1 CONstant Work In Process ( CONWIP ) Analisi comparata tecniche di controllo avanzamento.
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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
on
e C
ON
WIP
Pre
sen
tazi
on
e al
tre
tecn
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Co
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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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io
Mo
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Performance
Argomento
Tecniche
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n C
ON
WIP
Dim
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on
i lo
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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
rso
Insu
ffic
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te
Su
ffic
ien
te
Bu
on
o
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
me
ro a
rtic
oli
Concettuale Metodologia Caso studio Modellomatematico
Simulazione Rassegnadella
letteratura
Classi
10
Argomento articoloP
rese
ntaz
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CO
NW
IP
Pre
sent
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ltre
tecn
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Con
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WIP
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6
12
23
34
9
23
2
11
8
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
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zazi
one
del c
arte
llin
o
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
izza
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