Prodotto: Innovazione, Progettazione ... - Consuelo Rodriguezconsuelorodriguez.it/wp-content/uploads/2017/05/11... · ing. consuelo rodriguez La scelta dipende inoltre da: fattori

Prodotto: Innovazione,

Progettazione e Fabbricazione

Ciclo di vita di un sistema produttivo

ing. consuelo rodriguez

La forma delle cose che verranno…

Il ciclo di vita di un prodotto

La progettazione di un prodotto, e diconseguenza il suo processo produttivo,dipende dalla fase nella quale si troval’evoluzione del suo ciclo di vita.Questa consente di valutare l’entità del suo


Questa consente di valutare l’entità del suotasso di innovazione e quindi stabilire il valoredegli investimenti da effettuare sul processo diproduzione.

Il concetto di ciclo di vita del prodotto può essere utilizzato per analizzare:� Una categoria di prodotti (liquori)� Un tipo di prodotto (liquori chiari)


� Un tipo di prodotto (liquori chiari)� Un prodotto (vodka)� Una marca (Smirnoff)

Il tasso di innovazione di un prodotto e il contenutotecnologico del suo processo dipendono, nel tempo,dalle sue fasi di sviluppo


Fase di sviluppo

La fase di sviluppo si distingue in:1. Fase fluida2. Fase di transizione

Fase statica


3. Fase statica

1. La fase fluida


Periodo di lancio del prodotto sul mercato. Tassoinnovativo e contenuto tecnologico risultano altimentre gli investimenti per processo di produzione eper le attrezzature risultano bassi (vengono utilizzateal meglio le attrezzature esistenti)

2. La fase di transizione


Il prodotto, già lanciato sul mercato, ha ridotto il suotasso di innovazione raggiungendo una certastabilità progettuale. Cresce il contenuto tecnologicodegli investimenti per il processo (automazione) alfine di aumentare la produzione (lavorazione inserie)

3. La fase statica


Il prodotto non riuscendo più ad evolversi ha esaurito tutte le sue capacità di soddisfare i nuovi bisogni, sempre in evoluzione, sul mercato.

Perché ha importanza conoscere il ciclo di vita

di un sistema produttivo?

Per l’azienda la conoscenza di capire in qualefase evolutiva si trovi il prodotto èfondamentale al fine di effettuare delle correttescelte di investimento relativamente al suo


scelte di investimento relativamente al suoprocesso produttivo.


Introduzione Crescita Maturità Declino

Prodotto Offrire un prodotto base

Offrire estensioni del prodotto, nuovi servizi e garanzie

Diversificare le marche e i modelli

Eliminare i prodotti deboli

Prezzo Addebitare un costo superiore

Stabilire il prezzo per la penetrazione del mercato

Stabilire il prezzo in base ai concorrenti

Ridurre i prezzi

Ciclo di vita di un prodotto: strategie


Distribuzione Costruire una distribuzione selettiva

Costruire una distribuzione intensiva

Costruire una distribuzione molto intensiva

Eliminare i punti di vendita non di profitto

Pubblicità Costruire la conoscenza del prodotto

Costruire la conoscenza e l’interesse nel mercato di massa

Porre l’accento sulle differenze e i benefici della marca

Ridurre il livello necessario per mantenere la fedeltà dello zoccolo duro

Promozione delle vendite

Uso di nuove promozioni per favorire la prova

Ridurre le promozioni Aumentare le promozioni per incoraggiare il cambio di marca

Ridurre il livello al minimo







Fasi di progettazione

La progettazione di un prodotto si considera articolata in due fasi:1. Fase preliminare2. Fase finale


2. Fase finale

1. La Fase preliminare

In questa fase si individuano:� Tutte le possibili soluzioni congruenti con le caratteristiche del

prodotto assegnate in sede di definizione del prodotto stesso;� Affidabilità del prodotto ossia la frequenza di guasto dei

componenti;


� Difficoltà di manutenzione e revisione;� Durata del prodotto ossia l’intervallo di tempo entro il quale deve

garantire le prestazioni standard desiderate.

