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Gestione della produzioneMRP e MRPII1

Sommario IntroduzioneClassificazioneMisure di prestazioneLa Distinta BaseMRPLogica MRPLot Sizing in MRPMRP II2

IntroduzioneDef:Gestire la produzione significa generare esfruttare informazioni in modo da coordinarenel modo più appropriato i flussi di materiali el’assegnazione nel tempo delle risorseproduttive, interagendo da una parte con iclienti e dall’altra con i fornitori.3

Introduzione Problemi tipici:1)2)3)Gestione delle scorteGestione della produzione e degli ordini.Schedulazione di dettaglio.4

ClassificazioneLe tecniche di gestione della produzionedipendono da:1)2)3)La tecnologia alla base del processo produttivoIl Layout dell’impianto.Il tipo di mercato.L’impatto di questi elementi determina lapossibilità o meno di utilizzare un certoapproccio nella gestione della produzione.5

ClassificazioneI sistemi di gestione della produzione possono essere classificati inmaniera gerarchica a seconda del livello di dettaglio e dell’orizzontetemporale:1)Programmazione (orizzonte temporale mensile o trimestrale,stabilisce le date di consegna e la produzione settimanale nonché ladimensione dei lotti).Schedulazione (orizzonte temporale settimanale o più breve,2)stabilisce il carico di lavoro effettivo di ogni singola macchina e latempistica per produzione del lotto assegnato).3)Controllo (decisioni in tempo reale a causa di imprevisti, devonotener conto dei vincoli e raccogliere informazioni per i livellisuperiori).6

ClassificazioneI sistemi di gestione della produzionedipendono anche dal modo con cuil’azienda si interfaccia con il mercato:1)2)3)4)Grado di personalizzazione del prodottoVolume delle venditeLead timeLivello di concorrenza7

Classificazione 1)2)3)4)Strategie di produzione possibili:Make to StockAssemble to OrderMake to OrderEngineer to OrderQueste strategie dipendono dalla complessitàdimensione e volume di vendita di un certoprodotto.8

Misure di Prestazione 1)2)3)4)Data la varietà dei livelli gerarchici e degli scenariproduttivi esistono molti indici di prestazione; iprincipali sono i seguenti:Costi legati all’utilizzo delle risorseCosti e tempi di Setup (dipendenti,indipendentimajor/minor)Costi legati al livello del magazzino (WIP, tempo diattraversamento, dimensione dei lotti)Lead Time (tempo di risposta alla produzione di unordinativo)9

Misure di prestazione5)6)7)8)Throughput (parti prodotte per unità ditempo la legge di Little stabilisce cheThroughput WIP x Lead Time)Costi legati al servizio al cliente ( ritardi eBacklog)Costi di movimentazione dei materialiCosti tecnologici (sfruttamento di ciclialternativi per migliorare la produzione)10

La Distinta BasePer la realizzazione di un singolo prodotto sonospesso necessari molti semilavorati e perognuno di questi molte materie prime.La rappresentazione delle relazioni cheintercorrono tra le materie prime, isemilavorati ed il prodotto finito nonché deiloro rapporti quantitativi definisce la “distintabase” di un prodotto.11

La Distinta Base La distinta base (bill ofmaterials) descrive tutti icomponenti di un prodottocon progressivo dettaglioavendo come obiettivoquello di determinare ilfabbisogno di ognimateriale o semilavoratoche viene utilizzato perottenere il prodotto finale0P1P2(X2)P41P3P52P6312

MRP Material Requirements Planning (MRP)nascono negli anni 60 e di diffondono neglianni 70 sull’onda dell’informatizzazione delleaziende.Ad un nucleo iniziale vengono via viaaggiunte nuove funzionalità, dando origine aisistemi detti Manufacturing ResourcePlanning (MRPII per distinguerli)13

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MRPI sistemi MRP nascono per superare i limiti deitradizionali sistemi di gestione delle scorteche:1)2)3)Si basano su modelli statici dove la domandaviene considerata costante.Non distinguono tra domanda indipendente (dalmercato) e dipendente (dalla distinta base).Non considerano i vincoli legati alla disponibilitàdi risorse produttive.15

