Life Cycle Costing: Metodologia e strumenti · Life Cycle Costing Metodologia che guida il processo...

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Gestione del ciclo di vita del prodotto– M. Germani

www.diism.univpm.it - www.univpm.it/docenti Dipartimento di Ingegneria Industriale e Scienze Matematiche – Università Politecnica delle Marche - ANCONA

Life Cycle Costing: Metodologia e strumenti

Ing. Marco Mandolini Mail: [email protected]

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AGENDA

Esigenze di Cost Analisys

Metodologie per il Life Cycle Costing

Definizione

Cost plus pricing

Target costing

Kaizen costing

Manufacturing Cost Estimation

Introduzione

Metodi e strumenti

Strumenti software: LeanCOST®

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INTRODUZIONE

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PARADOSSO DEI COSTI:

La fase iniziale di progettazione concettuale impiega circa il 20%

del budget stanziato per lo sviluppo di un nuovo prodotto

Le scelte intraprese durante questa fase condizionano l’80% delle

spese di produzione

INTRODUZIONE

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INTRODUZIONE

Approcci tradizionali Valutazione del costo nel momento in cui vengono

sostenuti

Approcci innovativi Valutazione del costo nel momento in cui vengono

impegnati

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Obiettivo delle metodologie di preventivazione rapida

dei costi

Scartare o modificare i progetti non idonei il più velocemente possibile

prima che siano state investite significative risorse economiche per la loro

realizzazione

INTRODUZIONE

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OBIETTIVO

Determinare il costo di un prodotto nel suo intero ciclo di vita, per stabilire

se i profitti ottenuti nella fase di produzione e commercializzazione sono

sufficienti a coprire anche i costi di sviluppo e ritiro

INTRODUZIONE

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METODOLOGIA LIFE CYCLE COSTING

Costo di un prodotto nel suo intero ciclo di vita

Valutazione complessiva di scelte di configurazione in cui venga considerato un

orizzonte temporale non esclusivamente limitato al periodo di delivering del

prodotto/servizio all’utente finale, ma esteso al periodo di utilizzo successivo,

fino la dismissione del bene. Inoltre, si propone di valutare non esclusivamente

le determinazioni materiali (costi e benefici) legate alla realizzazione del bene e

al suo utilizzo, ma tende a valutarne le implicazioni più generali, relative agli

effetti, nocivi o benefici, che ricadono sul sistema complessivo in cui la

realizzazione ha luogo e vita.

INTRODUZIONE

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INTRODUZIONE

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LCC

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LCC

Disposal cost

Operating cost

Maintenance cost

Profits

Total Cost

Price

Life Cycle Cost

Design Development Production

Use Disposal

Manufacturer User

Time

Cost

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LCC

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

Operating Cost

Maintenance Cost

Disposal Cost

Investment Cost

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LCC - attualizzazione

Esigenza

Confrontare costi e benefici che si verificano in diversi periodi di tempo

Metodo

Quando si confrontano due o più opzioni, è necessaria una base comune per garantire una valutazione equa. Riferimento temporale: presente (tutte le spese future deve essere aggiustate al loro valore attuale)

L'attualizzazione si riferisce all'applicazione di un tasso di sconto scelto in modo che ogni costo futuro sia regolato

al tempo presente, in pratica il momento in cui la decisione è presa.

K = scadenza temporale

C0 = esborso iniziale

Ck = flusso finanziario al tempo k

rw = tasso di interesse

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Metodo tradizionale

• Definizione delle specifiche del nuovo prodotto

• Progettazione e ingegnerizzazione prodotto

• Stima dei costi

• Definizione del prezzo di vendita in base alla stima dei costi

• TOTAL COST + MARK-UP

Cost plus pricing Limite inferiore prezzo = costi

variabili Prezzo = Total Cost + Mark-up

Mercati competitivi -> il prezzo di vendita diventa una variabile non gestibile perché determinata dal mercato stesso. Il prezzo del prodotto è definito dal cliente -> Il costo totale è un vincolo (considerando il markup come esigenza dell’azienda) La progettazione e ingegnerizzazione determinano la maggior parte dei costi futuri di produzione e distribuzione.

