Che cos’è la pianificazione delle macchine?
Per «pianificazione delle macchine» si intende la pianificazione temporale, di capacità e organizzativa di macchine, impianti, linee di produzione e mezzi tecnici. In tale contesto, gli ordini di produzione vengono assegnati alle macchine idonee e alle fasce orarie disponibili.
Una pianificazione strutturata delle macchine non si limita a verificare se una macchina sia libera. Essa verifica anche se l’impianto sia tecnicamente idoneo per il rispettivo ordine, quale tempo di lavorazione sia necessario e se siano disponibili utensili, attrezzature, programmi e personale qualificato.
L’obiettivo è quello di evadere gli ordini di produzione nei tempi previsti, utilizzare in modo ottimale le capacità dei macchinari e ridurre i tempi di fermo, di attesa e di attrezzaggio non necessari.
Con una pianificazione digitale delle macchine È possibile coordinare l’utilizzo dei macchinari, gli ordini di produzione, gli interventi di manutenzione e le risorse tecniche in un’unica pianificazione visiva.
Quali sono le attività che rientrano nella pianificazione delle macchine?
I compiti relativi alla pianificazione delle macchine variano a seconda del tipo di produzione, del parco macchine e del grado di integrazione verticale. Tra i settori più importanti figurano:
- Assegnazione degli ordini di produzione alle macchine
- Pianificazione dell’utilizzo dei macchinari
- Considerazione delle capacità disponibili dei macchinari
- Verifica delle caratteristiche tecniche dei macchinari
- Pianificazione dei tempi di lavorazione e dei tempi di ciclo
- Considerazione dei tempi di attrezzaggio
- Pianificazione di interventi di manutenzione e ispezioni
- Coordinamento di utensili e attrezzature
- Assegnazione di collaboratori qualificati
- Priorità degli ordini di produzione urgenti
- Coordinamento di più linee di produzione
- Reazione ai guasti dei macchinari e alle modifiche delle scadenze
- Monitoraggio dello stato di avanzamento degli ordini e dello stato delle macchine
La pianificazione delle macchine diventa particolarmente complessa quando più macchine presentano capacità diverse, gli ordini passano attraverso diverse fasi di lavorazione e si deve fare uso condiviso di utensili o personale specializzato in numero limitato.
Quali risorse devono essere prese in considerazione nella pianificazione delle macchine?
Un macchinario può essere utilizzato in modo produttivo solo se sono disponibili tutte le risorse necessarie per l’ordine. Per questo motivo, la pianificazione dei macchinari va oltre la semplice prenotazione di una fascia oraria.
Macchine e impianti
Tra le risorse tecniche pianificabili possono figurare:
- Macchine CNC
- Centri di lavorazione
- Fresatrici
- Torni
- Impianti di saldatura
- Impianti di taglio laser
- Stampa
- Macchine per lo stampaggio a iniezione
- Macchine da stampa
- Linee di assemblaggio
- Impianti di confezionamento
- Banchi di prova
- Linee di produzione
Nella scelta di un macchinario è necessario tenere conto delle caratteristiche tecniche e delle capacità effettive.
Strumenti e attrezzature
Molti ordini richiedono risorse aggiuntive, la cui disponibilità è limitata:
- Dispositivi di serraggio
- Forme e strumenti
- Utensili per fresatura e tornitura
- Strumenti di misura
- Apparecchiature di collaudo
- Pallet
- Attacchi per utensili
- Dispositivi di montaggio
- Utensili speciali
Un macchinario può essere libero e tuttavia non essere utilizzato se l’attrezzatura necessaria è già impiegata in un altro ordine.
Programmi NC e documenti di lavoro
Nei processi di elaborazione automatizzati, i programmi e i documenti necessari devono essere disponibili in tempo utile. Tra questi figurano, ad esempio:
- Programmi NC
- Piani di lavoro
- Disegni
- Distinte base
- Istruzioni di revisione
- Istruzioni di allestimento
- Requisiti di qualità
- Parametri della macchina
La mancanza di documentazione o la mancata approvazione della stessa possono ritardare l’inizio della produzione previsto.
