Ottimizzazione della produzione: perché la macchina più occupata mente

Tre macchine in fila. La prima può lavorare 100 unità all'ora, la seconda 60, la terza 80. Ogni unità passa da tutte e tre. Quante unità all'ora produce lo stabilimento?

Sessanta. Non 80, la media. Non 100, la più veloce. La linea procede al ritmo della fase più lenta, e tutto il resto è capacità in eccesso che non può arrivare al cliente. È da questa idea che dovrebbe partire l'ottimizzazione della produzione: migliorare la produzione, i costi o il lead time dell'intero stabilimento individuando l'unica risorsa che lo limita, il collo di bottiglia, e organizzando tutto il resto attorno a essa. Migliorare per prima un'altra macchina di solito non cambia nulla sulla banchina di spedizione.

La Meta, e perché un romanzo ha cambiato le fabbriche

Nel 1984 Eliyahu Goldratt, fisico israeliano, pubblicò The Goal (in italiano La Meta), un libro di management scritto come un romanzo. Il direttore di stabilimento Alex Rogo ha tre mesi per salvare la sua fabbrica. Durante un'escursione di un fine settimana con gli scout si accorge che l'intero gruppo può camminare solo alla velocità di Herbie, il ragazzo più lento, e che i vuoti nella fila continuano ad allargarsi per quanto veloci marcino i ragazzi in testa. La fabbrica, capisce, funziona allo stesso modo.

L'idea è diventata la teoria dei vincoli (TOC, Theory of Constraints). Il suo nucleo sta in una frase: ogni sistema ha almeno un vincolo, e la produzione del sistema è la produzione del vincolo.

La versione quotidiana è un'autostrada in cui tre corsie si restringono a una. Allargare il tratto a tre corsie non accorcia di un minuto il tragitto casa-lavoro.

Un esempio di calcolo: 100, 60, 80

Si chiamino le macchine taglio (100/h), saldatura (60/h) e verniciatura (80/h), e le si faccia lavorare per un turno di 8 ore. Ogni unità porta 50 $ di throughput: prezzo di vendita meno costo del materiale.

• Produzione dello stabilimento: 60 × 8 = 480 unità per turno, cioè 24.000 $ di throughput.
• Si perde un'ora in saldatura (un guasto, un operatore in ritardo, un attrezzaggio lungo): lo stabilimento produce 420 unità. Quell'ora è costata 60 × 50 $ = 3.000 $, persi per sempre.
• Si perde un'ora al taglio: il taglio può ancora fare 700 unità nelle 7 ore restanti, molte più di quante la saldatura possa assorbirne. La produzione dello stabilimento resta a 480. Costo dell'ora persa: zero, purché qualche pezzo aspetti davanti alla saldatura.
• Si risparmia un'ora in verniciatura con un miglioramento ingegnoso: la verniciatura era già ferma 2 ore per turno, in attesa della saldatura. Ora è ferma 3 ore. Il risparmio è un miraggio.

Vale la pena imparare a memoria la frase di Goldratt: un'ora persa sul collo di bottiglia è un'ora persa per l'intero sistema; un'ora risparmiata su una risorsa che non è un collo di bottiglia è un miraggio.

Mito: ogni macchina dovrebbe lavorare al 100%

È qui che la macchina più occupata comincia a mentire. Nel nostro esempio il taglio può andare a pieno regime, e il suo report di saturazione sembrerà splendido. Ma produce 100 unità all'ora per una saldatrice che ne assorbe 60. Le altre 40 all'ora si accumulano: 320 unità di WIP (semilavorati in corso di lavorazione) a fine turno, tutte acquistate, tagliate, stoccate e in attesa. La macchina più occupata nel report non è la più importante. È solo quella che crea il mucchio più grande.

Una risorsa che non è un collo di bottiglia dovrebbe restare ferma per una parte del tempo. Quel tempo di inattività non è uno spreco: è la capacità di riserva che le permette di recuperare dopo un'interruzione e di tenere alimentato il collo di bottiglia. Il costo del mucchio è spiegato in WIP e legge di Little: più lavoro nel sistema significa lead time più lunghi, non più produzione.

L'ottimizzazione della produzione in cinque passi

La TOC trasforma l'idea in una routine:

1. Identificare il vincolo. Cercare la risorsa con una coda permanente davanti e macchine ferme dopo. Sulla carta, la verifica di capacità di massima (RCCP) mostra quale centro di lavoro è caricato oltre il 100%, in ore e non in unità.
2. Sfruttare il vincolo: spremere ogni minuto. Se la saldatura si ferma 45 minuti per turno per le pause, sfalsare le pause. Sono 0,75 × 60 = 45 unità in più per turno, 2.250 $, gratis. Attrezzaggi più brevi su questa sola macchina sono il punto in cui l'ottimizzazione degli attrezzaggi rende di più.
3. Subordinare tutto il resto. Rilasciare il lavoro al ritmo del vincolo, non a quello della macchina più veloce. Tenere un piccolo buffer davanti alla saldatura, così che non resti mai senza lavoro.
4. Elevare il vincolo. Solo ora si spendono soldi: una seconda saldatrice, un turno in più, un terzista.
5. Ripetere. Quando la saldatura arriva a 90 all'ora, la verniciatura a 80 è il nuovo vincolo.

Dove si nasconde il collo di bottiglia

In una linea in serie il collo di bottiglia è facile da individuare. In uno stabilimento con molti cicli di lavoro si sposta con il mix di prodotto: gli ordini di questa settimana possono caricare la pressa, quelli della prossima il banco di collaudo. Ecco perché la schedulazione del job shop è più difficile di quanto sembri. Conviene misurare prima l'efficienza complessiva dell'impianto (OEE) sul vincolo: un guadagno di 5 punti lì può valere più di 20 punti su una macchina che aspetta lavoro.

Domande frequenti

Il collo di bottiglia è sempre la macchina più lenta? È la risorsa con meno capacità rispetto al carico. Anche una macchina veloce da cui passano tutti i prodotti può essere il vincolo.

Un collo di bottiglia può trovarsi fuori dalla produzione? Sì. Il collaudo, un unico attrezzista, un fornitore o perfino l'ufficio commerciale possono essere il vincolo.

Come appare in factory.online

In factory.online la RCCP mostra il carico di ogni centro di lavoro nelle settimane successive, così il planner vede la saldatura al 125% mentre il taglio è al 70%. Il diagramma di Gantt a capacità finita schedula poi il lavoro attorno alle ore reali della saldatrice, e uno scenario di pianificazione permette di verificare che effetto avrebbe sugli ordini in ritardo un secondo turno su quella sola macchina.

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