Capitolo 2 ANALISI DELLE PERDITE E CALCOLO DELL’O.E.E.

Capitolo 2

ANALISI DELLE PERDITE E CALCOLO

DELL’O.E.E.

Introduzione

Il progresso dei mezzi di comunicazione e dei sistemi informatici ha reso la globalizzazione dei mercati una grande opportunità per tutti i Paesi, industrializzati e in via di sviluppo e, in questo contesto, la produttività e l’innovazione sono gli elementi fondamentali per la competizione.

L’ambiente sempre più competitivo sta costringendo la maggior parte delle aziende a riconsiderare i propri obiettivi e a mutare i propri piani strategici.

Da sempre la competizione è basata sul prezzo, agendo quindi sostanzialmente sul fattore costi (di lavorazione, di acquisto materiali, di spese generali).

In tempi più recenti hanno assunto crescente importanza altri due fattori: la qualità del prodotto offerto e la rapidità di risposta al cliente. Sebbene questi due parametri siano considerati separatamente, il miglioramento di uno di essi incide in genere sull’altro. La capacità di rispondere con tempestività alle richieste di mercato implica la necessità di una migliore qualità dei prodotti e di tempi più rapidi di consegna.

La qualità e la rapidità sono quindi correlate positivamente tra loro ed entrambe sono correlate alla gestione del tempo. Ne risulta che una buona gestione del tempo è essenziale per divenire e mantenersi competitivi.

Inoltre, nel mercato in cui oggi le imprese si trovano a dover competere, i clienti chiedono prodotti sempre più personalizzati, con un tasso di rinnovo sempre più alto. Quindi, se l’arma vincente dell’azienda è la capacità di fornire una gamma amplissima di prodotti, occorre focalizzare l’attenzione sugli aspetti di flessibilità e versatilità della struttura produttiva.

Flessibilità, velocità, precisione e controllo sono condizioni strategiche per una gestione ottimale ed efficiente dei processi di produzione. Per garantirle è necessario passare ad una diversa e innovativa modalità di organizzazione per far sì che la flessibilità dipenda

principalmente da una buona ingegnerizzazione e dal fattore umano. Il tirocinio svolto si inserisce nel progetto “LEAN” che l’azienda ha deciso di sviluppare nell’intento di applicare i principi della lean production all’intera struttura organizzativa.

2.1 La Lean Manufacturing

La Lean Manufacturing è la nuova sfida per le organizzazioni per essere maggiormente competitive e più veloci nella risposta al cliente. E’una strategia che coinvolge tutta l’organizzazione, partendo dal Business Plan aziendale con precisi obiettivi da raggiungere che si traducono in indicatori per il “ Shoop Floor”.

Lean Manufacturing System è nota anche come Lean Production System, Pull System, JIT System, Toyota Production System ma, in definitiva, è un sistema di eliminazione totale degli sprechi, adatto a tutte le organizzazioni, di qualsiasi dimensioni.

Le nuove sfide della Lean si basano su tre principi fondamentali: - la migliore qualità

- il 100% delle consegne - prezzo migliore

I tre assunti sopra sono ottenibili attraverso la riduzione delle sei principali tipologie di spreco:

1. Perdite di avviamento; 2. Perdite per guasti;

3. Perdite per microfermate; 4. Perdite di velocità;

5. Perdite per difetti e rilavorazioni. 6. Perdite per set-up.

Fig. 2.1 Le sei perdite

Perdite di avviamento: variazioni ambientali (temperatura, umidità) rendono problematico

l’avviamento e determinano prestazioni scarse e non omogenee all’avviamento della macchina.

Perdite per guasti: una delle cause principali di perdita di disponibilità è data dai guasti

che si presentano sugli impianti. Le macchine usano per produrre alcune parti in movimento e svariati subsistemi nei quali ogni piccola parte meccanica può deteriorarsi o rompersi e, soltanto quando è stato riparato il guasto o sostituita la parte, si può riprendere la produzione. Molto spesso le cause di guasto danno segnali d’allarme prima che la macchina si rompa e la loro individuazione potrebbe essere il compito delle attività di

manutenzione autonoma. La maggior parte delle fermate frequenti non è registrata pertanto

non vengono trovate soluzioni.