Personale e qualifiche
Per il funzionamento, la configurazione o il monitoraggio di un macchinario sono necessari collaboratori qualificati. Tra questi figurano, ad esempio:
- Operatori di macchinari
- Progettista
- Programmatore
- Costruttori di utensili
- Tecnico di manutenzione
- Responsabile del controllo qualità
- Responsabile di produzione
- Capoturno
Nel caso di Pianificazione del personale È necessario tenere conto dei turni, delle qualifiche, delle assenze e delle attività già pianificate.
Materiali e prodotti semilavorati
Un ordine di produzione può avere inizio solo se i materiali o i semilavorati necessari sono disponibili e sono stati approvati.
Tra questi possono figurare:
- Materie prime
- Prodotti semilavorati
- Componenti
- Materiali di consumo
- Materiali di imballaggio
- Materiali ausiliari e di consumo
La mancanza di materiale comporta spesso l’impossibilità di utilizzare il tempo macchina prenotato.
Come si svolge la pianificazione delle macchine?
Una pianificazione professionale delle macchine si articola in diverse fasi coordinate tra loro.
1. Registrare un ordine di produzione
In primo luogo vengono registrati i dati relativi agli ordini rilevanti ai fini della pianificazione. Tra questi possono figurare:
- Numero d'ordine
- Cliente
- Prodotto o articolo
- Quantità dell'ordine
- Data di consegna desiderata
- Priorità
- Tempo di elaborazione previsto
- Fasi di lavoro richieste
2. Individuare la macchina adeguata
Successivamente si verifica quale macchina sia tecnicamente in grado di eseguire l’ordine.
I criteri determinanti possono essere:
- Tipo di macchina
- Ambito di attività
- Servizio
- Precisione di lavorazione
- Dotazione di attrezzature
- Velocità di produzione
- Idoneità dei materiali
- Programmi disponibili
Non tutte le macchine disponibili sono automaticamente adatte a ogni commessa.
3. Verificare la capacità delle macchine
La pianificazione deve tenere conto della capacità effettivamente disponibile. Ad esempio, una macchina può essere disponibile solo in determinati orari a causa dei turni di lavoro, degli interventi di manutenzione, di limitazioni tecniche o della mancanza di personale addetto al funzionamento.
Ciò che conta, quindi, non è la potenza teorica dei macchinari, bensì la capacità effettiva nel rispettivo periodo di pianificazione.
4. Pianificare i tempi di lavorazione e di attrezzaggio
Prima della lavorazione vera e propria, spesso è necessario configurare o riattrezzare un macchinario.
Le operazioni di allestimento tipiche sono:
- Cambio utensili
- Cambio di forma giuridica
- Pulizia
- Cambio di materiale
- Cambio di programma
- Installazione di dispositivi di serraggio
- Calibrazione
- Prova di funzionamento e verifica della prima parte
I tempi di attrezzaggio devono essere considerati come una componente a sé stante dell’occupazione delle macchine. In caso contrario, l’inizio della produzione previsto risulterà irrealistico.
5. Assegnare il personale e le risorse aziendali
La pianificazione del personale, degli utensili, delle attrezzature e dei mezzi di controllo necessari viene effettuata in base ai tempi di funzionamento delle macchine.
Ciò impedisce che un ordine, pur essendo stato riservato su una macchina, non possa essere avviato a causa della mancanza di risorse aggiuntive.
6. Definire l’ordine delle commesse
L’ordine degli ordini influisce sui tempi di consegna, sui tempi di attrezzaggio e sul carico di lavoro delle macchine.
I possibili criteri di priorità sono:
- Data di consegna
- Priorità dell’ordine
- Impegno nei confronti del cliente
- Disponibilità dei materiali
- Famiglia di configurazioni
- Tempo di elaborazione
- fasi di produzione successive
- Disponibilità di ulteriori risorse
7. Monitorare lo stato di avanzamento della produzione
Durante la produzione viene verificato se l’ordine ha inizio, procede e viene completato come previsto.
Potrebbero verificarsi delle discrepanze dovute a:
- Guasti alle macchine
- Problemi di qualità
- Materiale mancante
- Assenze del personale
- tempi di elaborazione prolungati
- ordini supplementari urgenti
8. Aggiornare la pianificazione in caso di modifiche
In caso di guasti o di modifiche alle priorità, gli ordini devono essere rinviati, distribuiti su altre macchine o ripriorizzati.
Una pianificazione centralizzata mostra quali ordini successivi, collaboratori e date di consegna sono interessati dalla modifica.
Esempio pratico di pianificazione delle macchine
Un’azienda di lavorazione dei metalli pianifica diversi ordini di produzione su tre centri di lavorazione CNC.
È necessario inserire con breve preavviso un ordine urgente di un cliente. Due macchine sarebbero in linea di principio adatte alla lavorazione del componente. Tuttavia, una macchina è fuori servizio per manutenzione. Sulla seconda macchina è in corso un ordine il cui tempo di lavorazione è più lungo del previsto.
Inoltre, per il nuovo ordine è necessario un dispositivo di serraggio speciale, attualmente in uso su una terza macchina.
Grazie a una pianificazione centralizzata delle macchine, il responsabile della produzione può:
- quali macchinari siano tecnicamente idonei per l’incarico
- quando sarà disponibile il dispositivo di serraggio necessario
- quali ordini esistenti dovrebbero essere rinviati
- quali date di consegna sono a rischio a causa della ripianificazione
- quale operatore qualificato sia disponibile
- se sia necessario un turno aggiuntivo
L’ordine urgente può essere inserito in una finestra temporale realistica, senza dover riservare un macchinario o un’attrezzatura non disponibile.
Differenza tra pianificazione delle macchine e pianificazione della produzione
La pianificazione dei macchinari e quella della produzione sono strettamente correlate, ma presentano aspetti prioritari diversi.
La pianificazione delle macchine si concentra principalmente su:
- Assegnazione delle singole macchine e degli impianti
- Capacità delle macchine
- Tempi di attrezzaggio e lavorazione
- idoneità tecnica
- Manutenzione e guasti
- Strumenti e attrezzature
La Pianificazione della produzione comprende inoltre:
- tutti gli ordini di produzione
- Fabbisogno di materiali
- Sequenze di lavoro
- Fabbisogno di personale
- Date di consegna
- Scorte e prodotti semilavorati
- Processi di produzione trasversali
La pianificazione delle macchine costituisce quindi un’area fondamentale della pianificazione della produzione.
Differenza tra pianificazione delle macchine e pianificazione delle capacità
La pianificazione delle capacità mette a confronto il fabbisogno previsto di capacità con le risorse umane e tecniche disponibili.
La pianificazione delle macchine attua concretamente questa analisi delle capacità. Essa stabilisce quale ordine venga eseguito su quale macchina e in quale momento.
Esempio: La pianificazione delle capacità indica che nella prossima settimana saranno necessarie 180 ore macchina, ma ne sono disponibili solo 150. La pianificazione delle macchine evidenzia su quali impianti si verificherà il collo di bottiglia e quali ordini potranno essere posticipati o distribuiti su macchine alternative.
Differenza tra pianificazione delle macchine e pianificazione dettagliata
La pianificazione dettagliata coordina gli ordini di produzione in modo minuzioso in base alle macchine, alle risorse e alle fasce orarie specifiche.
Mentre la pianificazione generale della produzione opera spesso su base giornaliera o settimanale, la pianificazione dettagliata esamina con maggiore precisione le singole fasi di lavoro, l’occupazione dei macchinari e le sequenze di lavorazione.
La pianificazione dettagliata comprende, ad esempio:
- orari esatti di inizio e fine
- Ordine delle singole commesse
- Ottimizzazione dei tempi di attrezzaggio
- Considerazione delle dipendenze
- Assegnazione dei collaboratori
- Pianificazione delle risorse limitate
- Risposta alle variazioni a breve termine
La pianificazione delle macchine costituisce spesso la base operativa di questa pianificazione dettagliata.
Pianificazione delle macchine e delle risorse
La Pianificazione delle risorse Coordina il personale, i macchinari, gli utensili, gli spazi e altre risorse aziendali.
Nell’ambito di questa pianificazione generale delle risorse, la pianificazione dei macchinari si concentra sui mezzi tecnici di produzione e sul loro utilizzo.
Esempio: La pianificazione delle macchine indica che una fresatrice è disponibile martedì. La pianificazione delle risorse verifica inoltre se siano disponibili anche un operatore, l’attrezzatura necessaria e lo strumento di misura adeguato.
Pianificazione delle macchine e pianificazione dell’impiego del personale
Un macchinario può essere utilizzato in modo produttivo solo se si dispone di personale sufficientemente qualificato.
Nella pianificazione congiunta occorre tenere conto, tra l’altro, dei seguenti aspetti:
- Modelli di turni
- Qualifiche
- Istruzioni per l’uso delle macchine
- Assenze
- Pause e orari di lavoro
- Gestione di più macchine
- Progettisti e programmatori
- Personale addetto alla manutenzione
Un macchinario può essere tecnicamente disponibile, ma non può comunque essere inserito nella pianificazione a causa della mancanza di personale addetto al suo utilizzo.
Pianificazione delle macchine e pianificazione della manutenzione
Gli interventi di manutenzione e ispezione devono essere considerati come periodi di indisponibilità fissi nell’occupazione delle macchine.
Tra le attività di manutenzione pianificabili figurano:
- ispezioni periodiche
- manutenzione preventiva
- Cambio utensili
- Pulizia
- Calibrazione
- Controlli di sicurezza
- Aggiornamenti software
- Riparazioni
- Risoluzione di guasti imprevisti
Una pianificazione coordinata della manutenzione riduce i guasti imprevisti ed evita che gli ordini di produzione vengano programmati durante un fermo macchina pianificato.
Pianificazione delle macchine e gestione dell’area di produzione
Il Gestione della produzione garantisce trasparenza sui processi produttivi in corso direttamente nel luogo in cui si genera valore aggiunto.
La pianificazione delle macchine fornisce informazioni importanti a tal fine:
- quale ordine è in esecuzione su quale macchina
- quali saranno i prossimi incarichi
- dove si verificano ritardi
- quale macchina è in avaria
- quale ordine debba essere considerato prioritario
- quali capacità sono disponibili
La pianificazione e la gestione dell’area di produzione si integrano a vicenda. La pianificazione delle macchine definisce l’occupazione prevista. La gestione dell’area di produzione rende visibili lo stato attuale della produzione e le eventuali discrepanze.
Pianificazione delle macchine e pianificazione dei progetti
I macchinari non vengono impiegati solo per ordini in serie o singoli. Possono anche essere parte integrante di progetti più ampi.
La Pianificazione dei progetti Coordina attività, scadenze, tappe fondamentali e risorse di un progetto. La pianificazione dei macchinari garantisce che gli impianti necessari siano disponibili nelle fasi previste del progetto.
Ciò è rilevante, ad esempio, nei seguenti casi:
- Produzione di prototipi
- Costruzione di utensili
- Costruzione di macchinari speciali
- Serie di esperimenti
- Progetti di ricerca e sviluppo
- Produzione su misura per il cliente
Tempi di attrezzaggio nella pianificazione delle macchine
I tempi di attrezzaggio sono i periodi durante i quali una macchina viene preparata per un nuovo ordine. Durante questo periodo, la macchina non produce pezzi destinabili alla vendita.
I tempi di attrezzaggio possono derivare da:
- Cambio utensili
- Cambio di forma giuridica
- Pulizia
- Cambio di materiale
- Modifica dei parametri delle macchine
- Realizzazione di attrezzature
- Cambio di programma
- Verifica preliminare
Una sequenza razionale degli ordini può ridurre i tempi di attrezzaggio. Se, ad esempio, prodotti o materiali simili vengono realizzati in successione, sono necessarie modifiche meno impegnative.
La riduzione dei tempi di attrezzaggio non deve tuttavia essere considerata isolatamente. È necessario continuare a rispettare le scadenze di consegna e le priorità degli ordini.
Capacità del sistema e controllo di plausibilità
In fase di assegnazione delle macchine, è necessario verificare se una macchina sia tecnicamente in grado di eseguire l’ordine previsto.
Tra le possibili capacità e limitazioni del sistema figurano:
- dimensioni massime del pezzo
- peso massimo consentito del pezzo
- Precisione di lavorazione
- Materiali lavorabili
- Strumenti disponibili
- Potenza del mandrino
- Velocità di produzione
- Requisiti relativi alla temperatura o alle camere bianche
- Certificazioni necessarie
- spazio di lavoro disponibile
Un controllo di plausibilità impedisce che gli ordini vengano pianificati su macchine non idonee.
Assegnazione parallela e a più livelli delle macchine
Molti ordini di produzione passano attraverso diverse fasi di lavorazione su macchine diverse.
