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Pianificazione della produzione (Schedulazione (Notazione di Graham …
Pianificazione della produzione
Tratti evoluzione industriale
aumento volumi produttivi
diversificazione esigenze clienti
maggiore competizione
crescente disponibilità di nuove tecnologie
maggiore velocità in trasporti e produzione
presenza nuovi servizi
maggior numero componenti sistema e relazioni tra essi
Domande della pianificazione:
How to get started?
What to produce?
Where to produce?
How to produce?
When to produce?
Who produces what?
What's the outcome?
Gestione della produzione:
processo decisionale attraverso il quale sono organizzate le risorse produttive al fine di conseguire determinati obiettivi.
si divide in tre fasi temporali:
Pianificazione (lungo periodo)
Programmazione (medio periodo)
Controllo (breve periodo)
Controllo della produzione
ha come scopo quello di controllare l'andamento delle operazioni, evidenziare le differenze con il programma di produzione e attuare opportune correzioni.
Definizioni:
Approccio gerarchico
scomposizione di un macroproblema in problemi più facilmente risolvibili con numero di vincoli e variabili limitato;
Variabili
qualcosa che può assumere diversi valori.
Vincoli
Condizioni a cui sono soggette le variabili
Pianificazione della produzione
processo con il quale si definisce ed impegna l'ammontare di risorse per le attività produttive future, così da ottenere il prodotto stimato nella quantità stimata, al tempo stimato e al minor costo possibile.
Fasi della pianificazione:
Pianificazione strategica della produzione;
Pianificazione aggregata della produzione;
pianificazione principale della produzione;
Pianificazione operativa
E' eseguita su lungo termine (due o più anni)
livello precisione dati disponibili basso
serve a valutare le variazioni di capacità da assegnare al sistema produttivo
affronta problematiche quali:
tipo di prodotti
processo marketing e vendite
tipo di mercato
tipo di distribuzione
metodi finanziamento e fabbisogno finanziario
(apertura azienda)
2.Pianificazione aggregata della produzione;
E' eseguita su medio termine
livello precisione dati disponibili medio
organizzare e allocare risorse esistenti e verificarne l'adeguatezza al piano della domanda prevista e nota (organizzazione risorse umane e stima domanda)
variabili:
livello impiego manodopera
creazione di scorte o meno
subappalto in caso di eccesso di domanda
investimento in strumentazione ed impianti
INPUT
previsione a lungo termine della domanda
risorse umane disponibili
magazzino
costi di produzione
vincoli di capacità
Obiettivi
Minimizzare i costi
Massimizzare i profitti
Massimizzare servizio clienti
Minimizzare investimenti in scorte
Minimizzare variazioni livelli di produzione/ forza lavoro
Massimizzare utilizzazione impianti e strumenti
Azioni
Alternative reattive:
soddisfare domanda assunta data e immodificabile
Alternative Aggressive
si tenta di modificare domanda e quindi richiesta di risorse
Aggressive
Differenziazione prezzi: livellare la domanda riducendola nei periodi di punta e aumentandola quando ho minore richiesta.(Sviluppo pubblicità, sviluppo prodotti complementari)
Reattive
Modificare la capacità produttiva per adeguarla alla domanda:
Variazione forza lavoro
Lavoro straordinario
magazzino
subappalto
accordi con altre società
accettazione ordini in anticipo
posticipi di consegna
Formulazione modello:
Parametri
h: costo unitario inventario
r: costo unitario produzione ordinaria
c: costo unitario produzione straordinaria
s: costo unitario produzione esterna
Dt: domanda prevista in t
I0, It livello iniziale e finale magazzino
Rt, capacità produzione ordinaria in t
Ot capacità produzione straordinaria in t
St capacità produzione esterna in t
Variabili
Qrt produzione ordinaria in t
Qot produzione straordinaria in t
Qst produzione esterna in t
!!!!VEDI METODO TABLEAU Slide 28
3.
E' eseguita su medio termine
livello precisione dati disponibili medio-alto
definire carico lavoro di ogni singolo reparto
(organizzazione risorse tecnologiche e controllo)
4.
