il cui risultato è comunque di notevole impatto sulla redditività
aziendale [7].
Un
approccio generalmente utilizzato nell’affrontare i problemi complessi
è quello gerarchico consistente nella segmentazione del problema
complessivo in più sottoproblemi (in questo caso corrispondenti alle
diverse fasi della programmazione della produzione). Alla suddetta suddivisione
corrisponde l’introduzione di funzioni obiettivo differenti per i
vari sottoproblemi, nelle quali il numero di variabili rilevanti sia
limitato.
Il
risultato della risoluzione di un sottoproblema rappresenterà uno degli
input per il sottoproblema (fase) successivo.
La
pianificazione della produzione, quindi, sottintende una gerarchia di
obiettivi e decisioni disposte lungo una scala temporale di riferimento.
Spostandosi dall’alto verso il basso, gli orizzonti temporali su cui
le decisioni hanno effetto decrescono, mentre il livello di dettaglio
dei dati produttivi aumenta: agli alti livelli sono presenti pochi obiettivi
di grande rilievo; ai bassi aumenta invece il numero dei “comandi”
ma diminuisce nel contempo la loro potenza.
Ci
si trova di fronte ad un processo dinamico che fa uso di livelli di
astrazione ed aggregazione differenti, sia per semplificare la complessità
del problema, sia per far fronte al diverso grado di informazioni disponibili
lungo l’asse temporale. Informazioni abbondanti sono disponibili solo
nella immediata prossimità temporale degli eventi, mentre sono molto
scarse al momento della formulazione delle strategie, a causa della
distanza temporale che separa queste dal loro obiettivo [5].
È
importante sottolineare che le decisioni e gli obiettivi a breve termine
devono essere fattibili e soprattutto coerenti con gli obiettivi
fissati ai livelli più alti della gerarchia.
Il problema
della programmazione è solitamente suddiviso nelle seguenti fasi:
Programmazione
di lungo periodo (strategica): è l’insieme delle attività impiegate
per la definizione degli obiettivi e della strategia che l’azienda
deve perseguire nel lungo periodo. L’output di tale fase è la formulazione
di un budget di produzione a fronte di determinati target di
fatturato. In particolare si fornisce un’indicazione di massima di
“quanto” produrre e di “quante” e “quali”
risorse produttive saranno presumibilmente necessarie.
Solitamente
per questa prima fase il periodo di riferimento è l’anno o addirittura
più anni.
Programmazione
aggregata della produzione o di medio periodo (tattica): è l’insieme
delle attività impiegate per la definizione dei programmi di dettaglio
di produzione. Quindi, ci si pone il problema di allocare in modo efficiente
le risorse aziendali, al fine di soddisfare la domanda e le esigenze
tecnologiche, tenendo conto dei costi e dei ricavi connessi con il funzionamento
del processo di produzione e distribuzione. Quando si ha a che fare
con numerosi impianti, con molti centri di distribuzione, con prodotti
che richiedono processi complessi e multistadio e soggetti ad una forte
irregolarità e stagionalità della domanda, queste decisioni sono ben
lontane dall’essere semplici. Ciò comporta la considerazione di un
orizzonte temporale a medio termine, suddiviso in più periodi, e spesso
coincidente con il singolo periodo di esercizio dell’impresa (l’anno
solare), ed inoltre il raggruppamento degli articoli prodotti in più
famiglie, sulla base delle loro caratteristiche. A partire dal “piano
aggregato di produzione”, che fornisce indicazioni su “quanto”
produrre per ciascuna famiglia di prodotti in certo orizzonte
temporale (sei mesi o anno), l’obiettivo è la formulazione
del Master Production Schedule (MPS)., ovvero il dettaglio dei fabbisogni
di produzione, per ciascun prodotto delle famiglie considerate, ad ogni
intervallo (mese) dell’orizzonte considerato.
Programmazione
operativa o di breve periodo: costituisce la parte operativa delle
attività ed ha il compito di rendere esecutivi i piani precedentemente
definiti. L’obiettivo è l’allocazione delle risorse ai “job”
da realizzare ed il sequenziamento degli stessi e delle singole operazioni
da effettuare. Il periodo di riferimento può qui variare, a seconda
delle differenti tipologie produttive, dalla quindicina, alla settimana,
al giorno fino al singolo turno.