MRPIl problema della domanda variabile L’orizzonte temporale di interesse vienediscretizzato in intervalli di pianificazione(time bucket) all’interno dei quali la domandapuò considerarsi costante.E’ necessario comunque un sistemainformativo e previsionale (forecasting)capace di prevedere con un certo margine disicurezza l’andamento della domanda.16

MRPIl problema della domanda variabile Occorre tenere esplicitamente conto del caratteredinamico della domanda, per il time bucket t ilbilancio dei materiali è:I t I t 1 xt d tSe h indica il costo unitario di giacenza allora ilcosto di magazzino lungo l’orizzonte dipianificazione [0 T] è: ThIti 117

MRPIl problema della domanda variabile Se s è il costo fisso di magazzino per periodo allora il costofisso di magazzino diventa: Ti 1 1 se x 0 1 ( x) 0 se x 0s 1 ( I t )La determinazione della quantità ottima da produrre va sotto ilnome di Lot Sizing ed è rappresentabile nella forma di unproblema di ottimizzazione vincolata:min i 1 Ct ( xt ) i 1[s 1 ( I t ) hI t ]TT I t I t 1 xt d t i 1,.T I t , xt 0 i 1,.T18

MRPIl problema della domanda variabile Proprietà importante della soluzione ottima di talemodello è che le dimensioni dei lotti sono sempre deltipo:xt k t d kt La dimensione del lotto è quindi pari all’accorpamentodei fabbisogni di un certo numero di periodiconsecutivi riducendo quindi i costi fissi. viene detto “periodo di ricopertura”19

MRPIl problema della domanda dipendente Le materie prime ed i semilavorati hanno unadomanda che dipende direttamente da quelladel prodotto finito per questo si parla di“domanda dipendente”.La domanda relativa al prodotto ultimodipende esclusivamente dal mercato ed haquindi un carattere indipendente.20

MRPIl problema della domanda dipendente Anche inpresenza didomanda nota ecostante per ilprodotto finito, lecorrispettivedomande per iprodotti intermedidella distinta baserisultano irregolario “Lumpy”(accidentate)p1p1tp2tp3tp2p3Distinta Base21

hArea inventariox/dx-yxty(x-y)/dy/dArea backlog

MRPIl problema della capacità finita Osserviamo che nel modello di ottimizzazionevincolata presentato le variabili xt non sono limitatee pertanto anche il sistema MRP non tiene contodella possibilità di caricare il sistema diapprovvigionamento o produzione di una quantitàsuperiore al possibile.Si tiene conto della capacità tramite il lead time cheperò è fissato a priori mentre in realtà risulta esseredipendente dall’esplosione degli ordini delle distintebasi.23

MRPIl problema della capacità finita Lavorare a capacità infinita permette didisaccoppiare la pianificazione di diversiprodotti tenendo conto solo delle interazionidegli elementi della distinta base.Al nucleo originario di MRP sono stateaggiunte parti che si occupano tra l’altro anchedella gestione della capacità produttiva.24

Logica MRPLa logica Material Requirements Planningriguarda la pianificazione della produzione ed è:1)2)A capacità infinita (utilizza un lead time edanticipa gli ordini “lead time offsetting”)Orientata alla riduzione delle scorte25

Logica MRPPrima di applicare il lead timeoffsetting è necessarioprovvedere al calcolo deiFabbisogni netti questi siottengono per ogni codice apartire dalla domanda, dallegiacenze in magazzino e dagliordini effettuati e che verrannoversati in magazzino in futuro.Strumento fondamentale è ilRecord MRP , una tabella deltipo in icati5505526

Logica MRPI sistemi MRP partono dai prodotti finali (end item) ecreano tanti Record MRP quanti sono i codicidelle distinte basi considerando tutti i bisogni etutti i prodotti stoccati nei magazzini.Applicano varie regole per definire i lotti diproduzione.In linea di principio permettono di ridurre il WIP inquanto sincronizzano la produzione di codicidiversi per renderli disponibili quando necessari(se il lead time è stimato correttamente)27

Logica MRPI sistemi MRP pianificano la produzione secondoesigenze e quantitativi determinati ad un livellogerarchico superiore (in base alla domanda reale ostimata), detto MPS (Master Production Schedule).Il MPS riflette esigenze stimate dovute alla previsionedella domanda, che possono variare nel tempo.Gli ordini pianificati vengono trasferiti ai livelli gerarchiciinferiori che si occupano di renderli effettivi. (MRP eschedulatore di dettaglio o capacità finita)28

Logica MRPRipianificazione:Quando le previsioni sulla domanda cambiano, afronte di imprevisti o mutate esigenze o nuovi ordini,o semplicemente perché è passato del tempo, ilsistema MRP (politica rolling horizon) ridetermina unnuovo piano di produzione.La ripianificazione può essere di tipo rigenerativo se ilsistema MRP ricalcola i fabbisogni e gli ordini apartire da zero mentre è di tipo “net change”quando tiene conto solo dei time bucket aggiunti.29

Logica MRPI sistemi MRP possono anche prevedere delle scortedi sicurezza in magazzino e rilasciare ordini diacquisto/produzione quando il magazzino va sottoil livello di sicurezza.Spesso nel rilascio di ordinativi il sistema MRP tieneconto di una certa percentuale di difettosità negliapprovvigionamenti tramite il cosiddetto “gozintofactor”.Le regole di lot sizing sono moltissime ma possonoessere classificate in:1)2)Lot sizing a quantità fissa.Lot sizing a quantità variabile.30

Regole a quantità fissa Fixed Order Quantity(FOQ): Questa regolastabilisce la possibilità di rilasciare ordini solo peruna certa quantità fissata (o multipli di una quantitàfissata) dipendente dal processo tecnologico diproduzione o dall’approvvigionamento minimo daiproduttori.Economic Order Quantity (EOQ): anche in questocaso la quantità da ordinare è fissa ma vienestabilita minimizzando i costi di stoccaggio emassimizzando la possibilità di sconti da parte deifornitori.( Al variare della domanda il lotto economicopuò essere ricalcolato e quindi modificato).31

Regole a quantità variabile Lot for Lot (L4L): èla regola piùsemplice, in essa ifabbisogni netti e gliordini coincidonoL4L con lottominimo: m è laquantità minima daordinare.periodo123Fabb. netti3510ordini351044056789109402051030102051030 d t se d t mxt m se d t m32

Regole a quantità variabile Periodo di ricopertura: questa è una famiglia diregole per cui un ordine di produzione copre ladomanda di un numero costante di time bucketconsecutivi (tempo di ricopertura costante). Ilcalcolo di tale periodo avviene secondo regoleeuristiche come ad esempio la regola least unit cost(LUC) che definisce l’entità del periodo di ricoperturaminimizzando il costo totale per unità nell’orizzonte dipianificazione. Tali approcci non sono globalmenteottimali perché risolvono un problema più vincolatodel necessario e spesso riguardano un orizzonte diproduzione ridotto (miopi)33

Regole a quantità variabile periodo1234567891011Fabb. netti3510402051030ordini45402540LUC: consideriamo solamente i primi 4 periodi e sia1 il costo unitario di magazzino e 100 il costo fissodell’ordine. Se ipotizziamo 1 allora il primo ordinecosta 100/35 2,86. Se invece 2 resta unresiduo di magazzino pari a 10 e quindi il costodiventa (10 100)/45 2,44. Con 4 il costo è paria 2,71. il risultato migliore si ottiene quindi per 2.34

Regole a quantità variabileAltre regole:Least Total Cost1)Part period balancing2)3)Costo fisso eguagliato al costo dimagazzinoUlteriori raffinamenti si possono ottenereadottando politiche di tipo “look ahead elook back” 35

Regole a quantità variabileperiodo123Fabb. netti3510ordini4546056789101140205103045Si può ottenere un miglioramento producendo ilfabbisogno del periodo 8 durante il periodo 4. In questomodo restano in magazzino 5 unità di prodotto per treperiodi ma una quantità pari a 40 unità verrà tenuta perun periodo di meno.periodo123Fabb. netti3510ordini454655678910114020510304036

Esempio lotti di produzione Nella tabella sono mostrati 4 differentiapprocci per il lot sizing (lead time 2)Periodi1Fabbisogno Netto23Time 00Lot for lotLotto con ricopertura105037