E' eseguita su breve termine
dati relativi a singolo prodotto
precisione dati elevata e senza grossi margini di variabilità
periodi di riferimento di giorni, settimane e mesi.
(organizzazione carico di lavoro giornaliero)
Master Production Shedule
Parte dal piano della produzione definito in Pianificazione aggregata
Definisce quantità di end-items da produrre in determinati periodi di tempo
END ITEMS-> Prodotti finiti/assemblati utilizzati per produrre il prodotto finito/materie prime
3 STRATEGIE: Make to stock/Assemble to order/Make to order
MAKE TO STOCK
Azienda focalizzata sul prodotto
bassa varietà di prodotti standardizzati partendo da numerose materie prime
Disposizione di ampia quantità di P.F. per soddisfare richiesta minimizzando tempi di consegna
Previsioni attendibili su domanda finale
L'MPS agisce a livello di prodotti finiti
ASSEMBLE TO ORDER
grande varietà di prodotti finiti partendo da numero limitato di prodotti intermedi, ricavati da numerose materie prime
tramite i prodotti intermedi, si cerca di avere un buon compromesso tra rapidità di consegna e personalizzabilità del prodotto
Previsioni attendibili su domanda di prodotti intermedi
L'MPS agisce a livello di prodotti intermedi
MAKE TO ORDER
Azienda focalizzata sul processo
Ampia varietà di prodotti finiti partendo da un numero limitato di materie prime
personalizzabilità prodotti partendo da materie prime
Previsioni attendibili su domanda m.p.
L'MPS agisce a livello di M.P.
!!!!VEDI SLIDE 44
PROJECTED ON HAND INVENTORY
stima scorte disponibili dopo che è stata soddisfatta la domanda
AVAILABLE TO PROMISE
definisce quantità di END ITEMS consegnabili in un periodo
Modifiche all'MPS
Le modifiche sono tanto più costose quanto più si avvicina la data di consegna;
MPS up -> ritardi di consegna, aumento numero e costi di spedizione, esaurimenti scorte
MPS down -> inutilizzo M.P./componenti/sottoassemblati, produzione nulla
l'MPS può essere congelato (FROZEN), ogni modifica deve essere eseguita manualmente dopo esser stata autorizzata
FIRM PLANNED ORDERS ->ordini previsti ma non rilasciati, vengono eseguiti o cancellati manualmente a seconda della situazione
DEMAND TIME FENCE
determina il numero di periodi durante il quale non è possibile modificare l'MPS senza autorizzazione
PLANNING TIME FENCE
indica il numero periodi durante il quale MPS può essere modificato manualmente
ROUGHT CUT CAPACITY PLANNING
utilizzato per verificare fattibilità di un piano MPS tenendo conto del carico di lavoro di risorse critiche
utilizza lista risorse per ogni P.F. del MPS -> serve la BILL OF RESOURCES che indica il tempo di processo per ogni risorsa.
Obiettivi emersi
Mantenere livello magazzini a quello desiderato
Fornire giuste informazioni su materiali e risorse necessarie per APP
Fornire giusto livello di servizio per cliente
Stabilire quando e quanto produrre
Material Requirement Planning
BILL OF MATERIAL
lista di tutte le materie prime, componenti e semi assemblati necessari a produrre il prodotto finale.
Può essere rappresentata mediante grafici tramite
l'albero di prodotto
, dove tutti gli elementi sono indicati per livelli.
l'albero ha un'unica radice e ogni linea indica una lavorazione.
l'albero indica le relazioni tra il p.f. e i vari componenti.
contiene tutti gli elementi per la produzione del prodotto finale.
DOMANDA
Ogni domanda generata dall'esterno è detta
domanda indipendente
.
Può essere controllata solo entro certi limiti.
Chiamiamo invece
domanda dipendente
una domanda generata da una indipendente.
E' sempre nota se è perfettamente calcolata la domanda indipendente e si conosco le relazioni tra i semilavorati e il p.f.
