BLUE TECHNOLOGIES - Progetto Six Sigma per l'ottimizzazione del processo logistico-produttivo...
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Progetto Six Sigma per l'ottimizzazione del processo logistico-produttivo
prodotti BERRY
Milano, 9 Maggio 2013
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1. Introduzione all'azienda e al prodotto
2. Define
3. Measure+Analyze
4. Improve
5. Control
6. Credits
Agenda
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Blue Technologies
� Blue Technologies è un'azienda che, integrando le esperienze di professionisti interni e/o esterrni, si occupa dello Sviluppo e Innovazione di prodotto per conto di società mandatarie o sulla base di proprie idee in differenti campi:
• Tessile
• Chimico
• Erboristico
• Erboceutico
• Cosmetico
• Tecnologie per trasformazione alimentari
• Altri settori
� Nel corso degli anni ha contribuito allo sviluppo di decine di brevetti di prodotti cedendone poi la produzione di massa ad altri partner
2002
Prodotti
tessili tecnici
2006
Integratori
alimentari
2005
Prodotti
Cosmetici
dal 2009
Prodotti Erboceutici
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La filosofia del prodotto: erboceutica
� Il cranberries americano (o mirtillo rosso americano del Quebec) è uno dei prodotti riconosciuti dalla disciplina erboceuticache studia particolari preparati erboristici che si possono definire “Farmaco-Like” con efficacia definita pari a quella del farmaco, riconosciuta e comprovata da studi e osservazioni scientifiche
� L'erboceutica è suddivisa in tre macroaree:
• Individuazione delle sostanze naturali “Farmaco – Like” la cui efficacia sia riconosciuta e descritta sia dalla Medicina Tradizionale che da quella ufficiale (Clinica)
• Studio delle proprietà delle sostanze naturali "Farmaco - Like” e ne definisce le caratteristiche che le rendono efficaci: specie, origine geografica, stato biologico di purezza, proprietà organolettiche complessive, condizioni di trasformazione e mantenimento
� La Vision di questa azienda è:
"rendere disponibile (nel tempo e nello spazio) i "frutti" della natura (e.g. cranberries nella loro completezza (quindi non solo alcuni principi attivi ma il frutto nel suo complesso) preservando il più possibile il frutto di
partenza e l'insieme delle sue proprietà"
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La filosofia del prodotto: erboceutica
� Per questo motivo, l'Erboceutica ha come principio basilare l'assoluta intransigenza sulla valutazione delle sostanze naturali da utilizzare considerando che esse debbono rispondere a 5 essenziali e inderogabili requisiti:
• Purezza della specie vegetale
• Origine geografica
• Stato organico del terreno di coltura (condizione di assoluta incontaminazione ambientale)
• Precisi protocolli di trasformazione del prodotto naturale in “preparato Erboceutico”
• Certificazioni (analisi batteriologiche e organolettiche del prodotto Erboceutico finito)
� Ovviamente essendo tutto basato su frutto in percentuali altissime, significa dover mettere un processo di conservazione
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Il prodotto: Cranberries
� Purezza della specie vegetale: Le piantagioni hanno basi centenarie, l'aumento di richiesta ha fatto si che si coltivassero nuove aree con piantagioni, ovviamente più giovani (ma quale effetto?)
� Origine geografica: Quebec (Canada)
� Stato organico del terreno di coltura: incontaminato, irrogato naturalmente dal discioglimento di ghiacciai, a distanza di centinaia di chilometri dalle fonti di inquinamento considerate importanti (strade, rotte aeree, etc.)
� Protocolli di trasformazione: raccolta completamente manuale, ottenuta per allagamento del terreno con acqua da discioglimento dei ghiacci, distacco del frutto per azione meccanica di macchine a bassissimo impatto (vibrazione), raccolta con reti dei frutti galleggianti etc.
� Certificazioni: sia sul prodotto semilavorato (liofilizzato) che sul prodotto finito, certificazioni NO RADIAZIONI (Dir 1992/2/EC, 1993/3/EC), NO OGM (reg EU n°1829/2003 - 1830/2003 and amendments), NO GLUTINE (Reg (CE) n° 41/2009); NO ALLERGENI (Dir 2033/89/EC)
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Il prodotto: Cranberries
� Complessità di prodotto: ALTA
� Complessità del processo di raccolta e trasformazione: ALTO
� Complessità della Supply Chain: ALTA
ma provata efficacia di:
� Antiossidante (essendo ricco di Vitamine, Minerali, Flavonoidi, Antociani, Tannini condensati ecc)
� Azione di contrasto nelle infezioni
� Azione ringiovanente cellulare
� Azione antiinfiammatoria ed antiossidante
Progetto Six Sigma per lo sviluppo delle conoscenze di
prodotto/processo necessarie a mantenere in modo sempre
migliore le proprietà del mirtillo rosso canadese palustre
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1. Introduzione all'azienda e al prodotto
2. Define
3. Measure+Analyze
4. Improve
5. Control
6. Credits
Agenda
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DefineBusiness Case
� Voice Of Business: "il prodotto è stato importato in Italia sin dal 2006. I nostri laboratori e i laboratori esterni hanno definito un indicatore medio ponderato della perdita delle varie proprietà organolettiche (Internal KPI). Nel processo attuale il KPI è 13%±1% rispetto al frutto appena raccolto nelle condizioni di maturazione ottimale (OPM=Optimal Maturation Point). L'obiettivo del progetto è ridurre le perdite a 5%±1% ovvero preservare almeno il 95% delle proprietà organolettiche iniziali"
Gemma Frutto
Acerbo
Frutto
Condizioni
Ottimali di
maturazione
Frutto
sovramaturo
Muffe da frutto
In ogni stadio il frutto ha le sue
proprietà organolettiche ma
sviluppate in modo diverso in
funzione dei diversi stadi di vita
Per la destinazione d'uso del
cranberries abbiamo definito il
Optimal Maturation Point... ma con
quale variabilità? Quali tolleranze
impostare nella fase di selezione?
Quality
Level Optimal
Maturation
Point ±k
MAX
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DefineProcesso VOC CTQ
"Ottenere un prodotto al consumo che sia il più possibile vicino alla qualità del frutto fresco all'Optimal Maturation Point"
"Ottenere un prodotto che abbia il minimo di losses su tutte le singole proprietà organolettiche rispetto all'OMP"
"Ottenere un prodotto che abbia il minimo di losses sull'indicatore globale medio ponderato di proprietà organolettiche"
( )PnPPGlobaleGobale
afterPiPiPii
LossesLossesLossesfLossesCTQ
FinalValueOMPValueLossesCTQ
;...;; 21
ionLiofilizat ,
==
−==
Proprietà Start Value Final Value Losses Target
P1
P2
...
Pn
GLOBALE 13%±1% 5%±1%
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DefineAnalisi VOC e CTQ
� L'individuazione del range di tolleranza è fondamentale per definire le condizioni di robustezza del prodotto e per il processo produttivo
� Ci sono infatti dei frutti che naturalmente hanno unatransizione da OMP a frutto sovramaturo molto breve (necessità di stringere molto la campana, col rischio di non avere sufficiente prodotto qualora per motivi contingenti si avesse una raccolta ritardata - e.g. un caco che rimane su una mensola 5 gg in più dopo il punto di maturazione) mentre per alcuni è molto lunga (e.g. la melograna che resta nelle condizioni OMP per molto tempo)
� Perchè è fondamentale definire questo tempo?
Robustezza al processo di
transizione da maturo a
sovramaturo e sottomaturo
Possibilità di lavorare insieme
prodotti con maturazioni
diversi
Possibilità di raccolta contemporanea di
frutti con maturazione diversa senza
impattare sulla qualità del prodotto
Evitare utilizzo dei maturanti
utilizzati talvolta
nell'agricoltura industriale
Vs
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DefineMAPPATURA DI PROCESSO (as is 2006-2011)
1 - Maturazione
Naturale
2 - Raccolta
2a -
Allagamento
2b -
Separazione
Meccanica
2c -
Raccolta con
reti
3 - Stoccaggio
in fattoria4 - Trasporto
5 - Prima Trasformazione
5a -
Selezione
Visiva
5b -
Liofilizzazione
5c -
Inflaconamento
in bulk
6 - Stoccaggio
dei bulk presso
fornitore
7 - Spedizione in Italia
presso Partner
(via aerea o via mare)
8 - CQ Accettazione
presso partner9 - Processo produttivo 10 - CQ prodotto finito
11 - Stoccaggio presso
nostro magazzino
5d - Certificato
proprietà in
uscita
Carta di controllo & Capacità Delta1
Carta di controllo & Capacità Delta2
? SCOPE DI PROGETTO
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DefineMAPPATURA DI PROCESSO (as is 2006-2011)
I potenziali delta tra le fasi Out-Of-Scope, che sono stati minimizzati con precedenti progetti di miglioramento continuo lavorando su condizioni di stoccaggio, materiali e condizioni di trasporto (isolamento termico e umidità), sono sempre mantenuti sotto controllo tramite SPC e calcoli di capacità
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DefineMAPPATURA DI PROCESSO (as is 2006-2011)
� Il processo di liofilizzazione (o meglio di freeze-drying) è il processo tecnologico di eliminazione dell'acqua da una sostanza organica che minimizza il possibile deterioramento possibile della struttura e dei componenti della sostanza stessa ed è principalmente utilizzato nell'industria farmaceutica e secondariamente per la conservazione degli alimenti in quanto è il più costoso rispetto ad altre tecniche (e.g. essiccazione). Il maggior costo deriva dalla quantità di energia necessaria al processo, più che doppia rispetto all'essiccazione ma anche dal costo degli impianti notevolmente maggiore
� Questo tuttavia dà stabilità al prodotto che infatti nelle fasi out-of-scope mantiene condizioni molto stabili (ma non si può pensare al free-pass per mantenere le certificazioni in accordo con Direttive UE e protocolli aziendali interni)
� Tuttavia analizzando proprio il processo 5b di liofilizzazione e studiandone a fondo insieme ai colleghi americani è sorto un dubbio: gli sbalzi termici nei tre step di liofilizzazione possono indurre la perdita di sostanze?
5b/1 Surgelazione o
Congelamento Rapido
(-30/-50°C)
5b/2 Sublimazione lenta (-20°C) con
vuoto <1mmHg
5b/3 Desorbimento a
microonde a temperatura
superficiale +60°C
5b - LIOFILIZZAZIONE
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DefineMAPPATURA DI PROCESSO (as is 2006-2011)
1 - Maturazione
Naturale2 - Raccolta
3 - Stoccaggio
in fattoria4 - Trasporto 5 - 1° Trasformazione
Losses
MAX 5%
Current
13%
� Avendo definito come Ring di azione gli Step 1 - 5 e dovendo contenere le perdite di oltre il 50%, dalla mappatura di processo risultava evidente che era necessario capire la curva di perdita in funzione degli step di processo
� Essendo tutti i processi molto manuali e non avendo letteratura o indicazioni in merito (gli stessi berries vengono utilizzati per fare marmellate) nella fase di measure abbiamo impostato la raccolta dati sui vari step
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3. Measure+Analyze
4. Improve
5. Control
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Agenda
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Measure + AnalyzeRaccolta dati e analisi processo Liofilizzazione
� Come primo step della fase di measure abbiamo messo sotto attenzione il processo di liofilizzazione
� Abbiamo quindi misurato sul nostro indicatore ingresso e uscita per vedere le losses di proprietà organolettiche
� Ovviamente essendo le prove distruttive abbiamo considerato un lotto abbastanza grande per fare entrambe le misure e cercare di apprezzarne anche la variabilità
5b/1 Surgelazione o
Congelamento Rapido
(-30/-50°C)
5b/2 Sublimazione (-20°C) con vuoto
<1mmHg
5b/3 Desorbimento a
microonde a temperatura
superficiale +60°C
5b - LIOFILIZZAZIONE
Ingresso e Uscita dalla fase 5 sono statisticamente differenti (tuttavia la varianza rimane la stessa), tuttavia la perdita è molto piccola rispetto ai delta cercati (Tuttavia particolare in ingresso abbiamo già un dato di perdita molto elevato)
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Measure + AnalyzeImpostazione raccolta dati di dettaglio sulle microfasi
� Abbiamo deciso quindi di impostare una raccolta dati più metodologica sui punti del nostro ring di progetto prima dell'ingresso al punto 5
1 - Maturazione
Naturale
2 - Raccolta
2a -
Allagamento
2b -
Separazione
Meccanica
2c -
Raccolta con
reti
3 - Stoccaggio
in fattoria
4 - Trasporto
Punti di misura
Nota: la distribuzione delle losses nella maturazione è, come atteso, non normale, a causa dello ZERO definito dalle condizioni di Optimal Maturation Point
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Measure + AnalyzePrime evidenze dell'analisi: individuazione aree critiche
5-Liofili zzazione
4-Trasporto
3-Stoccaggio
2c-Raccoltareti
2b-Meccanica
2a-Allagam
1-Maturazione
12
10
8
6
4
2
0
Data
5
Losses vs Step
Standardized Effects
3-Stoccaggio
4-Trasporto
5-Liofilizzazione
ALTRI
Analizzando i dati raccolti (abbiamo ripetuto le
analisi due volte per la quasi incredulità) abbiamo
visto che nonostante la variabili di ingresso tra cui
la maturazione lo step maggiore per le losses è
dovuto alla fase di stoccaggio, quindi di trasporto
Statisticamente con un campione comunque
elevato (>50 elementi) anche l'interval plot della
media conferma l'analisi qualitativa del boxplot
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Measure + AnalyzeAnalisi di regressione Losses vs. Tempo di stoccaggio
� Abbiamo quindi studiato le losses in funzione del tempo di stoccaggio prendendo un campionamento più intenso fino alle 8 hrs (10 pz a 2hrs, 4hrs, 6 hrs, 8hrs) e campionamenti di 6 pz agli intervalli di tempo superiore e con un intertempo maggiorato (misura del trend)
� Al di là del modello quadratico, si vede una zona A in cui si ha un effetto perdita molto piccolo, con poi un effetto più che lineare dopo le 8hrs
50403020100
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
Tempo di stoccaggio (hrs)
Losses 5
S 0,629780
R-Sq 87,5%
R-Sq(adj) 87,3%
Regression
95% PI
Fitted Line Plot
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ImproveAnalisi del processo di stoccaggio e trasporto
� Visto che la evidenza dell'analyze è stata che le condizioni di stoccaggio e trasporto (Fasi NVA) costituivano circa l'80% delle losses di qualità la prima soluzione (più banale) è stata quella di verificare se ci fossero nell'area geografica dei produttori in grado di effettuare la trasformazione entro le 8hrs
� Abbiamo scoperto che 2 dei fornitori del consorzio che fornisce il nostro prodotto erano anche produttori e che, quindi, i loro prodotti venivano tipicamente lavorati entro le 8hrs e che comunque, su specifica richiesta, non avrebbero avuto problemi a farlo per questa destinazione d'uso
Raccolta Stoccaggio Trasporto Prima Trasf.
NVA
SVA
VA
Fornitore Tempo (hrs) Tempo (hrs)
1 0-8 0
2 8-24 0-2
3 8-24 0-8
4 24-72 0-8
...
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ImproveImpostazione analisi per Improve
� In ottica di supply chain, tuttavia, questo è un grosso vincolo e prima di introdurlo nel sistema abbiamo analizzato il processo di stoccaggio. Abbiamo voluto testare se il processo di perdita potesse essere legato anche al fattore temperatura
� Sul fattore temperatura il team aveva opinioni qualitative contrastanti
• per alcuni il Cranberries non doveva risentire delle perdite in funzione della temperatura (del resto le perdite in fase di liofilizzazione, che, con un processo industriale, lo porta tra i -50°C e i +60C anche se per un tempo brevissimo sembrava dimostrare la robustezza del frutto agli sbalzi termici
• per altri tutti i frutti risentono in condizioni determinanti della temperatura di stoccaggio (basti pensare al frutto lasciato fuori dal frigorifero)
� In fase di Improve sono state lanciate quindi due attività
• Una regressione per capire tra -18C°(congelamento standard da frigorifero) e circa 108C°(marmellata!), facendo la comparazione anche con altri frutti
• Un DOE per capire quali erano gli effetti principali tra temperatura e tempo di stoccaggio e loro eventuali interazioni
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ImproveRisultati analisi di regressioni Losses vs. Temperature
� Risultati Regressione:
� Il frutto perde rispetto al OPM un max del 5% rispetto alle condizioni standard
� Questa è una proprietà che sembra particolarmente accentuata nella famiglia di mirtilli ma il cranberries è, nella famiglia di mirtilli, quello che ha le perdite inferiori
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ImproveImpostazione DOE e primi risultati
� Impostazioni e Risultati DOE
1284
3,5
3,0
2,5
2,0
1,5
10-1
Tempo stoccaggio
Mean
Temperatura stoccCorner
Center
Point Type
Main Effects Plot for lossesData Means
PX1 - Tempo stoccaggio
X2 - Temperatura Stoccaggioy - losses
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ImproveContour e Surface Plot
� Attraverso l'analisi grafica dei risultati del DOE abbiamo individuato delle zone di rischio differente in funzione del tempo di stoccaggio
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1. Introduzione all'azienda e al prodotto
2. Define
3. Measure+Analyze
4. Improve
5. Control
6. Credits
Agenda
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Control
� Visto l'importanza del tempo di stoccaggio è stato messo nella procedura di tracciabilità del lotto di produzione del fornitore l'ora di raccolta e l'ora di preparazione definendo tre fasce
• Se il delta è inferiore a 6 ore, il prodotto può essere lavorato senza particolari avvertenze (Disco VERDE)
• Se il delta è tra le 6 e le 12 ore, verifica maggiormente selettiva delle condizioni di maturazione del frutto (DISCO GIALLO)
• Se il delta è sopra le 12 ore, intensificazione dei controlli quantitativi allo step 5c (DISCO ROSSO) e comunicazione al centro italiano di un'area di criticità
� Il piano di controllo eseguito in Italia ha dimostrato come le proprietà fondamentali del frutto siano migliorate dopo questo step di progetto raggiungendo probabilmente un limite tecnologico dovuti alla lavorazione
� Al momento sono in corso studi analoghi su altre tipologie di frutto, con le analisi preliminari che mostrano comportamenti molto differenti (come atteso)
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Credits
Gianpaolo Tocco
R&D Director
Mobile +39 349 4015543
Giovanni Contino
Amministratore
mobile +39 340 4684 898
Contino & Partners Srl
Via Serlio, 24
40128 Bologna, Italy
www.continoepartners.it
Blue Technologies Srl
Via Cesare battisti 2
Chiari (BS)
www.bluetechnologies.it
30
Grazie
per
l'attenzione!