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LCC - attualizzazione

Life Cycle Costing

Metodologia che guida il processo decisionale durante il ciclo di vita del prodotto

Metodologie attuative

Target Costing

Utilizzato durante la progettazione del prodotto e processo di produzione Ha l’obiettivo di definire un prodotto il cui costo consenta un margine di profitto

accettabile, considerando il prezzo di mercato stimato

Kaizen Costing

Utilizzato per individuare le possibilità di miglioramento dei costi nelle fasi di produzione e distribuzione

Kaizen: Essere costantemente orientato al miglioramento

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Target Costing

• Analisi del mercato e definizione delle caratteristiche del prodotto

• Definizione del Target Price

• Definizione del margine di profitto atteso

• Individuazione del Target Cost come differenza fra Target Price e Profitto atteso

Target costing È un valore-obiettivo

dipendente da due variabili sovrastanti: il prezzo di mercato previsto e il margine di profitto desiderato.

L’obiettivo è gestire i costi nelle fasi iniziali del ciclo di vita del prodotto per riuscire a produrre al costo obiettivo.

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Target Costing

Non è soltanto una tecnica di calcolo dei costi, è un insieme di comportamenti volti a

ridurre il costo di un prodotto in modo coerente con le esigenze del mercato

E’ uno strumento fortemente orientato al mercato, di cui si vogliono soddisfare le

richieste di prezzo, qualità e funzionalità dei prodotti.

E’ un processo di progettazione congiunta (concurrent design) che si realizza

attraverso la costituzione di équipe interfunzionali in cui lavorano progettisti,

ingegneri, responsabili degli acquisti e della produzione, personale del marketing e

delle vendite e, spesso, anche i fornitori.

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Target Costing

Co-Design: Possibilità di coinvolgere dei fornitori nella progettazione

How?

Accordi per rapporti a lungo termine

Method?

Prendere idee e suggerimenti dai fornitori al fine di definire prodotti modulari e

prodotti ottimizzati per la produzione

Risk?

I fornitori potrebbero sentirsi protetti a causa di contratti di lungo termine e quindi

rilassarsi

How?

Mettere clausole contrattuali a cui devono sottostare i fornitori

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Target Costing

TARGET COSTING COST PLUS PRICING

I prezzi determinano i costi

PREZZO-MARGINE = COSTO TARGET

I costi determinano i prezzi

COSTO+MARGINE = PREZZO

Il mercato/cliente orienta la

determinazione del costo

La determinazione del costo è una

problematica interna

La progettazione e lo sviluppo dei

prodotti e dei processi produttivi

sono le leve di riduzione dei costi

Sprechi e inefficienze sono le

leve di riduzione dei costi

Un team multifunzionale

GESTISCE i costi

L’ufficio programmazione e

controllo CONTABILIZZA i costi

I fornitori sono coinvolti nel

processo di sviluppo

I fornitori sono coinvolti solo

dopo il completamento del

processo di sviluppo

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Target Costing

TARGET COST STANDARD COST

Si applica fin dalla progettazione del

prodotto/processo -> Contribuisce alla

riduzione dei costi di prodotto e processo

Ha un impatto minimo sulla riduzione

dei costi: il suo utilizzo prevalente dopo

l’avvio della produzione si scontra con le

rigidità di una struttura esistente. Cerca

di ottimizzare il processo produttivo

Ha valore strategico: è in grado di

migliorare le performance in quanto

gestisce strategicamente i costi di

sviluppo, produzione e smantellamento

del nuovo bene/servizio, sulla base delle

specifiche di prodotto e processo

Ha valore più operativo: viene utilizzato

soprattutto per la redazione dei budget e trova

un vincolo proprio negli obiettivi prestabili

dalla direzione

Include aspetti di mercato

(prestazioni richieste dai clienti e

valore percepito del prodotto)

Considera solo elementi interni all’impresa

(quantità di fattori produttivi richiesti dal

processo di trasformazione)

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Kaizen Costing

Realizza un processo di miglioramento continuo tramite una serie di interventi marginali che singolarmente

hanno un impatto limitato, ma che nel complesso possono produrre effetti notevoli.

Consente un notevole coinvolgimento dei dipendenti, stimolandoli all'azione. Ciò è particolarmente positivo,

considerato che spesso gli operatori sono gli unici a conoscere approfonditamente i problemi che si

manifestano nello svolgimento del lavoro. Sono pertanto una fonte preziosa di suggerimenti circa le possibilità

di miglioramento.

Permette di ottenere miglioramenti di efficienza senza richiedere ingenti investimenti in immobilizzazioni,

consentendo di contenere il rischio operativo aziendale.

Nella sua forma più diffusa e conosciuta esso si limita a considerare i costi di carattere industriale; ciò ne

condiziona, ovviamente, l'ambito di utilizzo, rendendolo meno significativo per le aziende caratterizzate da un

breve ciclo di trasformazione fisico-tecnica delle materie.

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Kaizen Costing

Il miglioramento continuo si può ottenere tramite:

eliminazione di fattori causa di ritardi e sprechi;

eliminazione dei “colli di bottiglia”;

eliminazione delle attività prive di valore aggiunto;

incremento del rendimento degli impianti e macchinari;

corsi di formazione del personale;

incentivazione del personale alla ricerca di interventi che razionalizzino i costi e ottimizzino la qualità.

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Manufacturing Cost Estimation Introduzione

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Influenza del concept

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Influenza della quantità produttiva

Attività che determinano costi fissi

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Influenza della quantità produttiva – costi di set-up

Production cost for each piece

Material cost

Production cost for each component for set-up costs

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Influenza delle dimensioni

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Influenza combinata delle dimensioni e dimensioni del lotto produttivo

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Influenza del materiale

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Influenza del processo produttivo

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Influenza delle tolleranze e rugosità

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Make or Buy

Vantaggi Outsourcing:

More flexibility at varying utilization, due to lower fixed costs.

Low costs through low prime costs

Faster delivery and reaction capability.

Special know-how of the supplier in a given specialty area.

More capacity for the company’s own core competence.

Presence in the foreign market (with prescribed delivery range).

Less capital investment in own production plants, therefore lower fixed and higher variable costs.

No dependence on own equipment.

Svantaggi Outsourcing:

Loss of know-how to the suppliers and at times even to the competition.

Possibly unsatisfactory quality.

Design-for-manufacturability more difficult, since suppliers not known.

Supplier loss potential due to:

– bankruptcy/sale/strike, or

– defects in the logistics chain of the suppliers.

Expense for coordination with the suppliers, perhaps for their qualification (higher process costs).

Relationship of trust with the suppliers must be created first.

Quando produrre internamente:

the more strategically important it is (core competence)

the more innovative it is

the smaller the possibility to standardize is

the more uncertain its planning may be

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Manufacturing Cost Estimation Metodi e strumenti

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Approcci per il Design to Cost per la stima dei costi di produzione

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Approccio basato sulla teoria della Group Technology Classificazione dei componenti aziendali in base a caratteristiche morfologiche, dimensionali

Concetto

Componenti con geometria simile avranno un processo di produzione similare e quindi un

costo confrontabile

Approccio analogico per il design to cost

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Approccio basato su regole parametriche che relazionano il costo del prodotto

con un numero più o meno vasto di parametri

Concetto

Individuazione di una serie di parametri indipendenti, relativi al prodotto (massa, volume, materiale) ed al

processo (quantità lotto, tecnologia produttiva) utilizzati per il calcolo del costo di produzione attraverso

formule parametriche.

Le formule per la stima del costo vanno bene per una tipologia di prodotti e per un determinato processo di

produzione.

Batch quantity

Approccio parametrico per il Design to Cost

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Approccio basato sul calcolo del processo di lavorazione di un prodotto e relativa

scomposizione in operazioni elementari per le quali si stima il costo

Concetto

Calcolo del processo di lavorazione di un prodotto sulla base delle caratteristiche del prodotto stesso

(materiale, quantità lotto, dimensioni, ecc.), fino ad arrivare ad operazioni elementari

Definizione di regole di costo, per ogni operazione elementare, basate sui principi tecnologici della

lavorazione.

Definizione di regole per la selezione dei migliori processi, macchine, materie prime, ecc. in base alla

tipologia di prodotto

2

DfDiP

Pp

PIntNPs

2

DfDiDm

Dm

Vcn

1000

AsnVAs

AfnVAf

VAfLxNPsVAsLxNPsTempo /)(/)(

Approccio analitico per il design to cost

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Metodo Vantaggi Svantaggi

Analogico

Significativi investimenti iniziali necessari per effettuare tale

classificazione. Non sostenibili sicuramente da una SME

Parametrico Rapido da usare Regole per il calcolo del costo

empiriche che fanonn funzionare il metodo come una Black box

Analitico

Elevata accuratezza Conoscenza del processo di lavorazione con relativi parametri

tecnologici di produzione Collegamento diretto tra informazioni di prodotto (geometria,

rugosità, tolleranze, ecc. ) e costo

È richiesto un lungo tempo per una buona analisi. Necessità di uno

strumento software che supporti l’applicazione di tale metodo

Feasibility Definition Development Production Utilization After sales service

Analogico Analogico

Parametrico

Analitico

Pro e contro dei diversi approcci per il design to cost

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Evoluzione del costo

Production technologist

Designer Purchasing

Estimated Cost

Standard cost

Actualcost

Solution A

Solution B

Solution C

Design of the best Solution Standard Cost

evaluation Production cycle identification

Suppliers choice Cost negotiation

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Processo di sviluppo prodotto – evoluzione del costo di produzione

Estimated costs are approximations of the probable costs of a product, computed on the basis of all available information which can be extracted from product requirements and also from preliminary CAD model. They emphasize on what the cost ‘will be’. Standard costs are planned costs that are determined by technical experts after considering levels of efficiency and production, are based upon specifications and standard rates that are carefully developed and set as scientifically as possible, they emphasize as what the cost ‘should be’ in a given set of situations. Actual costs are the real costs such as the purchase price (buy) or those that are incurred by manufacturing process (make).

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LeanCOST®

Strumento knowledge-based per la preventivazione rapida dei costi di produzione

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Steps necessari per la preventivazione rapida del costo di produzione

CAD document

Document reading

Features recognition

Process calculation

Raw material calculation

Manufacturing process

Manufacturing cost

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Knowledge-based cost estimation system

Document

Bodies

Faces

Body

Face

Loops Loop

Edges Edge

Vertices Vertex

- Material -Density -…

-Area -Type -…

-Length -…

-Length -Type -…

-Coordinate

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Document

Bodies

Faces

Body

Face

Loops Loop

Edges Edge

Vertices Vertex

- Material -Density -…

-Area -Type -…

-Length -…

-Length -Type -…

-Coordinate

Holes Type (Simple, Couterbore, coutersink, …) IsBlind Diameter Depth IsThreaded Roughness …

Cutouts Type (Inner, straight, sheetmetal, …) Base face Contour face Depth Bounding Box IsBlind Tool diameter Roughness …

Bends Radius Length Angle Edge length …

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Geometrical feature Definition

Bend Couple of two coaxial cylindrical faces. The cylinders origin should be the same (considering a tolerance). The faces axial length should be the same. Faces angle ≤ π. The angle of the internal face should be equal to the external one. Opposite normals. The hollow face has radius less than the convex face one. The difference of faces radius equal to sheet metal

thickness. The couple of coaxial faces can be joint in a single bend if no obstructions exist between two contiguous couple of faces.

Inner cutout Shape obtained by a contour machining performed by a 2 axes and half milling cutter. Border faces connected in tangency machined along a same direction (cylinders, planes and extruded surfaces), plus, possibly, a plane, connected with these

faces, perpendicular to the machining axis. Contour cutout Determines the material that is missing from the starting stock. The same principle of inner cutout but open and hollow.

Straight cutout Technological process that leaves its signature on the created shape. Faces connected by edges which form angles of 270°

and which are parallel to each other. There are no fillets between faces. Hole More than one technological process leaves own signature on the created shape. Admitted faces: closed and hollow cones

and cylinders, planes that are disks or rings. These are grouped by contiguity and axis. They must have the same axis, for what concern planes, their axis coincides with the normal.

Beam piece Represents the beam volume before it is machined. The beam section is determined by analyzing the silhouette of the solid observed along its axis. Feature based on clustering of linear edges. They are grouped by spatial direction and the most

numerous group gives the axis direction of the beam. The majority, in number and area, of cylindrical and planar faces must have an arrangement compatible with the found axis direction.

Pipe piece Set of cylindrical and toroidal faces connected in tangency, such that all the cylinders must have the same diameter and the toroids must have the same minor diameter. The values of the two diameters must be the same. The length of the centre line

of this set of faces is the pipe length. Each toroid represents a pipe bend. Beam cutout Must be hollow. Set of connected faces which in turn are connected with the lateral faces of the beam. They must have two

border curves: one in the inner faces of the beam the other in the outer faces of the beam. Sheet metal piece Flattened and cut sheet metal. It is obtained from two sets of faces connected in tangency which are the inner and outer skin

of the sheet; then cylindrical faces are flattened taking into account K factor. Sheet metal cutout In the sheet metal flattening, set of faces, not belonging to the front and back of the flattening, connected by edges that do

not belong to the outer loop. Sheet metal chamfer Faces belonging to the thickness of the flattening that form a solid angle, different from 90°, with the face of the flattening.

