Percorso in Lean Manufacturing
Lean in produzione
Stabilità2 - Efficienza delle attrezzature e degli impianti - riduzione dei tempi di cambio
produzione
LIUC-Lean Manufacturing 06/10/2016
Il modello di riferimento
Lezione stabilità 1
Lezione stabilità 2
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L’OEE
Misure delle prestazioni
Misure di produttività
Produttività dei macchinari
Overall Equipment Effectiveness
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L’OEE
OEE = A × P × Q
Availability (A) =
Performance (P) =
Quality (Q) =
Net Operating Time Operating Time
Fully Productive Time Net Operating Time
Operating Time
Planned Production Time
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Gli stati dell’impianto per la produttività dei macchinari
Le cause di perdita sono aggregate per tipologia: • cause organizzative • cause gestionali • cause tecnologiche
Tsolare T aper. imp.
T teor. utilizzo
T eff. utilizzo
T eff. di produz.
T di truciolo
T prod. buona
Ts T
TPb TPsc
TSu TPr
TG-TM
TO TMo TMm
TSc
Tempo solare Tempo apertura
Plant Operating Time Tempo netto cause org.
Tempo netto cause gest. e org.
Tempo effettivo utilizzo T. effettivo produzione
Tempo lavorazione Tempo lavorazione
buona
tempi improduttivi
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Gli stati dell’impianto per la produttività dei macchinari
Le cause di perdita sono aggregate per tipologia: • cause organizzative • cause gestionali • cause tecnologiche
Availability = T effettivo utilizzo
T netto cause organizzative e gestionali
T – Tsc – TO – TMo – TMm – TM – TG
T – Tsc – TO – TMo – TMm =
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Gli stati dell’impianto per il calcolo dell’OEE
Le cause di perdita sono distinte tra: • cause pianificabili
• planned shutdown • cause non pianificabili
• downtime loss • speed loss • quality loss
Ipotesi: • TMo è pianificabile • TSc è tolto dal calendario • TSu è una perdita di tempo operativo • TOO è produzione a ritmo rallentato
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Gli stati dell’impianto per il calcolo dell’OEE
Le cause di perdita sono distinte tra: • cause pianificabili • cause non pianificabili
Tsolare T aper. imp.
Ts T
TPb
TPs
TSu
TPr TG
TO
TMo
TMm
TSc
Tempo solare Tempo apertura
Plant Operating Time
Planned production time
Operating time
Fully productive time
TM
Planned shutdown
Downtime loss
Speed loss
Quality loss Net Operating time
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le 6 grandi perdite degli impianti
Gli stati dell’impianto per il calcolo dell’OEE
Production rejects
Set up and adjustments
Breakdowns
Small stops Reduced speed
Startup rejects
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Gli stati dell’impianto per il calcolo dell’OEE
Sei grandi perdite Categoria Esempio Causale
Breakdowns Downtime loss • guasti generali • manutenzione non pianificata • rotture utensili • rottura attrezzatura
• TG • TG • TG • TG • TG
Set up and adjustments
Downtime loss • set up • mancanza materiale • regolazioni di macchina • riscaldamento e restart della
macchina
• TSu • TMm
• TSu
• TSu Small stops Speed loss • ostruzione del flusso materiale in
ingresso • componenti mescolati • errori di alimentazione • microassenteismo
• TO
• TO • TO • TO
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Gli stati dell’impianto per il calcolo dell’OEE
Sei grandi perdite Categoria Esempio Causale
Reduced speed Speed loss • Lavorazione a ritmo rallentato • TOO
Startup rejects Quality loss • scarti al riavvio • rilavorazioni al riavvio • errori di assemblaggio al riavvio
• TPs • TPs • TPs
Production rejects Quality loss • scarti • rilavorazioni • errori di assemblaggio
• TPs • TPs • TPs
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Gli stati dell’impianto per il calcolo dell’OEE
Le cause di perdita sono distinte tra: • cause pianificabili • cause non pianificabili
Availability (OEE) =
Operating Time
Planned Production Time
T – Tsc – Tmo – TM – TPr – TG – Tsu – TMm =
T – Tsc – Tmo – TM – TPr
Perdita per fermate significative non pianificate (downtime losses)
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Gli stati dell’impianto per il calcolo dell’OEE
Le cause di perdita sono distinte tra: • cause pianificabili • cause non pianificabili
Performance (P) =
Operating Time Net Operating Time
T – Tsc – Tmo – TM – TPr – TG – Tsu – TMm =