2. Fase finale

Durante la fase finale vengono allestiti i prototipi delprodotto al fine di:

� provare i processi produttivi;� analizzare le difficoltà riscontrate durante il

processo di produzione;verificare la corrispondenza fra caratteristiche


� verificare la corrispondenza fra caratteristiche richieste dal progetto e prodotto ottenuto.

Dai dati rilevati dalla sperimentazione dei prototipi si procedealle eventuali modifiche che saranno sempre tali daminimizzare il costo del prodotto.

Scelta del processo di fabbricazione

Fattori che influenzano la scelta del

processo di produzioneI principali fattori sono quelli che condizionano la potenzialità degliimpianti di produzione ossia:� domanda prevista;� standardizzazione dei componenti;� ritmo di produzione;� ripetitività dei cicli delle singole operazioni di lavoro;� difficoltà di lavorazione.


� difficoltà di lavorazione.

La scelta dipende inoltre da:� fattori economici (investimenti fissi di capitale, costi di esercizio e costiunitari di fabbricazione);� fattori tecnici (flessibilità e grado di qualificazione della manodopera).

I tipi di processo

Il processo produttivo può essere:� Continuo (grandissima serie);� Ripetitivo (grande serie);

Discontinuo (lotti ripetuti);


� Discontinuo (lotti ripetuti);� Occasionale (a lotti).

Relazione fra processo e produzione

Processo

Produzione

A lottiA lotti

ripetibiliGrande

serieGrandissima

serie

Continuo Penne e


Continuo Penne e matite

Ripetitivo Auto utilitarie

Discontinuo Auto sportive

Occasionale Aziende navali


Tipologie di automazione

Computer Aided Manufacturing


Machining Centers (MC)

Centri di lavoro polifunzionali che prevedono,oltre al controllo automatico della macchina,anche il cambio automatico dell’utensile odelle attrezzature


delle attrezzature

Industrial Robots (IR)

Robot (ISO TR 8373): manipolatore con più gradi dilibertà, governato automaticamente, riprogrammabile,multiscopo, fisso sul posso o mobile, utilizzabile inapplicazioni di automazione industriale.


Utilizzati inizialmente solo in attività nocive all’uomo,sono stati in seguito introdotti in tutti i processi.

Flexible Manufactuting Systems (FMS)

I sistemi flessibili integrano le caratteristiche dei centri di lavoro e quelle dei robotindustriali con i sistemi di movimentazione automatica (MA).

FMS = MC + IR + MA

Consentono:� produzione in piccoli lotti a costi contenuti;� produzioni variabili in funzione della domanda;� diversi tipi di produzione.


� diversi tipi di produzione.

Computer Integrated Manufacturing

(CIM)

Settore dell’area CAM di complessa tecnologiache persegue la completa integrazione traprocesso ed informazione consentendo distabilire un dialogo tra calcolatori di processo


stabilire un dialogo tra calcolatori di processo(che guidano le informazioni) e quelli gestionali(che li elaborano).

CIM e la fabbrica automatica

La completa integrazione consente, adesempio, che informazioni commercialirelative alla vendita di un prodotto sianocomunicate al processo produttivo che varia la


comunicate al processo produttivo che varia laquantità di produzione in funzione delladomanda realizzando la così detta fabbricaautomatica (factory automation).

Il ciclo di fabbricazione

La progettazione di un prodottosi conclude conla messa a punto del ciclo di fabbricazione chedefinisce il flusso della materia prima e deicomponenti all’interno del sistema produttivo


componenti all’interno del sistema produttivo

… un esempio di ciclo di fabbricazione

Al fine della produzione di un cambio di velocità è necessario disporre:

� cicli di lavorazione che descrivono, per ogni componente:- la materia prima da trasformare;- macchine ed attrezzature necessarie per operare la trasformazione;- le trasformazioni che la materia prima dovrà subire;


- durata del processo di trasformazione.