La programmazione
di breve periodo viene effettuata generalmente a valle della fase di
pianificazione dei fabbisogni di componenti e materie prime, realizzata
tramite i sistemi MRP, un input dei quali è rappresentato dal MPS.
Bisogna
osservare che la fase MRP non è presente in tutte le realtà produttive
ma solo nel caso di produzioni di prodotti a distinta base complessa.
Controllo della
produzione: il cui compito è controllare l’esecuzione del piano
operativo e fornire al sistema di programmazione lo stato di avanzamento
delle lavorazioni. Il periodo temporale di riferimento di questa fase
è molto influenzato dal sistema informativo di monitoraggio disponibile:
il controllo può essere infatti effettuato ogni turno o, all’estremo
opposto, in tempo reale utilizzando, ad esempio, la tecnica mista di
schedulazione – simulazione on line/real time.
Nella Tabella 1-1
sono sintetizzate le grandezze di riferimento per tre fasi della programmazione.
Tabella
1-1:Parametri caratteristici per i vari livelli di programmazione
FATTORI
PIANIFICAZIONE STRATEGICA
PIANIFICAZIONE TATTICA
CONTROLLO OPERATIVO
SCOPI
Gestione del cambiamento, acquisizione
risorse
Utilizzo risorse
Esecuzione, valutazione, controllo
ORIZZONTE
DI PIANIFICAZIONE
Lungo
Medio
Breve
AMBITO
Ampio, livello corporate
Medio, livello impianto
Breve, livello officina
LIVELLO
GESTIONALE
Alto
Medio
Basso
FREQUENZA
DI REPLANNING
Bassa
Media
Alta
DATI
INPUT
Esterni/interni
Esterni/interni
Interni
LIVELLO
DI AGGREGAZIONE
Alto
Medio/alto
Basso
GRADO
DI INCERTEZZA
Alto
Medio
Basso
GRADO
DI RISCHIO
Alto
Medio
Basso
Nella Figura 1-1: Il processo gerarchico di
pianificazione della produzione
il processo gerarchico di pianificazione della produzione, le attività,
gli strumenti, le risorse, e gli oggetti in esso coinvolti [32].
Production Planning
Capacity Planning
Resource level
Linee di
Prodotti o Famiglie
Programmazione Aggregata della Produzione
↔
Resource Requirements Planning
Impianti
↓
↓
Singoli
prodotti
Master Production Schedule
↔
Rough-Cut Capacity Plan
Centri di lavoro critici
↓
↓
Componenti
Material Requirements Plan
↔
Capacity Requirements Plan
Tutti i centri di lavoro
↓
↓
Attività
di produzione
Shop Floor Schedule
↔
Input/Output Control
Singole
macchine
Figura
1-3: Il processo gerarchico di pianificazione della produzione
Funzionamento
del sistema di programmazione e controllo
Nella Figura 1-2
è riportata la struttura di un generico sistema di programmazione e
controllo della produzione [17]; da tale figura si evincono le informazioni
utilizzate ad ogni fase della programmazione, nonché la presenza del
necessario sistema di feed-back a valle della fase di controllo.
breve periodo
medio periodo
lungo periodo
PIANO STRATEGICO
AZIENDALE
PIANIFICAZIONE AGGREGATA
DI PRODUZIONE
PIANO DELLA DOMANDA
breve periodo
lungo periodo
PIANO PRINCIPALE DI
PRODUZIONE
(MPS)
Medio periodo
PIANIFICAZIONE DI LUNGO PERIODO DELLE RISORSE
(RRP)
PIANIFICAZIONE FABBISOGNI
MATERIALI (MRP)
PIANIFICAZIONE GREZZA
DELLA CAPACITA’
(RCCP)
Gestione Fornitori
e “Terzisti”
Programmazione Operativa
DOMANDA
RISORSE
Pianifica
Esegue
INPUT/OUTPUT
CONTROL
CUSTOMER ORDERS
PIANIFICAZIONE FABBISOGNI
CAPACITA’ (CRP)
Figura
1-4: Struttura di un generico sistema di programmazione e controllo della
produzione.
