1

CONstant Work In Process ( CONWIP )

Analisi comparata

tecniche di controllo avanzamento

2

Sommario Parte 1:

Definizione CONWIP Analisi della letteratura:

• articoli di riferimento principali• fonte degli articoli• classificazione

Parte 2: Funzionamento e varianti del CONWIP Confronto con altre tecniche:

• Push System • Kanban • Synchro-MRP

Contesti applicativi Svantaggi del CONWIP

Parte 3: Tecniche ibride e personalizzate

Parte 4: Possibili sviluppi futuri

3

Definizione CONWIP

Il Constant Work In Process è una tecnica

di controllo avanzamenti con logica ibrida

push-pull, che limita il numero totale di

parti all’interno del sistema nello stesso

momento fissando un valore costante del

Work In Process totale (da cui il nome)

4

Articoli di riferimento principali

SPEARMAN, M. L.; WOODRUFF, D. L.; HOPP, W. J.; 1990, “CONWIP: a pull alternative to kanban”. International Journal of Production Research, vol. 28, no. 5, pp. 879-894.

SPEARMAN, M. L.; ZAZANIS, M. A.; 1992, “Push and pull production systems: issues and comparisons”. Operations Research, vol. 40, no. 3, pp. 521-532.

SPEARMAN, M. L.; 1992, “Customer service in pull production systems”. Operations Research, vol. 40, no. 5, pp. 948-958.

OVALLE, O. R.; MARQUES, A. C.; 2003, “Exploring the utilization of a CONWIP system for supply chain management. A comparison with fully integrated supply chains”. International Journal of Production Economics, vol. 83, pp. 195-215.

5

Articoli (1990-2003)

Numero articoli

Computers and Industrial Engineering 1Computers and Operations Research 1European Journal of Operational Research 7IEEE Transactions on Robotics and Automation 1IIE Transactions 6International Journal of Operations and Production Management 1International Journal of Production Economics 10International Journal of Production Research 15International Journal of Project Management 1Journal of Intelligent Manufacturing 3Journal of Manufacturing Systems 1Management Accounting Research 1Management Science 1Operations Research 7Production Planning and Control 3Queueing Systems 1Robotics and Computer Integrated Manufacturing 1Simulation Modelling Practice and Theory 1

5

6

TOTALE 73

Conferenze

Working paper

Fonte articoli

Riviste internazionali

6

Classificazione articoli

7

Classificazione (1/2)

Pre

sen

tazi

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WIP

Pre

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on

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tre

tecn

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Set

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Cap

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Ser

vice

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Alt

re

Abdul-Nour et al. (1998) x x

Amin et al (1997) x x x x x x

Anavi-Isakow et al. (2003) x x x

Axsater et al. (1999) x x x

Ayhan et al. (1999) x x

Beamon et al. (2000) x x x x

Bonvik et al. (1997) x x x x x

Bonvik et al. (2000) x x x x x

Bonvik et al. (1996) x x x x

Chang et al. (1994) x x x x

Dar-el et al. (1999) x x x x

Zhang et al. (2001) x x x x

Totale: 73 16 7 5 47 66 4 6 12 23 3 4 9 2 3 2 11 8 6 16 20 3 3 4 6 2 7 9

Tipologia

Co

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Performance

Argomento

Tecniche

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n C

ON

WIP

Dim

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Ges

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ne

sco

rte

Cartellini Liste priorità

8

Classificazione (2/2)

Abdul-Nour et al. (1998) x x

Amin et al (1997) x x

Anavi-Isakow et al. (2003) x x

Axsater et al. (1999) x x

Ayhan et al. (1999) x x

Beamon et al. (2000) x x

Bonvik et al. (1997) x x

Bonvik et al. (2000) x x

Bonvik et al. (1996) x x

Chang et al. (1994) x x

Zhang et al. (2001) x x

Totale: 73 32 24 5 10 15 15 28 11 4

Valutazione

Sca

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Bu

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Ott

imo

Articolo

Centralità del CONWIP

Arg

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9

Tipologia articolo

16

75

47

66

4

0

10

20

30

40

50

60

70

Nu

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Concettuale Metodologia Caso studio Modellomatematico