� diagramma di flusso indicante tutti i passaggi previsti dal processo ditrasformazione a partire dal magazzino (pezzi grezzi o semilavorati) sinoa quello dei prodotti finiti;

� cicli di assemblaggio che descrivono la successione di operazioni daporre in atto nel montaggio dei singoli particolari;

� disegni complessivi esplosi dei prodotti da montare.

Criteri di scelta del livello diautomazione

La scelta del tipo di macchine (o attrezzature)può avvenire in due casi:� realizzazione di nuovo stabilimento;� sostituzione di quelle esistenti in uno


� sostituzione di quelle esistenti in uno stabilimento preesistente.

La scelta del macchinario e/o

dell’impiantoLa scelta va effettuata tenendo in considerazione:� velocità e qualità di produzione;� facilità e sicurezza d’uso;� tipologia di manodopera richiesta;� flessibilità;


� flessibilità;� tempi necessari all’attrezzaggio� facilità e frequenza di manutenzione� verifica rischio di obsolescenza� costo delle diverse soluzioni

Individuazione del livello di automazione

L’individuazione del livello di automazione comportal’analisi tra:� macchine flessibili (macchina molto flessibile equivale a produttività bassa e viceversa);

macchine specializzate


� macchine specializzateNormalmente, nella realizzazione di un impianto si adottano soluzioni miste.

Il livello di automazione può essere finalizzato :

� allo sviluppo di processi di fabbricazione automatica comprendenti: il processo, il suo controllo e la sua regolazione;

� a processi di supervisione dei cicli di lavoro (sostituzione del controllo umano): in tal caso le


(sostituzione del controllo umano): in tal caso le procedure di controllo riguarderanno sia i componenti fisici (macchine, attrezzature, mezzi di trasporto, ecc.) che l’organizzazione dell’impianto.

Macchina tradizionale o macchina a

controllo numerico?

A volte ci si trova nelle condizioni di sceglieretra due o più macchine, od impianti, aventicaratteristiche tecniche tali da consentireugualmente la costruzione dello stesso


ugualmente la costruzione dello stessoprodotto con uguale grado di qualità.

Facciamo un esempio

Per la determinazione del numero limite diparticolari al di sotto del quale risultaconveniente l’utilizzo della macchinatradizionale e al di sopra del quale la macchinaa controllo numerico, i fattori che vengono


a controllo numerico, i fattori che vengonopresi in considerazione sono:� tempo;� costo.

… consideriamo questo caso

Caratteristiche produttive di due macchine

Tempi (min) e costi (euro) Macchina tradizionale Macchina CNC

Tempo macchina Tm 2,80 1,35

Tempo operaio To 3,15 0,80

Tempo preparazione Tp 30,00 120,00

Costo orario C 26,00 42,00


Tempi totali operazione (min)

Per 10 particolari 89,50 141,50



Costi totali operazione (euro)




In grassetto le situazioni di convenienza

Scelta in funzione del tempo

- Si calcola il tempo di produzione totale di n particolari per entrambe lemacchine:

T’t=T’p + nt (T’m + T’o)T”t=T”p + nt (T”m + T”o)

- Si eguagliano fra loro:T’t = T”t

T’p + nt (T’m + T’o) = T”p + nt (T”m + T”o)


T’p + nt (T’m + T’o) = T”p + nt (T”m + T”o)

- Si ricava nt (numero limite di particolari) in funzione del fattore tempo:nt = (T’p + T”p) / [(T’m + T’o) - (T”m + T”o)]

nt = 23,68 particolari al di sotto di questo numero di particolaririsulta conveniente l’utilizzo della macchina tradizionale; al di sopra lamacchina a controllo numerico.