Le attività mostrate nella Figura 1-2
sono, in ogni modo, necessariamente eseguite in ogni azienda manifatturiera,
sia grande sia piccola. Il rilievo dato a ciascuna delle attività dipende
fortemente dalle caratteristiche della realtà aziendale. Senza dubbio
le caratteristiche del processo, del prodotto e del mercato di ogni
azienda influenzano il modo con il quale il sistema mostrato in Figura 1-2
è progettato ed implementato.
Vista
la complessità e la molteplicità delle informazioni e delle procedure
necessarie per sostenere le diverse attività di programmazione della
produzione, risulta al giorno d’oggi difficile non immaginare che
vengano impiegati, come supporto per chi si occupa di queste attività,
opportuni sistemi informatici. Questi sistemi sono noti come
Manufacturing Planning and Control Systems (MPCS) o Manufacturing Resources
Planning (MRP II) e rispecchiano fedelmente la struttura del processo
di programmazione proposto in Figura 1-2,
come sarà approfondito in seguito. Lo schema di flusso delle attività
di programmazione è descritto in seguito; nei capitoli successivi si
affronteranno nel dettaglio le singole fasi.
Il
processo ha inizio con l’elaborazione del piano della domanda che
viene elaborato, di norma, dalla funzione commerciale e trae spunto
dalle previsioni delle vendite e dal portafoglio ordini esistente. In
questa fase occorre considerare l’effetto indotto da politiche promozionali
e pubblicitarie, nonché degli andamenti ciclici e stagionali delle
vendite (gestione della domanda). A tali determinazioni segue il piano
aggregato di produzione (in inglese, Aggregate Production Plan),
che ha lo scopo di pianificare l’impiego delle risorse (capacità
produttiva), valutandone, nel contempo, i limiti in termini di elasticità.
Dalla
contrapposizione della «capacità produttiva necessaria» desunta dal
piano della domanda, con la «capacità produttiva disponibile», calcolata
in base a parametri tecnici, si genera una prima verifica di fattibilità
o di carico; in talune applicazioni, tale fase è supportata dall’impiego
di sistemi RRP – Resource Requirement Planning. In caso di
soluzione negativa, occorre procedere alla ripianificazione, ricercando
modalità di ampliamento della capacità produttiva o attenuando le
ambizioni commerciali, attraverso la rivisitazione delle previsioni
di vendita. In caso affermativo, si sviluppa la fase successiva, ovvero
la formulazione del piano principale di produzione o Master Production
Schedule.
In
tale fase si definiscono le alternanze di produzione (sequenziamento)
e l’entità dei lotti di produzione (lottizzazione), avendo cura di
operare secondo modalità di saturazione delle capacità produttive
e di livellamento dei carichi di lavoro; ad evidenza, tali operazioni
comportano una preventiva analisi di disponibilità delle capacità
e dei componenti critici, con l’impiego di moduli RCCP – Rough Cut
Capacity Planning.
Autorizzato
il piano principale, si procede alla programmazione di dettaglio dei
carichi, previa esplosione, in funzione delle informazioni contenute
nelle distinte base dei prodotti, dei fabbisogni di materiali e di componenti.
Parallelamente occorre valutare la disponibilità delle capacità produttive
richieste dai cicli di lavorazione (Capacity Requirement Planning).
Come verrà più approfonditamente descritto nel seguito, in questa
fase si definisce il piano operativo di produzione, caratterizzato dal
piano finale di montaggio, Final Assembly Schedule – FAS, per le attività
terminali o di “coda”, e dallo scheduling in senso stretto per tutte
le altre operazioni, dette anche di “testa” del processo. Gli ordini
così pianificati vengono rilasciati ai reparti a monte (se ordini di
fabbricazione o preassemblaggio), ai terzi fornitori (se di approvvigionamento),
tenendo in debito conto dei rispettivi lead time e delle esistenze disponibili
a magazzino.
Verificata
la disponibilità di tutti i componenti e della capacità produttiva,
si dà avvio alla fase di esecuzione, con il progressivo rilascio degli
ordini di produzione e assemblaggio. In questa fase assume rilevanza
l’assegnazione di priorità tra le diverse commesse o lotti, effettuata
secondo precisi obiettivi di breve termine (scadenze, saturazioni, indisponibilità),
detta anche dispatching.
L’ultimo
anello del ciclo descritto, è rappresentato dal controllo di produzione,
inteso a monitorare il corretto avanzamento del lavoro, il manifestarsi
di colli di bottiglia, l’accumulo di code, l’insorgere di scarti,
o di altre anomalie che possono pregiudicare il conseguimento degli
obiettivi di efficienza e servizio programmati. L’attività di controllo
sviluppa input informativi sullo stato delle macchine e dei processi
utili alle misure di prestazione del sistema produttivo/logistico e
alla reimpostazione dei cicli successivi del processo di programmazione.
Obiettivi
critici per la programmazione di lungo periodo e tipologie produttive
La
progettazione dei sistemi produttivi è fortemente condizionata dalle
caratteristiche dei prodotti realizzati e dei processi adottati per
trasformare le materie prime.
La
definizione delle soluzioni che coniughino aspetti tecnici ed esigenze
di mercato, si basa sulla corretta identificazione dei sub-obiettivi
del sistema produttivo, nel rispetto degli obiettivi strategici complessivi
dell’impresa. La bontà delle scelte operate in sede di prima progettazione
e, successivamente, di gestione del sistema produttivo dipende, infatti,
dalla coerenza d’insieme e dalla conformità alle priorità strategiche
individuate dal vertice aziendale.
Si
riconosce che non esiste un sistema produttivo “buono” in assoluto,
ma che, a seconda dei criteri di progettazione o di gestione, un sistema
di produzione è in grado di perseguire certi obiettivi produttivi meglio
di altri [7].
Di
seguito si riportano i principali obiettivi, o compiti critici, di un
sistema produttivo [19]:
Basso costo di
produzione: riflette valori elevati di produttività e di efficienza
dei fattori produttivi. In un sistema che persegue tale obiettivo, occorrerà
curare la riduzione di scarti e sfridi (produttività dei materiali),
il contenimento dei costi di manodopera (produttività della manodopera),
la riduzione dei tempi e costi di set-up l’alta saturazione degli
impianti, la ricerca di opportune tecnologie produttive di forme opportune
di integrazione verticale.
Alta elasticità:
esprime la capacità del sistema produttivo di fronteggiare rapidamente
variazioni nei volumi di produzione senza eccessive penalizzazioni nei
consumi e rendimenti tecnici e quindi senza eccessivi incrementi dei
costi di produzione (ad una variazione ΔQ della produzione corrisponde
una variazione dei costi ΔC pressoché nulla). Un obiettivo del genere
richiederà, ad esempio, un maggiore frazionamento della capacità produttiva,
magari disponendo macchine più piccole in parallelo da attivare progressivamente
a seconda del volume produttivo richiesto, ed un minor grado di integrazione
verticale rispetto al caso precedente.
Alta flessibilità:
rappresenta sia la capacità del sistema di fronteggiare rapidamente
ed economicamente rilevanti variazioni di mix, sia la capacità di immettere
rapidamente in produzione prodotti di nuova progettazione comprimendone
la fase di ingegnerizzazione. Si necessita quindi di apparecchiature
versatili (non dedicate), di manodopera altamente specializzata,
di una maggiore attenzione ai metodi di lavoro e alla programmazione.
Qualità elevata:
è la capacità di realizzare beni conformi alle specifiche stabilite
in fase di progetto. È chiaro che un sistema focalizzato su tale obiettivo
dovrà disporre di impianti sofisticati e precisi, di apparecchiature
di controllo adeguate al processo e di una manodopera specializzata.
Consegne rapide:
per conseguire tale obiettivo bisognerà dotarsi di una certa capacità
produttiva eccedentaria, che non sempre sarà possibile saturare a pieno.
Regolarità di
consegne: è un obiettivo diverso dal precedente, anche se ad esso
fortemente correlato, perché esprime il concetto di puntualità rispetto
alla consegna pattuita (due date). Le caratteristiche del sistema
di programmazione e controllo della produzione dovranno essere attentamente
studiate, potrà essere necessario disporre di risorse aggiuntive ecc..
Si
tratta, in molti casi, di risolvere in modo coerente le incompatibilità
che facilmente si generano fra gli obiettivi citati. Le esigenze competitive
determinano gli obiettivi strategici e, in misura più o meno accurata
le caratteristiche dei beni da realizzare; queste ultime, a loro volta,
vincolano in maniera più o meno intensa le caratteristiche dei processi
produttivi. In ogni caso, le prestazioni aziendali rispetto agli elementi
critici, dovranno essere in armonia con la strategia complessiva. Scelte
progettuali coerenti determinano risposte produttive adeguate alle istanze
competitive, ovvero performance e comportamenti fisiologici; viceversa,
scelte incoerenti generano situazioni patologiche, ovvero di inadeguatezza
delle prestazioni.
È
possibile, quindi, caratterizzare le tipologie produttive individuate
da Hayes e Wheelright nella matrice prodotto/processo alla luce dei
suddetti obiettivi o compiti critici conseguenti a precise scelte strategiche
(Figura
1-3).
Mix di prodotti
Modelli di processo
Esemplare
unico o volumi molto bassi
Bassi volumi
Alti volumi
Altissimi volumi
Obiettivi critici del
management
Flusso frammentario
Job - shop
Costi opportunità
Scheduling, affidabilità
consegne, eliminazione colli di bottiglia
Flusso
discontinuo con linea tipo
Flusso a lotti
Motivazione
maestranze, bilanciamento della linea
Flusso
condizionato da ritmi manonera ed impianti
Maggiori costi
Flusso in linea
Flusso
rigido ed automatizzato
Flusso continuo
Integrazione verticale, innovazione
tecnologica
Obiettivi
critici del management
Puntualità
consegne e personalizzazione prodotto
Differenziazione
produttiva ed elasticità nei volumi
Prezzo
Figura
1-5: La matrice prodotto/processo
Ad
un estremo i compiti critici sono rappresentati dalle operazioni di
scheduling, dall’efficiente movimentazione dei materiali e dalla capacità
di far fronte a possibili strozzature nella produzione; all’altro
estremo, invece, occorre focalizzare l’ attenzione sulle decisioni
di investimento in nuova capacità produttiva, sulle scelte di integrazione
e sui cambiamenti nelle tecnologie. Tra i due poli assumono significati
particolari temi quali la motivazione dei lavoratori, il bilanciamento
delle capacità nei diversi segmenti di processo, il grado di flessibilità
e di elasticità caratteristico degli impianti.
Per
le aziende che ricadono nell’angolo in alto a sinistra della matrice
prodotto/processo, l’enfasi è tutta spostata sulle decisioni
operative ed il controllo della produzione poiché, più che ai costi,
occorre guardare alle date di consegna e quindi l’assegnazione degli
ordini alle macchine ed il relativo sequenziamento diventano critici
in tali contesti produttivi in cui il ciclo tecnologico dei prodotti
varia a seconda degli ordini.
Le
aziende che offrono prodotti standardizzati e che occupano la restante
parte della matrice (produzione a lotti, a flusso), sono più attente
ai costi di produzione ed ai livelli di inventario e quindi la pianificazione
della produzione può e deve essere accurata fin dall’inizio: l’enfasi
è qui spostata nel medio periodo (fase tattica) dal momento
che, essendo il ciclo tecnologico definito, c’è meno spazio per l’emergenza
e l’incertezza operativa [20].
Nel
prosieguo si focalizzerà l’attenzione sulle problematiche relative
alla programmazione di medio e breve periodo.
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Corso di
Gestione della Produzione Industriale
– A.A. 2008-09 – prof. L. C. Santillo
La
Programmazione della Produzione