Perdite per microfermate: malfunzionamenti temporanei e di lieve entità non sono

considerati guasti, ma si verificano con elevata frequenza. Generalmente queste fermate minori costringono l’operatore a interrompere l’attività produttiva.

Perdite di velocità: spesso la velocità per cui una macchina è stata concepita non è nota

agli operatori, le operazioni sono svolte sempre alla stessa velocità senza sfruttare al meglio le potenzialità della macchina.

Perdite per set-up: durante lo svolgimento delle attività di set-up l’attività produttiva viene

interrotta; molto spesso ci sono attività lunghe e difficoltose che possono richiedere personale addestrato.

Perdite per difetti e rilavorazioni: i difetti di qualità comportano scarti e/o rilavorazioni,

incrementano i costi e determinano sprechi di energia, materiali e tempo.

Si calcola che l’80% delle attività di un processo sia a non valore aggiunto, il 15% sprechi e solo il 5% a valore aggiunto. Un’attività a valore aggiunto trasforma fisicamente il prodotto, è fatta correttamente la prima volta e soddisfa i requisiti del cliente. Un’attività senza valore aggiunto assorbe tempo e risorse ma non aggiunge niente al valore del prodotto in sé.

La Lean Manufacturing è un sistema di gestione particolarmente complesso nella sua applicazione. L’applicazione del sistema è a tre livelli:

- di business - di management - di processo/operativo

L’errore che compiono molte organizzazioni è quello di attuare processi sui progetti operativi senza prendere in considerazione gli obiettivi e/o indicatori di performance strategici. Da questo non può che derivare un fallimento assicurato o, nella migliore delle ipotesi, interesse mantenuto vivo soltanto in un primo periodo di euforia per la novità. Per ottenere ottimi risultati a livelli produttivi ovvero realizzare gli obiettivi della Lean Production, è necessario che tutti gli interventi attuati siano coerenti con gli obiettivi del management.

La produzione snella (Lean Production) è cosi chiamata in quanto, rispetto alla produzione di massa, impiega minori risorse umane e minor spazio, richiede minori interventi in attrezzature, minori scorte con difetti di fabbricazione meno grossolani.

La Lean Production, di fatto, si concretizza nell’applicazione di un insieme di metodi per eliminare gli sprechi durante il processo di produzione, ognuno dei quali focalizza

l’attenzione su una o più sorgenti tipiche di spreco. Tra i principali metodi possiamo ricordare:

• Gestione pull della produzione.

• Il T.P.M. che si concentra sul tempo perso e i relativi costi per i difetti sulle macchine.

• I metodi Mistake proofing che hanno lo scopo di eliminare il tempo perso e i relativi costi per procedure non sicure o che causano difetti nel prodotto.

• Il kanban che aiuta ad abbattere il work in progress.

• Il 5S che focalizza l’attenzione sugli sprechi derivanti dal disordine.

• L’ jidoka che conferisce autonomia all’operatore di fermare la linea, quando si verificano problemi e di eliminare le sorgenti di difetto.

• Le tecniche S.M.E.D. che si interessano di ridurre i tempi di set up delle macchine. In definitiva, un’azienda che voglia applicare i dettami della Lean Production deve intraprendere una lunga serie di interventi, volti a migliorare l’efficienza del sistema produttivo.

Infatti, considerando ancora le sei grandi perdite nell’utilizzo degli impianti, si possono individuare per ogni perdita le cause che la possono generare (Figura 2.2).

L’azienda deve dunque analizzare ciascuna causa identificata e determinare gli interventi più adatti a ridurre le perdite.

2.2 Perdite di impianto

Considerando l’intero sistema produttivo e non solo la singola macchina delle cui sei maggiori cause di guasto si è parlato nel paragrafo precedente, l’output di tale sistema è:

Q

=

T

×

p

dove:

- T = tempo di funzionamento disponibile; - p = potenzialità di targa della macchina.