Macchina tradizionale


Macchina CNC300,00

400,00

500,00

600,00

700,00T

emp

i to

tali

op

eraz

ion

e (m

in)



Macchina CNC

Macchina CNC

0,00

100,00

200,00

0 20 40 60 80 100 120

Numero particolari

Tem

pi

tota

li o

per

azio

ne

(min

)

Macchina tradizionale Macchina CNC

Scelta in funzione del costo

- Si calcola il costo totale di produzione per le due macchine: C’t=C’/60 [T’p + nc (T’m + T’o)

C”t=C”/60 [T”p + nc (T”m + T”o)

-Si uguagliano i costi totali di produzione con le due macchineC’t = C”t

C’/60 [T’p + nc (T’m + T’o) = C”/60 [T”p + nc (T”m + T”o)


C’/60 [T’p + nc (T’m + T’o) = C”/60 [T”p + nc (T”m + T”o)

-Si calcola nc (valore del numero limite di particolari in funzione delfattore costo):nt = 66.14 particolari al di sotto di questo numero diparticolari risulta conveniente l’utilizzo della macchina tradizionale;al di sopra la macchina a controllo numerico



Macchina CNC

Macchina CNC

150

200

250

300

Co

sti

tota

li o

per

azio

ne

(eu

ro)



Macchina CNC

0

50

100

0 20 40 60 80 100 120

Numero di particolari

Co

sti

tota

li o

per

azio

ne

(eu

ro)

Macchina tradizionale Macchina CNC

… riassumendo

� Se si considera il fattore tempo per un numero diparticolari inferiore a 23,68 è conveniente lamacchina tradizionale al di sopra di tale numero lamacchina CNC;

fattore costo


� Se si considera il fattore costo per un numero diparticolari inferiore a 66.14 è conveniente lamacchina tradizionale al di sopra di tale numero lamacchina CNC;

Nel caso di scelta fra due linee di produzione,manuale ed automatica, il problema diventapiù complesso in quanto aumentano le variabili


più complesso in quanto aumentano le variabilida considerare, ma la procedura di soluzionerimane la stessa.

Piano di produzione

Il piano di produzione

Per piano di produzione si intende l’insiemedelle procedure necessarie alla realizzazionedi un nuovo prodotto in uno stabilimento chepuò essere già esistente o da costruire.


può essere già esistente o da costruire.

Problematiche per immissione sul mercato

di un nuovo prodotto

� definizione dell’obiettivo da raggiungere;� ricerca dei mezzi necessari;� attivazione dei mezzi;� attuazione delle azioni necessarie a raggiungere


� attuazione delle azioni necessarie a raggiungerel’obiettivo;� controllo del prodotto ed analisi dei risultati.

(H. Le Chatelier)

Cosa, Quando, in Quanto tempo, Come e

Dove produrre.

� L’oggetto della produzione (COSA);� In quale periodo produrre (QUANDO):� In quanto tempo bisogna attuare la

Gli elementi da individuare per impostare un piano di produzione sono:


� In quanto tempo bisogna attuare laproduzione (IN QUANTO TEMPO);

� Il processo di produzione (COME);� Il luogo in cui produrre (DOVE).


Tipi di produzione e di processi

Cosa si intende per produzione?

Per PRODUZIONE s’intende l’insieme dellelavorazioni, dei controlli, dei montagginecessari alla realizzazione di un particolare odi un complessivo ossia l’insieme delle azioni


di un complessivo ossia l’insieme delle azionida compiere per ottenere un prodotto finito

La produzione può essere ottenuta:� tutta all’interno della stessa azienda� parte in azienda e parte da aziende esterne

tutta da aziende esterne


� tutta da aziende esterne

Classificazione dei tipi di produzione(interna e/o esterna all’azienda)


Una ulteriore classificazione della produzione secondo

criteri tecnici-organizzativi

� continua o intermittente� per reparti o in linea


� per magazzino o per commessa

1. Produzione in serie

La produzione in serie consiste nel costruire isingoli elementi di un sistema (complessivo),l’uno indipendentemente dall’altro,assicurandone l’intercambiabilità.