External cylindrical slot External cylindrical surface enclosed by surfaces with a diameter greater than reference one, and the cylinder length is greater than ., furthermore it should be guaranteed the radial accessibility of the tool

External cylindrical turning External cylindrical surface which does not have any faces with a radial range greater than the machining surface diameter, moving from the machining surface to the tailstock, furthermore it should be guaranteed the radial accessibility of the tool.

Frontal slot Planar surface enclosed by cylindrical surfaces (one external and the other internal) in order to form a solid angle greater than π. It should be guaranteed the axial accessibility of the tool.

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Axisymmetric

External radial offset Internal radial offset Axial offsets on two faces

Prismatic

Axial offsets on six faces

Offset on finished faces (faces with roughness less than general one)

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Geometrical constrains

Technological constrains Manufacturing feature Manufacturing technology

Laser cutting Oxyacetylene cutting

Manual drilling Machine tool drilling

Laser cutting Geometrical constrains

Simple Hole IsNot Blind

Technological constrains

Depth < threshold Diameter/depth > threshold

Tolerance > threshold

Oxyacetylene cutting Geometrical constrains



Depth > threshold Diameter/depth > threshold


Hole

Manual drilling Geometrical constrains



Diameter < threshold Diameter/depth > threshold


Machine tool drilling Geometrical constrains



Diameter < threshold Diameter/depth > threshold


Diameter Depth IsBlind

Type (Simple, Counterbore, …)

Tolerance Default technology:

It depends by part type: Sheetmetal: laser cutting

oxyacetylene cutting Prismatic:

Machine tool operations

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Machine tool drilling

Raw hole Bored hole Big bored hole

Threading

Tolerance

Diameter

HoleIsThreaded

Raw hole

Drilling Big hole

Diameter

Bored hole

Initial drilling

Raw hole

Enlargment

Initial drilling

Boring

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Geometrical constrains


Stock Part

Operations Machine

Stock Bounding box

Weight Part

Minimum roughness Minimum tolerance

Operations

Machine List of operations

Minimum tolerance Minimum roughness

Maximum stock dimension Maximum part weight

Bender #1 (length <4000mm, 1 worker)

Bend length < 4000 Stock weight < threshold

Bender #2

(length >4000mm, 1 worker) Bend length > 4000

Stock weight < threshold

Bender #1

(length >4000mm, 2 workers) Bend length > 4000

Stock weight > threshold

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Technological parameters

Calculated values

DB

Function values

Constant values

Geometrical parameters

L Length [mm]

Di Initial Diameter [mm]

Df Final Diameter [mm]

Ra Roughness [μm]

Geometrical parameters

Technological parameters

As Roughing feed [mm/turn] =(diameter, material)

Af Finishing feed [mm/turn] =(diameter, material)

Pp Cut depth [mm] =f (material)

n Rotational speed [rev/min] (Calculated value)

NPs Roughing cuts number (Calculated value)

NPf Finishing cuts number (Calculated value)

… … …

E Extra stroke[mm] =3 mm (constant value)

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PIntNPs

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Operations cost Accessory Cost Stock Cost

Total cost

Part cost

Set-upCost

Lot cost Part cost Part cost

Tool exchange

Part positioning

Part exchange

Dimension

Weight

Roughness

Tolerance

Operation

Machine tooling

TimeConstantMachine

NumberToolsTimeUnitarySettingTool

TimeUpSet

TimeExchangingPart

NumberGripsTimeUnitaryChangingPart

NumberToolsTimeUnitaryChangingTool

TimeAccessory

WeightMaterialRawCostUnitaryMaterialRaw

costStock

TimeExchangingPart

NumberGripsTimeUnitaryChangingPart

NumberToolsTimeUnitaryChangingTool

TimeAccessory

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Bibliografia

Ehrlenspiel, K., Kiewert, A., Lindemann, U., 2007. Cost-Efficient Design, New

York.

Analisi e gestione dei costi, Dott.ssa Francesca Mandanici

LeanCOST, Hyperlean srl

Life Cycle Costing: Metodologia e strumenti · Life Cycle Costing Metodologia che guida il processo...

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