Un componente può, ad esempio, richiedere le seguenti fasi:
- Taglio
- Fresatura
- Foratura
- Trattamento delle superfici
- Controllo di qualità
- Montaggio
La pianificazione deve garantire che le fasi successive non abbiano inizio prima che la fase precedente sia stata completata.
È possibile che più macchine lavorino contemporaneamente su commesse diverse. Ciò dà origine a dipendenze che risultano difficili da individuare in un semplice elenco di macchine.
Errori tipici nella pianificazione delle macchine
Si tiene conto esclusivamente della capacità teorica
Non vengono presi in considerazione gli orari dei turni, gli interventi di manutenzione, i guasti, le pause o la mancanza di personale operativo.
Mancano i tempi di allestimento
Gli ordini vengono pianificati in sequenza diretta, senza tempi di cambio utensili, pulizia o configurazione.
Le competenze relative alle macchine non vengono verificate
Un ordine viene assegnato a una macchina disponibile, ma tecnicamente non idonea.
Gli strumenti e le attrezzature vengono assegnati due volte
Diverse macchine necessitano contemporaneamente della stessa risorsa, la cui disponibilità è limitata.
Gli appuntamenti di manutenzione vengono trascurati
Un ordine di produzione viene pianificato durante un’ispezione o una riparazione programmata.
La disponibilità del personale viene pianificata separatamente
Il macchinario è libero, ma non è disponibile alcun operatore o addetto alla messa a punto qualificato.
La disponibilità dei materiali non viene presa in considerazione
Il tempo macchina viene riservato, sebbene la materia prima necessaria non sia ancora pervenuta o non sia stata ancora approvata.
Mancano le dipendenze tra le fasi di lavoro
Viene pianificato un ordine successivo, sebbene il prodotto preliminare necessario non sia ancora stato completato.
I guasti non vengono comunicati a livello centrale
I reparti di pianificazione della produzione, produzione e vendite operano sulla base di informazioni diverse relative allo stato delle macchine e alle date di consegna.
Indicatori chiave relativi alla pianificazione delle macchine
Utilizzo delle macchine
Il tasso di utilizzo delle macchine indica in che misura il tempo disponibile delle macchine viene impiegato in modo produttivo.
Disponibilità delle macchine
La disponibilità delle macchine descrive la percentuale di tempo pianificato in cui una macchina è effettivamente operativa.
Tempi di fermo
Il tempo di fermo comprende i periodi in cui un macchinario non produce a causa di guasti, interventi di manutenzione, mancanza di materiale o carenza di personale.
Tempo di attrezzaggio
Il tempo di attrezzaggio indica il tempo necessario per preparare una macchina tra due ordini di produzione.
Tempo di elaborazione
Il tempo di lavorazione indica la durata effettiva della lavorazione meccanica di un ordine o di un componente.
Tempi di esecuzione
Il tempo di esecuzione comprende il periodo che va dall’inizio di un ordine al completamento di tutte le fasi di lavorazione necessarie.
Rispetto delle scadenze
Il rispetto delle scadenze indica la frequenza con cui gli ordini di produzione vengono completati entro il periodo previsto.
Tasso di errore
Il tasso di guasti mette in relazione i fermi macchina non programmati o i tempi di guasto con il tempo di funzionamento disponibile delle macchine.
Tasso di manutenzione
Il tasso di manutenzione indica quale percentuale del tempo disponibile viene impiegata per gli interventi di manutenzione e riparazione programmati.
Utilizzo delle capacità
L’utilizzo della capacità confronta il fabbisogno di macchinari pianificato con la capacità effettiva disponibile dei macchinari.
Portafoglio ordini arretrato
Il portafoglio ordini in arretrato indica quali ordini di produzione non sono stati evasi entro la finestra temporale prevista.
Il software come strumento di supporto
Il software è in grado di supportare la pianificazione delle macchine fornendo informazioni centralizzate su scadenze, disponibilità, risorse e responsabilità. La scelta della soluzione più adatta dipende dal processo specifico, dai dati disponibili e dai sistemi esistenti. Un esempio è La pianificazione delle macchine con Visual Planning®.
Conclusione
Una pianificazione strutturata delle macchine integra macchine, ordini di produzione, utensili, interventi di manutenzione, personale e scadenze di consegna in un piano di occupazione realistico. Consente di individuare tempestivamente eventuali colli di bottiglia a livello di capacità e di tenere conto in modo trasparente delle interdipendenze tra le fasi di produzione.