Indicando con Ct il costo totale per il volume di produzione Vavremo che il costo unitario del prodotto sarà:

Cu = Ct / V

2. Produzione a lotti

Per produzione a lotti si intende lafabbricazione di un numero ridotto diesemplari, al limite solo due.

La lavorazione a lotti è in genere una


La lavorazione a lotti è in genere unalavorazione per commessa. Sono quindi ledimensioni della commessa che indicherannoagli organizzatori quale ciclo di produzioneavviare e quali attrezzature approntare.

3. Produzione Just in Time

Produrre con il metodo Just in Time (JIT) significaessere in grado di soddisfare le richieste di mercatoriducendo al minimo le scorte, cioè produrre laquantità giusta al momento giusto.Ciò comporta una organizzazione tale da:


Ciò comporta una organizzazione tale da:� rendere superflui i polmoni di materiale (magazziniinter-operazionali);� compensare in modo automatico la produzione tra ireparti.

Facciamo qualche esempio:

1. Produzione di motori diesel marini: Ilnumero di esemplari realizzato è ridotto. Siparlerà di produzione a lotti. Se l’aziendariceverà commesse dello stesso tipo si parlerà


riceverà commesse dello stesso tipo si parleràdi produzione a lotti ripetibili.

2. La produzione di una industria automobilistica può essere differenziata in:� autovetture di grossa cilindrata� autovetture di media cilindrata� autovetture di piccola cilindrataSe il numero di esemplari richiesto dal mercato cresce col diminuire della cilindrata avremo:


cresce col diminuire della cilindrata avremo:

Tipologia di autovettura Tipo di produzione

Grossa cilindrata Piccola serie

Media cilindrata Media serie

Piccola cilindrata Grande serie

3. Produzione di accendini, di penne o dimatite. Dato l’elevato numero di pezzirichiesti e la continuità della domanda laproduzione sarà del tipo a grandissima serie.

4. Produzione di vetture di formula uno:produzione a lotti definiti.


produzione a lotti definiti.5. Produzione di auto sportive: produzione a

piccola serie o a lotti ripetibili.

I processi produttivi, siano essi impostati sullaproduzione in serie o a lotti, possono essereulteriormente distinti in funzione della loro attuazionenel tempo in:� processi di tipo continuo;

processi di tipo intermittente.

Produzione continua ed intermittente


� processi di tipo intermittente.

Ciascuno di essi può essere ancora:� a ciclo continuo;� a ciclo obbligato.

Tipo di processo

A ciclo continuo A ciclo obbligato


A ciclo intermittente A ciclo libero

Processi produttivi di tipo continuo

Un processo produttivo si dice continuoquando è destinato ad attuare un solo ciclo dilavorazione per un periodo di tempoindeterminato


indeterminato

Vantaggi:� costi unitari contenuti;� spazio di svolgimento del processo ridotto;� trasporti interni dedicati ed ottimizzati;manodopera specifica per le singole operazioni;� rendimenti tecnici elevati;� controllo standardizzato al tipo di produzione.


Svantaggi:� scarsa flessibilità del’impianto;� rischio di interruzione dell’intero ciclo produttivo a causa di un solo inconveniente;� notevoli costi dell’impianto.

Processi produttivi di tipo intermittente

Un processo produttivo è di tipo intermittentequando si avvale di un impianto predisposto inmodo da ottenere la contemporaneafabbricazione di tempi diversi.


fabbricazione di tempi diversi.

Vantaggi:� elevato grado di elasticità potendo adattare continuamente equalitativamente il prodotto alle imprevedibili esigenze del mercato;� alto grado di saturazione dei macchinari ottenuto attraverso ladifferenziazione dei prodotti.Svantaggi:� diminuzione del grado di economicità;� costi più elevati a causa della diminuzione del grado dispecializzazione;


� costi più elevati a causa della diminuzione del grado dispecializzazione;� fabbricazione più lenta;� trasporti interni più complessi;� controllo più laborioso

Produzione per reparti

ed in linea


ed in linea

1. Produzione per reparti

Cosa è un reparto?Sono definiti reparti quelle zone dell’aziendanelle quali si eseguono delle lavorazioni simili(es. tornitura, fresatura, ecc.)


