Pianificazione e scheduling della produzione: un caso di studio

IBM Italia s.p.a.
IBM (International Business Machines Corporation)` ealgiornod’oggilapi` u
grande azienda di informatica del mondo ed anche una delle pi` u antiche (` e
nata nel 1911) [5]. IBM ha fortemente contribuito alla nascita e allo svilup-
podelcalcolatoremoderno,essendo stata per parecchi anni leader nella loro
produzione, e investendo intensamente nella ricerca.
Dal dicembre 2004, quando ha ceduto a Lenovo PC Global, IBM ha ab-
bandonato la produzione di personal computer.Oggigiorno` eattivainmolti
settori: dai server che vende con vari sistemi operativi, al software, ai servizi
in ambito informatico, ai microprocessori e alle periferiche.
Lo slogan “aiutiamo il mondo a diventare pi` u intelligente“ riassume perfet-
tamente la strategia adottata da IBM,chenell’areadell’analisiedell’otti-
mizzazione del business ha recentemente acquisito l’azienda francese ILOG,
proprietaria di uno tra i pi` u potenti risolutori matematici sul mercato, il
CPLEX,edialtreapplicazioniuser friendly specifiche di una ottimizzazione
avarilivellidellasupply chain come LogicNet Plus,Transportation Analyst e
Plant PowerOps.
Il Cliente: Whirlpool Europe s.r.l.
Il committente del progetto ` eWhirlpoolEuropes.r.l.,chefapartediWhirl-
pool Corporation un’azienda multinazionale leader mondiale nella produ-
zione e nella commercializzazione di grandi elettrodomestici [6]. Whirlpool
Europe, a cui faremo semplicemente riferimento tramite Whirlpool,` eattual-
mente impegnata nella riorganizzazionedelpropriosistemadiproduzione
da una pura logica push, verso una logica mista push-pull ispirata al lean
manufacturing,nell’otticadiminimizzarequalsiasiformadispreco.
Un sistema misto ` eenormementepi` u performante di un sistema push, ma ri-
chiede una gestione pi` ucomplessa.Basandosisulconcettodimake to order,
cercatiportareperquantopossibileilmercatoinfabbricaanzich´ eilprodotto
sul mercato, e necessita in primis,diunaperfettacoordinazionedeiflussidi
2
informazioni e materiali, da un’integrazione dei fornitori e dall’erogazione di
piani di produzione realmente fattibili [1].
L’Obiettivo
L’obiettivo posto ` e la realizzazione di un modello che, all’interno di Plant
PowerOps (PPO), rappresenti il processo produttivo di uno stabilimento
Whirlpool utilizzato come campione, per valutare la fattibilit` ael’enullcienza
di gestire la nuova organizzazione della produzione mediante l’applicazione
IBM,siaalivellodiSCM
1
(supply chain management)chealivellodistabi-
limento. Il modello in PPO sar` aquindiutlizzatopergestirelapianificazione
(o programmazione) operativa (sotto il controllo dell’SCM)eloscheduling
della produzione (sotto il controllo dello stabilimento).
La pianificazione della produzione
Lapianificazionedellaproduzione` eilprocessoconcuisidefinisceedimpegna
l’ammontare delle risorse (manodopera, macchinari, attrezzature, materiali)
di cui l’azienda avr` a bisogno per le sue attivit` aproduttivefuture,el’allo-
cazione di queste risorse per ottenere il prodotto desiderato, nelle quantit` a
stimate, al tempo previsto, ed al minor costo totale possibile [2].
Per il funzionamento di un sistema produttivo ` e essenziale, tra l’altro, pro-
curarsi i materiali che devono essere trasformati, e collocare sul mercato i
prodottifabbricati.
`
E possibile in questo senso individuare ilflusso tipico dei
materiali delle aziende manifatturiere come rappresenato in figura 1.
Il flusso fisico ha inizio con l’acquisto delle materie prime dai fornitori (ap-
provvigionamento), la fase successiva trasforma le materie prime prelevate
dal magazzino nei prodotti finiti (produzione). Completato il processo di
produzione, il prodotto finale viene stoccato per poi essere distribuito sul
mercato (distribuzione fisica).