Simulazione Rassegnadella

letteratura

Classi

10

Argomento articoloP

rese

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CO

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IP

Pre

sent

azio

ne a

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Cal

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Cap

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l

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6

12

23

34

9

23

2

11

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6

16

20

3 34

6

2

7

9

0

5

10

15

20

25

11

Centralità del CONWIP nell’articolo

32

24

5

10

2

Argomento principale

Preso in considerazione

Accennato

Nominato

Articoli non classificati*

* Gli articoli non nominano il CONWIP, ma sono presi come importante riferimento da altri

12

15 15

28

11

4

0

5

10

15

20

25

30

Nu

me

ro a

rtic

oli

Valutazione articoli

Valutazione

13

Casi studio7%

Altri articoli93%

Scarsità dei casi studio

Autore Valutazione Fabbrica Risultato

Fowler et al. (1997)

Wafer di semiconduttori

Non sperimentato CONWIP, anche se ritengono che potrebbe avere buoni risultati

Haller et al. (2003)

Wafer di semiconduttori

CONWIP funziona bene

Huang et al. (1998)

Laminazione a freddo

CONWIP risulta migliore del precedente sistema

Kim et al. (1998) B

Semiconduttori

L’attenzione è focalizzata sulle regole di priorità, non tanto sul CONWIP

Pramanik et al. (2002)

Impianto pilota

Sono più interessati a implementare un sistema pull; CONWIP o Kanban è indifferente

(5 articoli su 73)

14

Funzionamento e varianti

15

Obiettivo dei fondatori

Spearman et al. (1990)

propongono il CONWIP come un sistema di

gestione della produzione:

• che possiede i benefici di un sistema “pull” e

• che può essere usato in un’ampia varietà di

ambienti manifatturieri

16

Schema CONWIP

Materie Prime

Prodotti Finiti

Backlog List

WS 1

WS 2

WS 3

WS N

A

B

Rastrelliera

Avanzamento a lavoro completato

Primo arrivato primo servito

Cartellino staccato al contenitore standard all’uscita del sistema

Cartellino che autorizza il contenitore ad entrare nel sistema

Sistema di N stazioni

Contenitori standard con attaccato il cartellino

B

A

WS = Stazione di lavoro

= Contenitore Standard di Prodotto A

= Contenitore Standard di Prodotto B

= Cartellino

Ordine codiceNum. Tipo Quantità

1 B 202 B 403 A 304 B 405 …

17

Condizioni per l’ingresso

Affinché un lavoro entri nel sistema, devono essere presenti:

• un ordine di produzione in Backlog List

• un cartellino (autorizzazione)

• le materie prime MP

Backlog List

Cartellino

Manufacturing System

18

Regole di priorità

Backlog (lista di priorità per l’ingresso nel sistema)

Lista di priorità per i centri di lavoro all’interno del sistema

Lista Backlog• Può essere utilizzata una delle classiche regole di priorità (FCFS, SPT, EDD, ecc.)• Mantenere la lista di backlog è responsabilità del personale addetto alla produzione e dello staff di controllo scorte. • È permesso riordinare la backlog e/o aggiungere codici di parti ad essa. • In nessun caso è permesso forzare l’inizio di un lavoro senza un cartellino presente

Lista di priorità per i centri di lavoro (tranne il primo perché segue la Backlog)• La politica comunemente utilizzata è “first come first served” (FCFS). • Le uniche eccezioni sono le rilavorazioni, a cui è data priorità più alta.• Possono comunque essere utilizzate altre regole di priorità al posto delle FCFS

19

Varianti di cartellino

Cartellini

Anonimi Specifici

Assenti Anonimo Specifico Liste priorità per i centri di lavoro interni

Presenti Anonimo Evoluto

Specifico Evoluto

20

Combinazioni possibili linee-cartellini

Configurazioni di linea

Linea

semplice

Linee con centro di

lavoro condiviso

Linee con centro di

assemblaggio

Anonimo

Anonimo Evoluto

Specifico

Var

ian

ti d

i car

tell

ino

Specifico Evoluto

21

Configurazioni di linea

Linea

semplice

Linee con centro di

lavoro condiviso

Linee con centro di

assemblaggio

Anonimo 1 5 6

Anonimo Evoluto 2

Specifico 3

Var

ian

ti d

i car

tell

ino

Specifico Evoluto 4

= varianti illustrate schematicamente

Combinazioni linee-cartellini illustrate

22

Variante 1

Materie Prime

Prodotti Finiti

WS 1

WS 2

WS 3

WS N

WS = Stazione di lavoro

= Contenitore Standard di Prodotto A

= Contenitore Standard di Prodotto B

= Cartellino

Rastrelliera

Sistema di N stazioni

Anonimo in linea semplice

AA

BB

Backlog List

Ordine codiceNum. Tipo Quantità

1 B 202 B 403 A 304 B 405 …

23

Variante 2Anonimo evoluto in linea semplice

Ord

ine

per

A

Ord

ine

per

B

Prodotti Finiti

Rastrelliera Cartellini

Car

tell

ino

stac

cato

Backlog

Materie prime

Aut

oriz

zazi

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Movimentazione a lavoro ultimato

Movimentazione a lavoro ultimato

Lista di priorità per il centro di lavoro N

Lista di priorità per il centro di lavoro 3

Lista di priorità per il centro di lavoro 2

WS 1

WS 2

WS 3

WS N

A A

B B

24

Variante 3Specifico in linea semplice

Backlog per prodotto B

Cartellini specifici per A

Backlog per prodotto A

Cartellini specifici per B

Prodotti FinitiMaterie prime

Autorizzazione per A

Autorizzazione per B

A

B B

A

WS N

WS 2

WS 1

25

Variante 4

Backlog per prodotto B

Cartellini specifici per A Backlog per prodotto A

Cartellini specifici per B

Prodotti FinitiMaterie prime

Aut

oriz

zazi

one

per

AA

utor

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zion

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r B

A

B B

A

Lista di priorità per il centro di lavoro 2

Lista di priorità per il centro di lavoro N

WS N

WS 2

WS 1

Movimentazione a lavoro ultimato

Specifico evoluto in linea semplice

26

Variante 5

Fonte: Hopp et al. (1998)

Anonimo in linee con centro di lavoro condiviso

Cartellini per linea di produzione 1

Cartellini per linea di produzione 2

Centro di lavoro condiviso

Materie prime per linea 1

Materie prime per linea 2

Prodotti finiti per linea 1

Prodotti finiti per linea 2

27

Variante 6

Fonte: Duenyas (1994) B

Anonimo in linee con stazione di assemblaggio

Stazione di assemblaggio

Linea 2

Linea 1Prodotti finiti

CartellinoMaterie prime per linea 1

Materie prime per linea 2

28

Confronto tra tecniche

29

Push System

30

CONWIP vs. Push System: caratteristiche

Push System CONWIP

Materiali in lavorazione

In coda a monte del centro di lavoro

In contenitori standard in coda a monte del

centro di lavoro

Assegnazione priorità di

lavorazione Dispatch list

Backlog list e autorizzazione dai

cartellini

Movimentazione dei materiali

Movimentazione del lotto a lavorazione

conclusa

Movimentazione dei contenitori standard a lavorazione conclusa

Parametri di controllo

Produttività Numero di cartellini

(ovvero il WIP)

31

Vantaggio del CONWIP su Push System

È più facile controllare il WIP CONWIP risulta migliore

Push System CONWIP

Controlla Produttività WIP

Osserva WIP Produttività

32

Push System CONWIP

Tempo di attraversamento

Varianza tempo di attraversamento

Puntualità date di consegna

WIP (a parità di livello di servizio)

Produttività (a parità di WIP)

Varianza della produttività

CONWIP vs. Push System: prestazioni

33

Sistema pull: il Kanban

34

Schema semplificato dei flussi

CONWIP :

Kanban :

Flusso dei materiali

Flusso cartellini kanban

Flusso cartellini CONWIP

35

CONWIP vs. Kanban: caratteristiche

Kanban CONWIP

Materiali in lavorazione

In contenitori standard a monte e a valle del

centro di lavoro

In contenitori standard in coda a monte del

centro di lavoro

Assegnazione priorità di

lavorazione

Rastrelliera con cartellini kanban di

produzione

Backlog list e autorizzazione dai

cartellini

Movimentazione dei materiali

Movimentazione dei contenitori standard su chiamata dei centri di valle tramite cartellini

kanban di movimentazione

Movimentazione dei contenitori standard a lavorazione conclusa

Parametri di controllo

Cartellini per ogni coppia di centri di lavoro (controllo

locale)

Cartellini per l’intera linea (controllo

globale)

36

Parametri di controllo

• Kanban controlla il WIP di ogni stadio

• CONWIP controlla il WIP dell’intero sistema

Il Kanban ha bisogno di un numero maggiore di parametri di controllo

Per il CONWIP Per il Kanban

Il numero di cartellini CONWIP Il numero di Kanban tra la I coppia di centri

Il numero di Kanban tra la II coppia di centri

Il numero di Kanban per ultima coppia di centri

Parametri da fissare

37

Vantaggi del CONWIP sul Kanban

Kanban CONWIP Semplicità di

implementazione

Reattività del sistema

Accettazione mix di prodotti

Elasticità ad un mix di prodotti variabile

Accettazione di ampi tempi di setup

Accettazione di ordini piccoli e infrequenti

Varietà di ambienti produttivi

38

CONWIP vs. Kanban: prestazioni

Kanban CONWIP

Tempo di attraversamento

Varianza tempo di attraversamento

Puntualità date di consegna

WIP (a parità di livello di servizio)

Produttività (a parità di WIP)

Varianza della produttività

39

Sistema push-pull: Synchro-MRP

40

Schema semplificato dei flussi

CONWIP :

Synchro-MRP :

Flusso dei materiali

Flusso cartellini Synchro

Flusso cartellini CONWIP

41

CONWIP vs. Synchro-MRP: caratteristiche

Synchro-MRP CONWIP

Materiali in lavorazione

In contenitori standard a monte e a valle del

centro di lavoro

In contenitori standard in coda a monte del

centro di lavoro

Assegnazione priorità di

lavorazione

Rastrelliera con cartellini synchro 2 di

produzione Dispatch list

Backlog list e autorizzazione dai

cartellini

Movimentazione dei materiali

Movimentazione dei contenitori standard su chiamata dei centri di valle tramite cartellini

synchro 2 di movimentazione

Movimentazione dei contenitori standard a lavorazione conclusa

Parametri di controllo

Cartellini per ogni coppia di centri di lavoro (controllo

locale)

Cartellini per l’intera linea (controllo

globale)

42

Confronto tra CONWIP e Synchro-MRP

Synchro-MRP CONWIP

Logica Push – Pull Push – Pull

Lanci in produzione

Sulla base dei consumi di valle e dei piani di produzione

Sulla base dei consumi di valle e dei piani di produzione

Parametri da fissare

Il numero di cartellini per ogni coppia di

centri di lavoro

Il numero di cartellini dell’intera linea

43

Parametri di controllo

• Come per il Kanban, il Synchro-MRP controlla il WIP di ogni stadio

• Il CONWIP controlla il WIP dell’intero sistema

Il CONWIP ha bisogno di un numero minore di parametri di controllo

Per il CONWIP Per il Synchro-MRP

Il numero di cartellini CONWIP Il numero di Kanban tra la I coppia di centri

Il numero di Kanban tra la II coppia di centri

Il numero di Kanban per ultima coppia di centri

Parametri da fissare

44

Contesti applicativi

Produzione Non Ripetitiva

Produzione Ripetitiva

Produzione Semiripetitiva

Push System

(PUSH)

Kanban(PULL)

CONWIP

(PUSH-PULL)

Synchro-MRP / CONWIP

(PUSH-PULL)

45

Sistemi produttivi di applicazione del CONWIP

Il CONWIP potrebbe operare:

• sull’intero processo produttivo

• su sottosistemi del processo produttivo, se quest’ultimo fosse troppo lungo

• su una linea manifatturiera

• su un sistema composto da più linee manifatturiere

• dentro una cella manifatturiera

• su un sistema composto da più celle manifatturiere

• sull’intera Supply Chain

46

Svantaggi del CONWIP:

• Può richiedere uno spazio di stoccaggio tra gli stadi maggiore rispetto al kanban e al Synchro-MRP, perché tutti i contenitori pieni possono accumularsi tra ogni due stadi

• Non considera l’impatto che un centro di lavoro collo di bottiglia può avere sulle performance di una linea manifatturiera nel caso di un’errata scelta dei parametri

47

Tecniche ibride

48

Tecnica Ibrida Kanban-CONWIP

CONWIP

Ibrida kanban-CONWIP

Kanban

Flusso dei materialiFlusso cartellini kanbanFlusso cartellini CONWIP

È una tecnica mista kanban CONWIP, proposta da Bonvik (1996)

In pratica è un kanban a cui all’ultima stazione della linea vengono tolti i relativi cartellini kanban e vengono aggiunti i cartellini CONWIP per l’intero sistema

49

Differenze di WIP medio

Politica Produttività ( parti /min )

Livello di servizio

WIP medio ( parti )

Kanban .650 98.1 % 66.6 CONWIP .648 98.3 % 49.3

Hybrid .648 98.3 % 49.3 Linea di 6 macchine. Domanda di 0.65 parti/min

Politica Produttività ( parti /min )

Livello di servizio

WIP medio ( parti )

Kanban .749 98.3 % 113.6 CONWIP .750 98.2 % 82.4

Hybrid .750 98.2 % 80.8 Linea di 6 macchine. Domanda di 0.75 parti/min

Politica Produttività ( parti /min )

Livello di servizio

WIP medio ( parti )

Kanban .852 98.2 % 253.0 CONWIP .850 98.4 % 223.1

Hybrid .849 98.4 % 206.2 Linea di 6 macchine. Domanda di 0.85 parti/min

Fonte: Bonvik (1996)

(a parità di produttività e di livello di servizio)

50

Tecnica Generica Kanban-CONWIP

CONWIP

Genericakanban-CONWIP

Kanban

Flusso dei materialiFlusso cartellini kanbanFlusso cartellini CONWIP

È una tecnica mista kanban CONWIP, proposta da Gaury et al. (2000)

In pratica è un CONWIP a cui vengono aggiunti i cartellini kanban ad ogni stazione della linea, compresa l’ultima, a differenza di Ibrida kanban-CONWIP di Bonvik (1996) che ne è sprovvista

51

Tecnica Generica PersonalizzataGaury et al. (2000) propongono Generica kanban-CONWIP, un modello misto kanban CONWIP, da cui partire per trovare la configurazione migliore per un dato sistema. Infatti non è detto che sia necessario mantenere per ogni coppia di centri di lavoro i relativi cartellini kanban. Tramite simulazione vengono studiate tutte le combinazioni possibili e viene quindi scelta la migliore, detta Generica Personalizzata.

Flusso dei materialiFlusso cartellini kanbanFlusso cartellini CONWIP

Generica kanban-CONWIP

Generica Personalizzata (esempio)

52

Confronto tecniche ibrideIbrida Kanban-CONWIP

Generica Kanban-CONWIP

Generica Personalizzata ( esempio )

Flusso dei materialiFlusso cartellini kanbanFlusso cartellini CONWIP

53

Risultati di Gaury et al. (2000)

La tecnica Ibrida Kanban-CONWIP è un caso particolare della Generica Kanban-CONWIP

In tutte le simulazioni Ibrida Kanban-CONWIP non esce come soluzione migliore

La soluzione Generica Personalizzata risulta migliore di Ibrida Kanban-CONWIP

Il CONWIP offre maggiori vantaggi del Kanban

Il vantaggio maggiore è dato dal controllo globale del CONWIP, mentre il controllo locale del kanban aiuta solo a migliorare le performance

54

CONWIPGenerica

Personalizzata

Linee corte • •

Linee Lunghe •

Utilizzo di CONWIP e Generica Personalizzata

WIP

• Per linee corte è sufficiente utilizzare il CONWIP

• Per le linee più lunghe è consigliabile oltre al controllo CONWIP anche qualche controllo locale kanban, quindi una Generica Personalizzata

WIP

55

Possibili sviluppi

• Analisi di casi studio, per vedere successi e/o insuccessi del CONWIP

• Dettagliata comparazione prestazionale tra CONWIP e Synchro-MRP

• Analisi approfondita sull’aspetto pratico dell’implementazione (tecniche di movimentazione, layout, posizione materie…)

• Analisi di un effettivo utilizzo nel job-shop