(es. tornitura, fresatura, ecc.)I reparti possono essere ubicati in fabbricatidiversi o nell’ambito di uno stesso capannonecon delimitazioni fisse o ideali.


Il trasporto dei pezzi da un reparto all’altro

Per le varie lavorazioni i pezzi dovranno passare daun reparto all’altro secondo la sequenza prevista dalcartellino di lavorazione.

Nella progettazione del Lay-out (sistemazione dei


Nella progettazione del Lay-out (sistemazione deireparti) si dovrà fare in modo che risultino minimizzatii percorsi più frequenti dei pezzi in modo da ridurre icosti di trasporto

Nel trasporto dei pezzi da un reparto all’altro sipossono seguire se seguenti modalità:� trasporto del lotto totale: tutto il lotto vienelavorato in un reparto e poi trasportato inquello successivo;

flusso di sottolotti: il lotto complessivo viene


� flusso di sottolotti: il lotto complessivo vienesuddiviso in sottolotti che possono esserespostati da un reparto all’altro appena ultimati.

2. Produzione in linea

Si definisce linea di produzione unasuccessione concatenata di posti di lavoro cheeseguono una data operazione in un tempouguale.


uguale.

Ricordiamo che:

� si definisce Cadenza o Ritmo: tempo che intercorretra l’uscita dalla linea di un pezzo ed il successivo;� una linea di produzione viene ottenuta posizionandole macchine occorrenti nella successione con cuisono previste le operazioni nel ciclo;


sono previste le operazioni nel ciclo;� ogni pezzo viene trasferito mediante trasportatoriaerei o vie di corsa scorrevoli a rulli.

I vantaggi della produzione in linea

� riduzione delle spese di trasporto;� distribuzione del flusso degli elementi finitinel tempo.


nel tempo.

I problemi della produzione in linea

Nella programmazione di una produzione inlinea si presenta il problema della saturazionedelle macchine, cioè la necessità che ciascunamacchina lavori al massimo delle sue capacità


macchina lavori al massimo delle sue capacitàproduttive (tempo impiegato per la lavorazione= alla cadenza della linea)

Produzione per magazzino e per

commessa


Produzione per magazzino

La produzione per magazzino viene effettuataper tutti quei prodotti la cui richiesta dimercato, normalmente medio-alta, èdeterminata con un’analisi di previsione.


determinata con un’analisi di previsione.

Si possono avere i seguenti tipi di

magazzino:� materie prime;� materiali ausiliari (materiali che servono per la realizzazione delprodotto finito come utensili, lubrificante, ecc.);� materiale di consumo (materiali che servono per la gestionedell’azienda)


dell’azienda)� semilavorati;� prodotti finiti� periferici (contengono il prodotto finito ma sono dislocati incorrispondenza dei mercati locali per ridurre i tempi di consegna)


Diversi tipi di magazzini e loro correlazione

Produzione per commessa

Si produce per commessa quando si attiva unalavorazione su ordine del cliente non essendoprevedibile né la quantità né il tempo delladomanda di mercato (piccola quantità di


domanda di mercato (piccola quantità diprodotti atipici)

Tipi di lavorazione per commessa

� Il prodotto base viene fabbricato a fabbisogno o su previsione ma si attende l’ordine del cliente per definirlo in modo completo (modelli sofisticati e costosi di autovetture full optional o blindate, macchine utensili per lavorazioni speciali, ecc)

� il prodotto è già stato progettato in modo definitivo ma si attende l’ordine del cliente per attivare la sua produzione (prodotti a catalogo)


(prodotti a catalogo)� il prodotto non è stato ancora progettato. L’ordine da parte del

cliente servirà ad attivare le fasi successive (ricerca, progettazione e realizzazione)

� il prodotto richiesto è un esemplare unico costruito per la prima volta e, per sua natura, non ripetibile.

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