1
`
Eunsistematicoestrategicocoordinamen todelletradizionalifunzioniaziendalie
delle tattiche prima all’interno di ogni azienda e poi lungo i vari membri della catena di
distribuzioneconl’obiettivodimigliorarele prestazionidilungoperiododeisingolimembri
edell’interacatena.
3
Figura 1: Il flusso dei materiali
Analogamente al flusso fisico, ` epossibileindividuareancheunflussoinfor-
mativo. Il flusso informativo ha origine dal mercato dei prodotti finiti, dal
quale si reperiscono tutte le informazioni essenziali per la definizione della
domanda, che pu` o essere rappresentata dagli ordini dei clienti acquisiti, da
previsioni di vendita, o da entrambi. Essa costituisce la direttiva primaria
per la fase seguente di pianificazione della produzione. Quest’ultima, a sua
volta, fornisce le informazioni opportune per le fasi di produzione, distribu-
zione fisica e programmazione degli approvvigionamenti.
In sintesi, la programmazione della produzione ` eunprocessoformatodaun
insieme di attivit` a, attraverso le quali si consegue la trasformazione dei da-
ti in ingresso (domanda) in una serie dirisultatiinuscita,quali:ordinidi
produzione, ordini di rifornimento e decisioni riguardo le risorse produttive
necessarie in futuro.
La pianificazione della produzione `eunproblemacomplesso.Ingenere` e
utilizzato un approccio gerarchico per risolverlo, che consiste nello scompor-
re il problema complessivo in pi` usottoproblemidipi` usemplicerisoluzione,
in modo che all’interno di ciascuno di essi il numero di vincoli e variabili
sia limitato. La programmazione della produzione pu` oesserestrutturatain
quattro fasi principali:
• Fase uno: pianificazione strategica della produzione.
`
E eseguita sul
lungo termine (orizzonte temporale di riferimento di due o pi` uanni),
4
il livello di precisione dei dati disponibili ` e basso, serve a valutare le
variazioni di capacit` adaassegnarealsistemaproduttivo.
• Fase due: pianificazione aggregata della produzione.
`
E eseguita sul
medio termine (orizzonte temporale di riferimento di un anno o all’e-
sercizio), il livello di precisione dei dati disponibili ` e medio, ha lo scopo
di organizzare e allocare le risorse esistenti e verificarne l’adeguatezza
al piano della domanda prevista e nota (dagli ordini di portafoglio pi` u
gli obiettivi di marketing).
• Fase tre: pianificazione principale della produzione.
`
Eeseguitasulme-
dio termine (orizzonte temporale di riferimento pari ad un esercizio),
il livello di precisione dei dati disponibili ` emedio-alto,possiedeunpe-
riodo di riferimento pari alla settimana o al mese, ed ha l’obiettivo
di definire il carico di lavoro ad ogni singolo reparto. Le informazio-
ni hanno un livello di dettaglio maggiore rispetto al piano aggregato,
solitamente relativo alla famiglia di prodotti o al singolo prodotto.
• Fase quattro: pianificazione operativa.
`
Eeseguitasulbrevetermine
(orizzonte temporale di riferimento tipicamente minore di un eserci-
zio), il livello di precisione dei dati disponibili ` e elevato e senza grossi
marginidivariabilit` a, possiede unperiododiriferimento parialgiorno,
settimana o mese e le informazioni hanno un livello di dettaglio relati-
vo al singolo prodotto. I carichi di lavoro vengono rilasciati alle varie
risorse, che per rispondere tempestivamente e correttamente hanno la
necessit` a di svolgere operazioni in termini di: corretta allocazione delle
risorse (loading), corretto sequenziamento delle attivit`adiprocessa-
mento (scheduling), corretta definizione delle priorit` a ad ogni attivit` a
(dispatching).