(TPbi + TPsci)
Nota: • TPb e TPsc valorizzate a tempo standard • TOO assorbe le variazioni rispetto al ritmo
std e viene assimilato alle microfermate per cause organizzative (TO)
Perdita per rendimento (speed losses)
T – Tsc – Tmo – TM – TPr – TG – Tsu – TMm =
T – Tsc – Tmo – TM – TPr – TG – Tsu – TMm – TO – TOO
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Gli stati dell’impianto per il calcolo dell’OEE
Le cause di perdita sono distinte tra: • cause pianificabili • cause non pianificabili
Quality (Q) =
Fully Productive Time Net Operating Time
= (TPbi + TPsci)
(Tpbi) Nota: TPb e TPsc valorizzate a tempo standard
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La disponibilità tecnica
MTTF MTTF + MTTR
Availability =
Mean time to failure
Mean time to repair • TG • TM
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Calcolo dell’OEE
Durata del turno 8 h Soste a contratto 2 di 15 min Pausa pranzo 1 da 30 min Guasti 20 min Set up 10 min Mancanza materiale 5 min Ritmo standard 30 unità al minuto Produzione totale 10500 unità Pezzi scarto 500 unità
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Calcolo dell’OEE
Durata del turno 8 h
Soste a contratto 2 di 15 min
Pausa pranzo 1 da 30 min
Guasti 20 min
Set up 10 min
Mancanza materiale 5 min
Ritmo standard 30 unità al minuto
Produzione totale 10500 unità
Pezzi scarto 500 unità
OEE = Fully productive t. / Planned prod. t. = (10500-500)unità/30 unità/minuto * / (8*60-2*15-30) minuti = 79,37%
A = Operating time / Planned production time = (8*60-2*15-30-20-10-5) minuti *
/ (8*60-2*15-30) minuti = 91,67% P = Net operating time / Operating time = 10500 unità/30 unità/minuto *
/ (8*60-2*15-30-20-10-5) minuti = 90,91% Q = Fully productive time / Net operating time = (10500-500)unità/30 unità/minuto *
/ 10500 unità/30 unità/minuto = 95,23% LIUC-Lean Manufacturing 06/10/2016
Il modello di riferimento
Lezione stabilità 1 Lezione
stabilità 2
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L’attrezzaggio costituisce una delle operazioni indirette di un processo di produzione. In un processo di produzione (fabbricazione, montaggio, continuo o discreto), non mono-prodotto, gli attrezzaggi e i relativi parametri condiziona in modo determinante le regole e i criteri di costituzione del processo. L’attrezzaggio: • non incrementa il valore aggiunto al prodotto • assorbe capacità di macchine/impianti • impegna capacità umana • interrompe il flusso di materiali
SMED (Single Minute Exchange of Die)
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Gli attrezzaggi sono ritenuti “un male necessario”
SMED (Single Minute Exchange of Die)
“un male” perché: • occupano operatori e attrezzature • non hanno originariamente un
metodo o un ciclo di lavoro • non hanno pertanto un tempo ciclo
assegnato • presentano spesso elementi giudicati
“imprevedibili”
“necessario” • sono necessari al cambio
produzione
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SMED (Single Minute Exchange of Die)
tempo improduttivo
ultimo pezzo buono A
primo pezzo buono B
Obiettivo: ridurre i costi della flessibilità ovvero ridurre il tempo improduttivo
(downtime loss) migliorando l’OEE
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Shigeo Shingo dà origine allo SMED: 1. nel 1950 nello stabilimento di Hiroshima della Toto Kyogo durante lo
studio per il miglioramento dell’operazione della pressa (collo di bottiglia): “solo il 3% tempo è dedicato all’operazione essenziale”
2. nel 1957 al cantiere navale di Hiroshima delle industrie pesanti Mitsubishi durante lo studio per l’aumento di capacità della piallatrice (collo di bottiglia): “utilizzo netto della piallatrice inferiore al 50%”
3. nel 1970 al reparto scocche dello stabilimento principale Toyota migliorare la sostituzione dello stampo sulla pressa da 4 ore attuali (contro 9 minuti di produzione) a meno di 2 ore (VW company)
SMED (Single Minute Exchange of Die)
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SMED (Single Minute Exchange of Die)
Risultati riportati da Shigeo Shingo ne “Il sistema di produzione giapponese “Toyota” dal punto di vista dell’industrial engineering”. Rapporti di riduzione “straordinari”: • “Alla Mitsubishi Heavy Industry: in precedenza erano richieste 24 ore per
cambiare gli utensili di un trapano multiplo a 8 punte; in un anno il tempo totale fu ridotto a 2 minuti e 40 secondi.”
• “Alla Toyota Motors: in precedenza erano richieste 8 ore per sostituire gli stampi e gli utensili di un per una “bullonatrice”; dopo un anno tale tempo fu ridotto a solo 58 secondi”
I rapporti di riduzione “normali”: sono dell’ordine 1 a 20 • “Alla H. Weidmann Company in Svizzera il tempo per una formatrice di
materie plastiche da 50 once da 2,5 ore fu ridotta a 6 minuti e 35 secondi.”
• “Alla Federal Mogul Company in America il tempo di sostituzione degli utensili di una fresatrice fu ridotto da 2 ore a 2 minuti.”
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Metodologia nata negli anni tra gli anni ‘50 e ‘70 per opera di Shigeo Shingo. Inizialmente il focus era su: • macchine singole • presse (cambi stampo) • aspetti critici: macchina e metodo E negli anni successivi (fino agli anni ’90 – Rapid Tool Setting) si è esteso a: • tutte le risorse produttive: impianto (macchina o linea), manodopera
diretta e indiretta, metodo, materiali e attrezzature • organizzazione, formazione, standardizzazione, visual control,
sicurezza
SMED (Single Minute Exchange of Die)
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SMED
esempio
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SMED
Separazione attività
interne - esterne
Analisi e conversione
di attività interne in esterne
Standardizza-zione
funzionale e miglioramento
• adozione della standardizzazione funzionale • adozione di morsetti funzionali • adozione dime di montaggio • parallelizzazione • eliminazione dell’aggiustaggio • adozione della meccanizzazione
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SMED
Fase 1 Riclassificazione delle attività di attrezzaggio Tradizionale
Lean
Separazione attività interne - esterne
Analisi e conversio
ne di attività
interne in esterne
Standardizzazione
funzionale e miglioramen
to
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SMED
Ripartizione delle attività di attrezzaggio per diverse tecnologie
Separazione attività interne - esterne
Analisi e conversio
ne di attività
interne in esterne
Standardizzazione
funzionale e miglioramen
to
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Punti di attenzione per la fase 1: • normalmente il cambio dei materiali di produzione
viene effettuato mentre la macchina è ferma • le attrezzature (lame, stampi, utensili, ecc.) sono
portate a bordo macchina in set up interno • gli utensili (chiavi, brugole, ecc.) sono riposti lontano
dalla macchina da attrezzare • guasti dell’attrezzatura mentre si realizza il cambio • attrezzatura errata
Separazione attività interne - esterne
Analisi e conversio
ne di attività
interne in esterne
Standardizzazione
funzionale e miglioramen
to
SMED
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SMED
Fase 2 Analisi e conversione delle attività di attrezzaggio: • sforzo di convertire il maggior numero di operazioni interne (a
macchina ferma) in esterne (a macchina funzionante)
• definizione di una checklist di materiali, attrezzature e attività che devono essere preparate nel tempo esterno
• in questa fase il tempo di setup è ridotto dal 30 al 50%
Separazione attività
interne - esterne
Analisi e conversione
di attività interne in esterne
Standardizzazione funzionale e miglioramento
Esempi di attività di setup esterne • presetting esterno • preriscaldamento degli stampi • evitare o ridurre la produzione di prova • creare dei magazzini temporanei per attrezzi, utensili, materiali
di consumo
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SMED
Separazione attività
interne - esterne
Analisi e conversione
di attività interne in esterne
Standardizzazione funzionale e miglioramento
Fase 3 Adozione di standardizzazione funzionale Se forma e dimensioni degli stampi sono standardizzate il tempo di sostituzione può essere ridotto considerevolmente. Tuttavia, il costo della standardizzazione potrebbe essere alto. Standardizzare le sole funzioni necessarie per la sostituzione dopo un’analisi dello stampo Es. standardizzazione delle dimensioni degli stampi • dimensioni intermedie • dimensioni multiple • stampi multipli
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SMED
Fase 3 Miglioramento delle attività interne ed esterne Si introducono, ad esempio, interventi quali:
adozione di morsetti funzionali
adozione dime di montaggio fabbricare dime di montaggio di dimensioni pari a circa l’80% della tavola affinchè il piazzamento e il centraggio possano avvenire nel tempo esterno
Separazione attività
interne - esterne
Analisi e conversione
di attività interne in esterne
Standardizzazione funzionale e miglioramento
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SMED
Divisione tra due persone, ciascuna delle quali opera su un lato della macchina. Con l’utilizzo di due persone è possibile impiegare <6 minuti per svolgere operazioni che in precedenza ne richiedevano 12 eliminando gran parte del tempo sprecato nelle movimentazioni.
parallelizazione delle attività
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SMED
eliminazione dell’aggiustaggio adozione della meccanizzazione ultimo step da affrontare solo dopo aver affrontato i primi 7 step utilizzo di dispositivi motorizzati per compiere le attività
scala graduata con tacche indicanti i diversi settaggi
Nota: Eliminare gli aggiustamenti significa avere operatori che per settare le macchine facciano minore affidamento sulla loro esperienza maggiormente affidamento su valori numerici. Il primo step per la standardizzazione degli aggiustaggi consiste nel realizzare una scala graduata con tacche indicanti i diversi settaggi.
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Esempi pratici di SMED
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L’applicazione dei metodo
• riprendere le attività di attrezzaggio
• analisi delle attività in team
• compilazione di una scheda di analisi
setup macchina
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N Fase descrizione operazione
tempo (sec)
tempo progressivo
(sec)
5po a6vità a8rezzaggio classificazione a6vità
utensili u5lizza5
osservazioni
situazione ideale
interna esterna
prep
arazione
mon
taggio/smon
taggio
accensione
/spegnimen
to
regolazio
ne
controllo/avviamen
to
cambio materiali
interna esterna
L’applicazione dei metodo ESEMPIO DI SCHEDA ANALISI SET UP MACCHINA
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L’applicazione dei metodo
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piccoli lotti
grandi lotti
Riduzione del tempo medio di attesa tra due produzioni successive dello stesso prodotto in logica JIT.
SMED la valorizzazione dei benefici
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Riduzione del tempo di set-up
• riduzione del costo di setup
Riduzione della dimensione del
lotto di produzione
• EOQ =
Riduzione delle scorte di ciclo e delle scorte di
sicurezza
• Giacenza media =
• SS =
Riduzione costo delle scorte
• Costo mant. scorta =
2 D a cv i
2 EOQ
K σD2 µLT + µD
2 + σLT
2
+ SS
Gmedia i cv
SMED la valorizzazione dei benefici
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Da Trovinger, S. C., & Bohn, R. E. (2005). Setup Time Reduction for Electronics Assembly: Combining Simple (SMED) and IT‐Based Methods. Production and Operations Management, 14(2), pp. 205-217 i benefici “collaterali” dello SMED rilevati dal caso studio sono: riduzione degli errori e rilavorazioni riduzione downtime e attese (mancanza materiali, materiale errato) riduzione del tempo di preparazione materiali ..e ovviamente l’aumento
della Productivity dell’OEE !!
SMED la valorizzazione dei benefici
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Esempi pratici di SMED
Come si è evoluta l’attività di preparazione del caffè
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