In realtà la produttività dell’impianto è sempre inferiore a Qo e i motivi di tale riduzione

- cause di natura temporale;

- cause legate all’intensità di funzionamento.

2.2.1 Cause di natura temporale

Le cause di natura temporale fanno sì che per una quota parte del tempo disponibile T non ricorrano tutte le condizioni necessarie per il funzionamento della macchina, oppure si decida per scelta organizzativa di non fare funzionare il sistema stesso. È possibile quindi costruire un indicatore di perdita di capacità produttiva del sistema, utilizzando il rapporto tra il tempo per cui la macchina effettivamente funziona e il tempo teoricamente disponibile per il funzionamento.

Le cause di natura temporale possono essere classificate in:

- Cause esterne al sistema produttivo: si intendono tutti quei fattori legati all’utilizzo del sistema produttivo che non dipendono né dalla singola macchina, né dalle interazioni tra macchine, uomini e servizi all’interno del sistema. Tipicamente sono cause esterne di riduzione dell’utilizzo del sistema produttivo la mancanza di ordini, scioperi ed assenteismo, mancanza di materie prime, informazioni ed energia. L’indice di capacità legato alle cause di tipo logistico organizzativo esterne al sistema produttivo prende il nome di utilizzo lordo del sistema produttivo.

- Cause interne al sistema produttivo ma esterne alla macchina: si intendono tutti i quei fattori che determinano perdita di capacità produttiva del sistema interni al sistema produttivo stesso ma esterni alla singola macchina. Dipendono dalle caratteristiche tecniche e gestionali del sistema produttivo nel suo complesso e sono legate alle perdite di capacità connesse alle interazioni relative uomo-macchina e macchina-macchina. Tipiche cause di perdita sono le seguenti:

- le fermate per mancanza di materiale (interazioni macchina - sistema di handling) - i tempi di attesa di una macchina in seguito a fermate di macchine a monte o a valle (interazioni macchina - macchina)

- - i tempi di attesa della disponibilità di un operatore per la realizzazione delle operazioni (interazioni uomo – macchina)

L’indice di capacità legato alle cause di tipo organizzativo logistico interne al sistema produttivo prende il nome di utilizzo interno del sistema produttivo.

Cause interna alla macchina: si intendono tutti i fattori che provocano una riduzione

del tempo di utilizzo effettivo del sistema produttivo intrinseci alla macchina stessa, e quindi connessi alle caratteristiche strutturali della macchina. Tipicamente sono classificate come cause intrinseche al funzionamento della macchina:

- le fermate per guasti e manutenzioni; - le fermate per set-up ed attrezzagli.

L’indice di capacità legato alle cause intrinseche al funzionamento della macchina prende il nome di utilizzo di funzionamento del sistema produttivo.

2.2.2 Cause legate all’intensità di funzionamento

Si intendono quelle cause che agiscono riducendo il ritmo produttivo della macchina rispetto a quello atteso p, per cause intrinseche alla macchina stessa.

Anche in questo caso è possibile esplicitare l’indicatore di perdita di capacità produttiva dovuta alla resa del sistema produttivo, espresso dal rapporto tra la quantità di prodotto

vendibile realizzata e la quantità potenzialmente realizzabile nel tempo considerato.

Le cause che comportano una riduzione della capacità produttiva legate all’intensità di funzionamento (rendimento o resa) del sistema produttivo possono essere a loro volta suddivise in:

- Resa di velocità: tramite la resa di cadenza si considerano le inefficienze legate al funzionamento del sistema produttivo che comportano una cadenza inferiore rispetto alla cadenza nominale.

Essa può essere valutata rapportando il tempo di ciclo standard al tempo di ciclo effettivo.

- Resa di cadenza: si intende la riduzione della capacità produttiva legata ad un peggioramento del bilancio di massa tra input ed output del sistema rispetto alle condizioni nominali.

Tale rapporto può essere molto importante in lavorazioni di processo o di tipo batch.