Funzioni dell'MRP
Derivare
domanda dipendente per sottoassemblati componenti e m.p.
Traslare
temporalmente gli ordini di rifornimento in modo che i materiali siano disponibili nelle date in cui sono richiesti.
Azioni dell'MRP
Netting
determinare richiesta netta di un materiale;
Lot sizing
scomporre la domanda netta in lotti di produzione
Time phasing
determinare data rilascio ordine, traslando data di consegna
BOM explosion
calcolare richiesta lorda materiali componenti
Iterate
Ripetere passi precedenti per tutti i livelli del BOM
Netting
It=It-1-Dt+St
Nt= min(max(-It,0),Dt)
le coperture avvengono prima da magazzino e poi da ordini inevasi
Quando It diventa negativo, devo cambiare la data di consegna degli ordini inevasi->
Nota di cambio
Lot Sizing
Una volta determinato il fabbisogno netto, occorre schedulare le quantità da produrle per soddisfarlo.
3 regole:
Lot for Lot
Fixed Order Quantity
Fixed Order Period
Lot for Lot
Nel periodo t produco il fabbisogno del periodo t
Vantaggi
minimizza i livelli di magazzino
filosofia just in time
produzione liscia
Svantaggi
massimizza i costi di setup
FOQ
Ordine di una quantità fissa
usata se ho carrelli con capacità prefissate o se la dimensione del lotto influenza il costo di setup
FOP
produzione per più periodi P, se P=1 allora equivale alla LfL
Time Phasing
Alcuni sistemi permettono di pianificare un lead time a seconda delle dimensioni del lotto
BOM explosion
Mi permette di vedere la quantità dei singoli componenti da produrre.
Componenti MRP
MPS
BOM
Inventory Records
serve per gestire la domanda dipendente
NOTAZIONI
due date
tempo di consegna prestabilito del p.f.
on hand inventory
livello attuale del magazzino
scheduled receipts
stato ordine inevasi
Dt
fabbisogno lordo
St
quantità schedulata
It
magazzino disponibile
Nt
fabbisogno netto
SAFETY STOCK AND SAFETY LEAD TIMES
sono usati per proteggersi dalle incertezze e dalle casualità della domanda, lead time e quantità
Aggiornamento
l'MRP deve rispondere a numerosi cambiamenti:
nuovi ordini MPS
ritardi completamento ordini
problema qualità prodotti
modifiche nel BOM
Regenerative MRP
ricalcola l'MRP , richiede molte risorse di calcolo, ma evita errori
Net change MRP
conserva la pianificazione iniziale, cambiando solo le parti interessate dalle modifiche. Rapido, ma deve essere rigenerato periodicamente.
Top down planning
applica MRP tenendo conto dei dati modificati ricalcolando il piano.
Bottom down planning
ripianificazione attraverso Pegging(materiali->ordini) e firm planned orders ( produzione materiali a priori).
LIMITI
Integrità dati
deve essere sempre rispettata
lead time fissi
noti a priori e costanti nel tempo
localizzazione fisica dei materiali
materiali disponibili nelle vicinanze
variabilità BOM
modifiche registrate e conservate nel tempo
capacità produttiva
non considerata
Contabilità
non ci sono collegamenti con l'azienda
Previsioni
non esiste un sistema di previsione della domanda
Schedulazione
Pianificare nel dettaglio le attività stabilendone l'ordine e il momento dell'esecuzione.
Dati
insieme dei job J da schedulare;
-insieme delle risorse R disponibili;
Ciclo di lavorazione per ogni job
istante di rilascio rj
tempi di processo pij del job i su risorsa j
date di consegna d
Obiettivi Manager
rispettare date di consegna
avere minimo numero di work in progress
assicurare lead time brevi per i clienti
massimizzare utilizzo risorse.
Assunzioni
tutti i job sono disponibili all'istante iniziale
non c'è cancellazione dei job
i tempi di processo sono deterministici
le macchine non si rompono mai
non c'è preemption (no interruzione processi)
Vincoli
ciascun workstation lavora un job per volta
ciascun job non può essere lavorato contemporaneamente da più centri di lavorazione
Tempo di completamento
istante in cui si termina l'ultima operazione del job j
Lateness
ritardo/anticipo di completamento job rispetto a data di consegna
Tardiness
coincide con lateness se positiva, nulla altrimenti
N di job in ritardo
pari al numero di job con lateness positiva
Makespan
massimo tempo di completamento, istante in cui termina ultima operazione su ultimo job
Tipi di sistemi di produzione
singolo centro di lavorazione
centri di lavorazione in parallelo
centri di lavorazione in serie
job shop
Notazione di Graham
alfa=sistema e numero di macchine
beta= eventuali caratteristiche particolari
-gamma= funzione obiettivo
alfa=1 ->singolo centro di lav.
alfa=Pm->macchine identiche in parallelo
alfa=Rm->macchine diverse in parallelo
alfa=Fm->macchine identiche in serie
alfa=J->Job Shops
beta->sk tempo di setup per preparare la macchina a nuovo job
beta->vincoli di precedenza in esecuzione jobs.
gamma
-Cmax
-Lmax
-somm c(i) (tempo di completamento)
Complessità computazionale
Classe P
: tempo di calcolo cresce secondo potenza
Classe NP-hard
: tempo di calcolo cresce esponenzialmente con dimensione problema
Metodi di soluzione
Esatti
Costruttivi
priorità o algoritmi per problemi specifici
Euristici
Iterativi
Scheduling su Macchina Singola
Assunzioni
tutti i job sono disponibili all'istante t=0
i tempi di processo sono noti con certezza
i job sono eseguiti senza interruzioni e senza intervalli vuoti tra di essi
il tempo Cmax di completamento non dipende dall'ordinamento, in questo caso.
Il Makespan in questo caso non è indicativo.
un indicatore di performance è il tempo medio di completamento, minimizzato ordinando i job con tempo crescente di lavorazione. (Shortest processing time)
SPT ->1//sommcj
LPT->Pm//Cmax
EDD->1//Lmax
ALgoritmo di Moore -> 1//nt (min job in ritardo)
TSP -> minimizza tempo di set up complessivo (algoritmo di karg thompson)
Scheduling su macchine in parallelo
macchine simili=macchine che svolgono le stesse operazioni ma a velocità differenti.
Scopo:
Allocazione job su macchine
schedulazione job assegnati alla stessa macchina
Voglio ridurre il tempo richiesto per la lavorazione di tutti i job e che i job possano iniziare lo step successivo il prima possibile.
Makespan è indicatore di performance.
1° Caso->Pm//Cmax->ordine LPT->voglio minima differenza tra lunghezze code
2° Caso-> Pm//somm C->ordine LPT dei job, ordine SPT su singola macchina.
3°Caso->Rm//Cmax->SPT->bilanciamento code
Scheduling su macchine in serie
Configurazione più comune
Ogni job può essere processato da un unico centro per volta
Ogni centro non può iniziare a processare un job se questo viene processato dal centro precedente.
Indicatore di performance: Cmax
Sequenza di lavorazione invariata lungo tutto la linea
Algoritmo di Johnson
Due insiemi G1 e G2
G1 è formato dai job che hanno un tempo di lav minore su M1 rispetto a M2
Ordino G1 per SPT
Ordino G2 per LPT
Unisco le due sequenze, iniziando da G1
Algoritmo di Campbell per tre o più macchine in serie
Vedi slide
Scheduling Job Shop
Sistemi di lavorazione multistadio con rete di centri produttivi
Scheduling due macchine: 4 sottoinsiemi
G1-> jobs solo su M1
G2->Jobs solo su M2
G12-> jobs da M1 e M2
G21-> Jobs da M2 e M1
VEDI SLIDE
Cerco di occupare i centri il più possibile, aumento tasso di utilizzo e riduco tempo completamento job.
Ogni centro opera per alimentare l'altro in prima fase
Ogni centro processa i propri job in fase centrale
Ogni centro processa job ricevuti in fase finale.