Lo scheduling della produzione
Lo scheduling della produzione ` equelprocessoche,ricevendoiningressola
pianificazione operativa, assegna una sequenza della attivit` asututteleri-
5
sorse coinvolte in base alla loro enullettiva disponibilit`aecapacit` aproduttiva,
con l’obiettivo, in genere, di minimizzare i tempi e costi di produzione nel
rispetto delle operazioni pianificate in ogni periodo di riferimento [2]. Nulla
vieta che, in base a diverse politiche, vengano perseguiti altri obiettivi o pi` u
obiettivi contemporaneamente, come ad esempio possono essere la minimiz-
zazione delle scorte o dei tempi di configurazione, oppure la massimizzazione
del carico di lavoro o il bilanciamento del carico tra le risorse.
Oltre alla pianificazione operativa, lo scheduling riceve in ingresso altre in-
formazioni quali:
• Stato dei magazzini;
• Ordini enullettivi dei clienti;
• Composizione dei prodotti secondo le distinte basi;
• Caratteristiche operative nominali dei vari centri di lavoro;
• Disponibilit` a dei materiali e dei lavoratori;
• Vincoli, come ad esempio la compatibilit` atraarticoli,oppurevincoli
di disponibilit` adirisorsespecificheocondivise.
Lo scheduling genera come risultato un insieme di tempi di inizio e di fine
perl’insieme delleoperazionirichieste da ogni ordine di produzione. Inoltre,
stabilisce la risorse sulle quali le operazioni sono eseguite.
Struttura della Tesi
• Capitolo1: trattadelprogetto,dell’attualegestionediWhirlpool,degli
obiettivi prefissati con la nuova organizzazione della produzione, delle
nuove esigenze dettate dal nuovo assetto e dei possibili sistemi per
gestirlo;
• Capitolo 2: descrive il processo di produzione e i vincoli dello stabili-
mento campione, ed espone obiettivi a livello di Simulazione flessibile
TLestabilimento;
6
• Capitolo 3: descrive l’applicazione PPO utilizzata per rappresentare il
modello, la tecnologia che utilizza e la base di dati su cui poggia;
• Capitolo4: trattadelmodello, dellefasidiraccoltadatiedimappatura
del processo industriale nel modello di PPO nonch´ edellesimulazionie
dei risultati ottenuti;
• Capitolo 5: Discute i risultati ottenuti e possibili migliorie.
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Capitolo1
Il Progetto
1.1 L’organizzazione attuale
L’organizzazione produttiva attuale di Whirlpool segue una logica push, il
cui obiettivo ` equellodiprodurreinbasealleprevisioni della domanda, pro-
dotti finiti per il magazzino, in attesa che siano successivamente venduti.
Con questo sistema l’SCM gestisce la pianificazione della produzione basan-
dosi sui dati storici delle vendite, di conseguenza non ` e possibile rispondere
repentinamente ai cambiamenti della domanda, causando sprechi in termini
di: giacenze, obsolescenza, qualit` adelprodottoelivellodiservizio.
In un mercato globalizzato come quello odierno, caratterizzato da una com-
petizione sempre pi` u agguerrita, inenullcienze come quelle appena descritte
possono causare gravi danni economici. Il rimedio che Whirlpool sta cer-
cando di attuare si ispira al modello di produzione introdotto da Toyota tra
gli anni 1940-1950 noto come Toyota production system,esuccessivamente
ribattezzato come Lean production (produzione snella).
1.1.1 La produzione snella
Laproduzionesnella` eunmetodologiadiorganizzazionedellaproduzionede-
rivata da una filosofia dinullerente e per certi elementi discorde alla produzione
di massa dinullusa da Henry Ford [3]. Il sistema Toyota `enatodalfabbiso-
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1.1. L’organizzazione attuale Capitolo 1. Il Progetto
gno particolare in cui si trovava il Giappone subito dopo la fine del secondo
conflitto mondiale, di produrre piccole quantit` adidiversitipidiprodotti.Il
sistema classico della produzione di massa ` erigido,ilsistemaToyota` estato
creato con l’obiettivo contrario, ` eflessibile.
Alla base del Toyota production system si trova l’idea del “fare di pi` ucon
meno“ cio` eutilizzarele(poche)risorsedisponibilinelmodopi` uproduttivo
possibile con l’obiettivo di incrementare drasticamente la produttivit` adella
fabbrica. Inquesta situazione, nasce per laprima volta l’esigenza diadattare
la produzione alle vendite e non viceversa, Toyota` ecostrettaaprodurresolo
le quantit` avenduteeaprodurleappenaintempo( just in time).
Il Toyota production system si basa su cinque principi puntando su un con-
cetto inapparenza semplice: l’eliminazione di ogni tipodi spreco (Muda)che
immancabilmente accompagna ogni fase di un processo produttivo.
Principi:
• Identificare il valore per il cliente;
• Comprendere il processo di creazione del valore;
• Creare il flusso del valore;
• Far tirare il flusso del valore dal cliente;
• Ricercare la perfezione.
Per perseguire l’eliminazione del Muda si opera su tutti gli aspetti del
processo produttivo con un approccio basato sul miglioramento continuo e a
piccoli passi. Glieccezionali successi ottenuti utilizzando questa nuova filoso-
fiaproduttivahannoportatoall’anullermazionemondialedel Toyota production
system,ribattezzatocomeproduzionesnellapersottolinearel’eliminazione
di tutto ci` o che, essendo superfluo, appesantisce il sistema generando costi
anzich´ evalore.
Un aspetto fondamentale del Toyota production system,finalizzatoall’elimi-
nazione delle scorte e delle giacenze di materiale in fabbrica, ` e il concetto
di Just in time.I lJust in time ` eunsistemadigovernodelflussologistico
9
1.2. La nuova organizzazione Capitolo 1. Il Progetto
basato sull’idea di produrre solo quando serve, vale a dire quando si ma-
nifesta la domanda del cliente che sta immediatamente a valle seguendo il
flusso del processo. Questo modo di organizzare il lancio della produzione,
congiuntamente all’adozione di lotti sempre pi` upiccoli,riduceradicalmente
lo stazionamento del materiale fermo in attesa di essere lavorato, riducendo
quindi il tempo totale di attraversamento che passa da giorni a ore.
Questa logica di produzione si definsce pull e lo strumento concreto per
utlizzarlo` e ilkanban.Ilkanban ` eunsistemadistandardizzazionedelleunit` a
prodotte e trasportate, caratterizzato dall’uso di un cartellino che accompa-
gna il contenitore pieno. Il cartellino funge da segnale per il reparto a monte
richiedendo di provvedere ad una nuova consegna di un contenitore pieno.
Caratteristico del just in time ` e l’espansione del meccanismo logistico presso
i fornitori, che vengono totalmente integrati nel sistema pull.
`
E indiscutibile
che un sistema del genere funziona se il materiale fornito ` efedelealleprescri-
zioni di qualit` a, altrimenti si bloccherebbe: si comprende quindi in questo
modo il bisogno di un livello altissimo della qualit` a, come se just in time e
qualit` afosseroduefaccedellastessamedaglia.
1.2 La nuova organizzazione
La riorganizzazione del modello di produzione di Whirlpool si basa su una
logica mista push-pull.Lasceltadiunastrategiadiproduzionedev eessere
una scelta ponderata sulla base dell’incertezza della domanda [1].
1.2.1 La logica push
Le caratteristiche di una logica di produzione push sono le seguenti:
• Le decisioni sulla produzione e sulla distribuzione sono basate su una
previsione di domanda a lungo termine;
• Si basa sulla domanda storica;
• Inadatto a incontrare cambiamenti di modelli di domanda;
10
1.2. La nuova organizzazione Capitolo 1. Il Progetto
• Pu` o causare eccessi di scorte, in quanto richiede grandi quantit`adi
scorte di sicurezza;
• Minor spesa in termini di flusso di informazioni rispetto ad una logica
pull;
• Si basa su produzioni di grandi lotti;
• Livello di servizio scarso.
Per domande stabili viene preferita una strategia push, in quanto la reite-
razione dei processi aziendali pu` oessereapplicataconsuccesso.Lapolitica
push fonda la propria competitivit` asull’esperienzacumulataacquisitadalla
replicazione delle medesime azioni nel tempo, e su di un’ampia scala delle
attivit` a, che un sistema stabile consente di fondare e sfruttare. In una poli-
tica push si realizzano quindi economie di scala ed economie di esperienza,
che sviluppano strutture di costo rigide ma molto competitive laddove i con-
correnti non siano in grado di fare altrettanto.
1.2.2 La logica pull
Le caratteristiche di una logica di produzione pull sono le seguenti:
• La produzione e la distribuzione sono guidate dalla domanda;
• Diminuisce i lead time (tempi di risposta);
• Scorte inesesistenti o molto basse;
• Necessita dellacondivisionedelflussoinformativoconifornitori,iquali
spesso vengono integrati;
• Livello di servizio alto;
•
`
Edinullciledaimplementare.
11
1.2. La nuova organizzazione Capitolo 1. Il Progetto
Alternativamente, per domande caratterizzate da un’incertezza elevata, ` e
preferita una strategia pull.L ’ i m p r e s an o n` e in grado di sviluppare una
conoscenza integrale del mercato e dei suoi attori, che si distinguono per in-
stabilit` a e dinamismo delle azioni e dei bisogni. La programmazione delle
attivit` a` e pertanto un’attivit` arischiosa,chenonpu` o essere eseguita per in-
tervalli di tempo troppo ampi.
La premessa per l’adozione delle politiche pull ` equindiuncontestomutevo-
le, in cui la ripetizione dei medesimi processi aziendali non ` eutilizzabilecon
profitto. La capacit` a di stare al passo con la concorrenza dell’impresa non si
basa sull’evoluzione di organizzazioni di costo rigide, con una graduale ridu-
zione dei tempi di esecuzione delle attivit` a; la forza competitiva della logica
pull risiede nella sua abilit` a in reazione al mercato e nella rapidit` adiazione.
Non si cumula esperienza di produzione o di comunicazione, ma si progre-
disce l’esperienza di flessibilit` a di risposta, sia nei processi produttivi, sia in
quelli informativi e di comunicazione. La competitivit` adellesoluzionipull
sta nell’attitudine al reagire prima dei concorrenti alle dinamiche esigenze
della domanda e questo si applica sia ai flussi di materiali, sia ai flussi infor-
mativi.
1.2.3 Il punto di sdoppiamento
La combinazione di politiche push con politiche di tipo pull comporta l’in-
tegrazione dei vantaggi dell’uno e dell’altro modello, con dinullerenti gradi di
rigidit` aediflessibilit` a(distrutture,costierelazioni),conl’obiettivodiri-
spondere alla domanda primaemegliodeiconcorrenti.
Whirlpool sta cercando di applicare delle politiche push per quelle attivit` a
che possono essere reiterate, mentre per quelle attivit` achedevonorendere
l’impresa reattiva e flessibile sta cercando di applicare delle politiche pull,
come richiesto dai moderni approcci guidati dal mercato (Market-Driven)
alla gestione d’impresa.
L’aspetto critico per una tale gestione aziendale sta nel definire, rispetto ai
processi aziendali (di tipo produttivo, di informazione o di comunicazione),
12
1.2. La nuova organizzazione Capitolo 1. Il Progetto
achelivellocalareilcosiddettopuntodisdoppiamento(odecoupling point),
dove la politica push ` esostituitadallapoliticapull, cio` e il momento in cui
le attivit`apianificateecaratterizzatedaundeterminatoprofilodirischio
(push), sono rimpiazzate da attivit` areattiveconconnessoundinullerentepro-
filo di rischio (pull) [4].
Nell’ambito della logistica integrata, il punto di sdoppiamento viene anche
chiamato Customer Order Decoupling Point, poich´ e individua il punto nel
quale l’ordine del cliente “entra nell’impresa” creando uno specifico percorso
di produzione o assemblaggio dedicato. Secondo una gestione che privilegia
le attivit` a di tipo push, il punto di sdoppiamento andrebbe posticipato quan-
to maggiormente possibile (postponement), ritardando nel tempo le attivit` a
destinate alla soddisfazione di uno specifico ordine. Questa soluzione evite-
rebbe l’assunzione di alcuni rischi relativi alla relazione tra l’impresa ed il
mercato (come clienti non solventi o modifiche di ordine in itinere). Per i
motivi appena descritti, il criterio del posponement ` editipoprudenzialeed
invita semplicemente a cautelarsi nell’esecuzione di ogni processo di risposta
specifica al consumatore, per mantenere il massimo della versatilit` a in rispo-
sta alla domanda.
La decisione di posticipare il decoupling point,ritardandoilpuntodirisposta
specifica agli ordini, costringe l’impresaafarsicaricodialtreformedicosto,
per esempio relative allo stoccaggio dei prodotti finiti o di parti da assem-
blare. Viceversa, pi` u si anticipa il decoupling point,ovveropi` u le attivit` adi
produzione ed in generale di movimentazione delle merci sono dedicate all’e-
vasione di uno specifico ordine, minore ` el’esigenzadicrearescorte.L’anticipo
del punto disdoppiamento lungo ilprocesso di produzione e movimentazione
delle merci ha quindi la conseguenza di anticipare la personalizzazione delle
attivit` a, limitando le necessit` a di creare in seguito condizioni di reattivit` a
eflessibilit` a. La scelta di avvicinare a monte il punto di sdoppiamento ha
l’esito di trasformare in diretti, costi che altrimenti sarebbero indiretti, fino
achenonsiapossibileinglobarlinellarispostaadunospecificocliente.
Nelle catene logistiche reali vi sono perlomeno due punti di sdoppiamento. Il
primo ` equellocuisi` e fatto cenno in precedenza, ossia il punto di sdoppia-
mento dei materiali, dove le scorte strategiche sono conservate al massimo
13
1.2. La nuova organizzazione Capitolo 1. Il Progetto
livello di genericit`apossibile.Ilsecondopuntodisdoppiamento` e di tipo
informativo, e dovrebbe rimontare quanto pi` upossibilenellacatenadifor-
nitura. Si tratta del punto pi` u lontano fino a cui si addentra nella catena di
fornitura l’informazione sull’enullettiva domanda finale.
La decisione di anticipare quanto maggiormente possibile nella catena di for-
nitura il punto di sdoppiamento ha origine dall’esigenza di minimizzare i
possibili enulletti della distorsione delle informazioni a cui `esoggettoilflusso
informativo nelle catene di fornitura (bullwhip enullect ).
Perlalogicapull,essendocaratterizzatadalflussochesiattivainrisposta
alle sollecitazioni del mercato, risulta semplice capire che, meno integrazione
si realizza con le fasi collocate a monte nella supply chain, minore ` e il grado
di controllo di economicit` aeseguibile.Whirlpoolstacercandodirenderei
flussi pull estremamente enullcaci integrando if ornitoriall’interno della catena
del valore, in modo da poter rispondere alla variabilit` adelladomandacon
un’adeguata reattivit` aeflessibilit` a attraverso una profonda condivisione del
flusso informativo.
1.2.4 Il concetto di supermercato
La nuova strategia di produzione prevede una gestione degli RDC
1
basata
sul concetto di supermercato. Al supermercato, i clienti comprano i prodotti
posizionati negli scanullali e gli operatoririmpiazzano i prodottimancanti nelle
quantit` aprestabiliteesenzamailasciareic lienti senza prodotti. In analo-
gia, quando i prodotti finiti presenti all’interno del centro di distribuzione
regionale raggiungono un certo livello non ritenuto sunullciente a soddisfare
la domanda nell’immediato futuro, scatta il segnale di ripristino che tira il
flusso fisico e informativo a monte (CDC
2
), al fine di ripristinare un piccolo
polmone di giacenze al centro di distribuzione regionale.
1
Regional ditribution center o centro di distribuzione regionale.
2
Central distribution center ocentrodidistri buzione centrale
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