Si parla allora di resa quantitativa nominale intendendo il valore del rapporto tra la resa

- Resa di conformità: tramite la resa di conformità sono considerati gli scarti e le

rilavorazioni di pezzi per difetto di conformità rispetto al pezzo standard.

La resa di conformità si ottiene quindi tramite il rapporto tra le unità di prodotto conformi

ottenute dal sistema e la somma delle unità di prodotto conformi e delle unità di scarto.

La perdita di capacità produttiva legata a produzione non conforme può essere facilmente convertita in tempo perduto per produzione non conforme moltiplicando il tempo di ciclo per il numero di pezzi non conformi realizzati.

Nella pagina seguente vi è uno schema riassuntivo delle perdite di impianto suddivise per tipologia:

- tempo di non apertura dell’impianto: ferie, festività, eventi eccezionali

- tempo di non utilizzo: mancanza di domanda, di materiali a magazzino, di energia, scioperi, assenteismo

- tempo di stand-by: mancanza di materiale a bordo macchina, cambio turno, attese, guasto di altra macchina, interferenza uomo-macchina

- tempo di guasto macchina: fermate per guasto o manutenzione

- set-up e fermate minori: cambio prodotto, cambio utensili, regolazioni, micro-fermate

- resa di velocità, conformità, cadenza: rallentamenti di velocità, scarti, rilavorazioni, minore saturazione.

Fig. 2.2 Perdite di impianto

2.3 O.E.E

L’indice più significativo per quantificare lo stato attuale della gestione produttiva di un impianto e l’efficacia delle soluzioni di miglioramento proposte è costituito da un valore numerico denominato

“Overall Equipment Effectiveness” (OEE).

Questo indicatore prende in considerazione i tre fattori che influenzano la prestazione globale di un componente, equipaggiamento, impianto:

- Disponibilità: intesa come la porzione del tempo totale in cui il sistema è disponibile. Le perdite che incidono sulla disponibilità sono:

- guasti;

- set-up e aggiustamenti

- altre perdite: cutting tool loss o perdita di tempo per rottura del tagliente dell’utensile, migliorabile applicando buone attività di manutenzione pianificata e di manutenzione autonoma, oppure lo startup loss o perdita legata ad una difettosa produzione dovuta alla non raggiunta produzione a regime (nel caso in cui il prodotto sia conforme, in caso contrario la perdita risulta di tipo qualitativo), oppure il time not scheduled for production o perdita dovuta a meeting, manutenzione preventiva e break. Quest’ultima perdita non è spesso considerata nel calcolo della disponibilità ed è sottratta dal tempo operativo totale, ma alcune aziende la inseriscono come perdita per incoraggiare la nascita di idee creative per ridurne l’incidenza senza eliminare l’attività.

- Performance: sono espresse come rapporto tra la produzione effettiva e quella attesa

considerando il tempo produttivo netto a disposizione e la velocità della macchina. Le perdite che incidono sulle performance sono:

- perdite di velocità: le macchine spesso funzionano ad una velocità più bassa di quella

per cui sono state progettate. Questo è fatto per cercare di mantenere stabile lo standard qualitativo dei prodotti che escono dalla macchina; ma in altri casi è proprio la persona a non far funzionare la macchina alla massima velocità;

- idle time (piccole fermate): essi sono eventi che interrompono il flusso produttivo

senza alcun guasto. Spesso capitano nelle linee automatiche, per esempio quando i componenti di un prodotto ostacolano il nastro trasportatore oppure quando i sensori rilevano la presenza di corpi estranei e fermano la macchina (spesso si tratta di segnali errati, dovuti a sporco, polvere,..), e possono sembrare uguali a piccoli fastidi, ma essi rappresentano una delle maggiori perdite per molti impianti. Tra questo tipo di fermate vanno considerate le fermate compiute dall’operatore per le pause che non siano definite da contratto.

- Qualità: espressa come percentuale di scarti e rilavorazioni sulla produzione totale.

- scarti e rilavorazioni: i prodotti che non presentano le caratteristiche chieste dal

cliente rappresentano evidentemente delle perdite. Un prodotto scartato o rilavorato è una perdita di tempo, energia e materiale;

- perdite d’avviamento o startup loss: molte macchine impiegano un certo tempo prima

di raggiungere le giuste condizioni operative. Variazioni ambientali, come temperatura ed umidità, possono rendere problematico l’avviamento e determinare prestazioni scarse e non omogenee. Se in questo tempo la macchina produce pezzi di qualità è opportuno considerare l’avviamento come riduttivo della disponibilità, in caso contrario come riduttivo della qualità. Anche se molte aziende non distinguono tra pezzi difettosi o che necessitano rilavorazioni, realizzati con le giuste condizioni operative, da quelli non conformi realizzati in avviamento, una tale distinzione risulta opportuna per poter valutare eventuali problemi in avviamento.

Dopo una breve descrizione dei tre fattori su cui si basa il calcolo di questo indicatore è indicata in seguito la formula:

O.E.E = Disponibilità

Efficienza

Qualità

dove:

disponibilità =

;

performance =

;

qualità =

.

Si può subito notare come per avere un elevato valore di OEE sia necessario che tutti e tre gli indici siano alti, a significare che solo un impianto in cui tutte le risorse siano sfruttate in maniera ottimale può raggiungerlo.

È necessario precisare come l’OEE sia un indice di efficacia dell’impianto quindi va a considerare esclusivamente tutte le perdite interne ad esso (le sei big losses). Nello schema di figura 2.2 sono riportate anche le cause esterne al sistema produttivo e interne ad esso ma esterne alla macchina e questo permette di calcolare in modo più dettagliato tale indicatore, coinvolgendo tutte quelle cause di perdita che non dipendono dalla macchina.

L’O.E.E ha molteplici funzioni:

- costituisce un appropriato percorso per individuare i problemi e aumentare la capacità della macchina;

-

-

In seguito è riportato uno schema per il calcolo dell’O.E.E.

Fig. 2.3 Valutazione pratica O.E.E

I dati fondamentali per arrivare al calcolo dei tre parametri in questo caso sono:

- Tempo di utilizzo netto: si ottiene dal tempo totale preso a riferimento (esempio un turno oppure una giornata lavorativa) sottraendoci i tempi per attività che sono definite non schedulate.

- Tempo produttivo lordo: indica il tempo in cui la macchina è disponibile per poter produrre. Si calcola andando a togliere al tempo totale di utilizzo netto i tempi di produzione persi per set-up e guasti.

- Prodotti realizzati: sono i prodotti, definiti nella loro specifica unità di misura, realizzati realmente durante il periodo di tempo preso in considerazione.

- Prodotti realizzabili: sono i prodotti che potevano essere realizzati nel periodo di tempo in cui l’impianto è stato disponibile. Si calcolano moltiplicando la velocità dell’impianto per il tempo produttivo lordo.

Si calcolano togliendo ai prodotti realizzati quelli che sono scartati o rilavorati.

Una voce di perdita che merita attenzione è quella relativa al “tempo non schedulato”. Per tempo non schedulato si intendono tutti i tempi in cui l’impianto sta fermo per problemi non dovuti nè a se stesso nè all’operatore addetto al suo funzionamento. Si vanno ad inserire in questa categoria i tempi di mancanza materiale, dovuti alla gestione della produzione da parte dei direttori di reparto, mancanza operatore, dovuti ad assemblee, addestramento, mensa oppure spostamento dell’operatore dalla macchina per direttive di reparto, sono tutte quelle cause di fermo che nella Fig.2.2 sono state definite cause esterne al sistema produttivo e cause interne al sistema produttivo ma esterne alla macchina

Questo tempo in generale sono esclusi dal calcolo dell’OEE perché non classificabili come perdita dell’impianto. In alcuni casi alcuni di questi tempi possono essere inseriti nel calcolo come perdite di disponibilità per poterli monitorare e diminuire.

Va precisato che per tempi di chiusura impianto si intendono tutti i giorni in cui la fabbrica rimane chiusa.

Quindi il calcolo dei tre parametri può essere ulteriormente scomposto nelle seguenti formule: