La progettazione del layout, ovvero la disposizione degli spazi in uno stabile industriale è spesso un qualcosa trascurato, nonostante l’ enorme impatto in termini di costi a cui può dare luogo. Nuovi layout o re-layout sono sovente frutto di buon senso e buona volontà introducendo però sprechi poi difficili da rimuovere, a meno di non riprogettare buona parte del layout stesso. In questo articolo, discuteremo cosa si intende per progettazione del layout (plant-layout design) di uno stabilimento produttivo ottimizzando efficienza e spazi in ottica Lean Manufacturing.
Cosa si intende per layout?
Per layout di uno stabilimento si intende semplicemente il disegno su “carta” degli spazi produttivi e degli uffici (il cosiddetto shop-floor). Gli spazi produttivi includono impianti, stazioni/linee di assemblaggio, magazzini, spazi di servizio (es. manutenzione ed impianti di servizio) ed ovviamente gli spazi per il personale e per i mezzi logistici. Solitamente la progettazione viene fatta utilizzando un software CAD 2D o anche 3D nel caso si vogliano vedere meglio sviluppi in altezza. Il progettista del layout utilizza le dimensioni reali delle aree e degli impianti, realizzando un modello in scala dello stabilimento. In questo modo l’osservatore può scoprire la distanza tra le postazioni, i passaggi pedonali e per i mezzi logistici e così via. Il CAD consente ovviamente al progettista di modificare la disposizione dei componenti tutte le volte che lo si desidera.
Le caratteristiche di un buon layout
Naturalmente ogni stabilimento ha le proprie esigenze ed obiettivi legati alla tipologia di prodotto e di processi. A prescindere, possiamo individuare alcune caratteristiche di base alle quali un plant-layout ben progettato deve fare riferimento.
- Riduzione dei trasporti prodotti e movimentazioni operatori – La progettazione del layout ha sicuramente come primo obiettivo quello della riduzione di queste due grosse categorie di sprechi. Una volta posizionati impianti “monumenti”, difficilmente si torna indietro e in ogni caso cerchiamo di fare le cose bene la prima volta senza dover rifare.
- Ottimizzazione degli spazi – Uno dei fattori limitanti in produzione di solito è lo spazio disponibile. I metri quadri sono quelli e quindi occorre sfruttarli al max. Fatturato/m2 in parole povere. Una buona progettazione del layout sfrutta al max ogni metro quadro dello shop-floor.
- Gestione degli spazi in sicurezza – Safety first chiaramente, ciò significa ottimizzare gli spazi come al punto precedente, senza mai sacrificare spazi per eventuali mezzi logistici, corridoi per il personale, spazi di accesso agli impianti, etc. Inserite sempre nel vostro team di progettazione un esperto di salute e sicurezza e tenete anche in considerazione tutte le normative sugli impatti ambientali che possono portare a spazi dedicati ad impianti di aspirazione, cappe, camini, etc.
- Crescita futura dell’azienda – Compatibilmente con i metri quadri che abbiamo a disposizione, cerchiamo di capire se nell’arco di pochi anni prevediamo per quei prodotti una crescita in termini di volumi. Ciò può portare ad altri impianti, stazioni di assemblaggio, operatori, magazzini, etc. Altrimenti dobbiamo rimetterci in giro e cercare un altro stabile, incrementando i costi logistici di trasporto. Ricordatevi sempre lo spreco dei trasporti della Lean.
- No alle soluzioni standard – Il nostro concorrente ha progettato gli spazi in un certo modo e anche noi potremmo farlo. Primo, il concorrente potrebbe aver progettato male gli spazi. Secondo, soluzioni che vanno bene per altri non è detto che vadano bene a casa nostra. Il layout è il famoso abito fatto su misura.
I passi per la progettazione del layout
Ma vediamo ora quali sono i passi per progettare il nostro layout rispondendo alle caratteristiche di cui sopra.
- Analizzare i prodotti/volumi e sviluppi futuri
- Valutare le relazioni fra le parti
- Progettare un primo draft del layout
- Verificare i risultati
- Modificare e validare il layout
- Implementazione e miglioramenti
Naturalmente queste fasi non sono necessariamente in sequenza e spesso si accavallano e si integrano.
1. Analizzare i prodotti/volumi e gli sviluppi futuri
Il punto di partenza è sicuramente capire quali prodotti o famiglie di prodotti inserire nel nuovo layout e quali saranno i volumi previsti. Abbiamo bisogno di postazioni fisse per assemblare 10 grossi impianti all’anno, oppure di linee di assemblaggio e macchine per la lavorazione meccanica per produrre centinaia di codici ogni giorno? Chiaramente cambia tutto. Conoscere le tipologie di prodotti ed i loro volumi permette di capire di quali e quanti impianti e stazioni avrò bisogno. A seconda dei volumi e dei tempi cicli posso calcolare, ad esempio, che avrò bisogno di due presse, tre macchine da rettifica, 4 stazioni di assemblaggio, etc. I prodotti e loro volumi mi permettono ovviamente di calcolare anche quanto personale diretto ed indiretto mi servirà e dove lavoreranno. In questa fase può essere utile creare delle mappature VSM per famiglie. Fondamentale anche non “consumare” tutto lo spazio del layout che si ha a disposizione, tenendo in considerazione potenziali sviluppi in termini di volumi negli anni.
2. Valutare le relazioni
Nella fase 2 cominciamo a mettere tutto assieme. Conosciamo le tipologie e quantità di impianti e stazioni di assemblaggio ed ovviamente i loro ingombri. Dalla VSM vediamo anche la situazione dei vari magazzini e WIP e dobbiamo però tenere in considerazione che il plant-layout ha bisogno di spazi per gli uffici, per i locali ed impianti di servizio (es. cabine elettriche, aria compressa, gas industriali, etc.), nonché dobbiamo riservare spazi per i trasporti prodotti, movimenti delle persone e dei mezzi logistici evitando interferenze. Teniamo sempre a portata di mano la VSM, ma possiamo utilizzare anche un diagramma delle relazioni fra i componenti del layout come quello sotto riportato nella figura.
Dal diagramma di esempio, si intuisce velocemente come la linea 1 e 2 abbiano una stretta relazione dato che i prodotti sono trasportati dalla 1 alla 2 e, pertanto, occorre ridurre questa distanza. L’ufficio tecnico, invece, deve stare lontano, per ovvi motivi, dall’impianto di verniciatura.
3. Progettare un primo draft
A questo punto abbiamo tutti gli elementi per cominciare a disegnare un primo tentativo del nostro layout, tipicamente usando un CAD 2D, a meno che non dobbiamo sistemare complessi impianti di processo che sviluppano tubature e condotti in verticale a più livelli. Partiamo dall’arrivo delle materie prime e semilavorati, identifichiamo i punti di scarico dei camion e furgoni e seguiamo il flusso secondo la VSM ed il diagramma delle relazioni, disponendo impianti, stazioni ed uffici e tenendo in considerazione le loro relazioni. I processi che concorrono alla trasformazione del prodotto devono risultare il più possibile a “flusso”, minimizzando i trasporti da un processo all’altro. Tramite un complesso gioco di composizione dei vari elementi, arriviamo ad un primo draft del nostro layout. La figura sotto, ad esempio, mostra un nuovo layout di un’azienda che produce sedie ed altri accessori di arredo, predisposto dai consulenti della nostra società.
4. Verificare i risultati
Abbiamo progettato il layout definitivo? Come tutti i progetti complessi occorre pensarlo più volte facendo varie modifiche, tenendo in considerazione tutti gli elementi; non ultimi, come sopra discusso, quelli relativi alla sicurezza. L’ottimizzazione dei trasporti materiale è sicuramente fra i driver più importanti e misurabili della bontà del progetto di layout Ecco perché in questo caso si adotta la mappatura Spaghetti-Chart proprio per misurare i metri di trasporto prodotto nel layout.
Il percorso totale del prodotto, dall’accettazione a prodotto finito, è sicuramente una delle verifiche più importanti per l’efficacia del progetto del layout, così come l’occupazione dello spazio in metri quadri con possibilità di sviluppi futuri. Nella figura sopra si vede, ad esempio, come, da Spaghetti Chart, abbiamo 947 metri di percorrenza dal magazzino delle materie prime a prodotto finito, pari ad un tempo di percorrenza (al netto di fermi per WIP e altri impedimenti) di 19′ a lotto.
Al fine delle verifiche si possono utilizzare anche software di simulazione, veri e propri digital twin di processo. Ce ne sono vari sul mercato e possano sicuramente tornare utili. Tenete però in considerazione che sono costosi, non così immediati nel loro utilizzo e magari li utilizzate poco e l’investimento non si ripaga. Inoltre, per esperienze passate, abbiamo notato che per quanti parametri uno tenga in considerazione nei simulatori, nella realtà, quando si passa all’implementazione vera e propria, c’è sempre qualcosa che è sfuggito precedentemente e che necessita di ulteriori modifiche. In maniera relativamente semplice, per le verifiche delle movimentazioni operatori e spostamenti prodotti si può anche utilizzare la tecnica 3P (Production Preparation Process). Nel video potete vedere come in alcune aree si possono simulare con dei mockup di cartone banchi di lavoro, isole, piccole linee, etc. E’ un interessante metodo per simulare movimenti degli operatori, spazi per gli attrezzi, posizione dei componenti, etc., ma rimane confinato a tali ambiti ristretti. Vi sfido a costruire dei mockup di impianti di 40 metri quadri e verificare tutto quello che succede in uno shop-floor di 5000 metri quadri.
5. Modificare e validare il layout
Come riportato nel precedente punto, raramente la prima bozza di progetto risulta essere il documento definitivo, Dopo varie release il progetto viene ottimizzato in termini di percorsi e metri occupati, ma siamo sicuri di non aver trascurato fondamentali elementi quali la sicurezza, impianti di servizio, accessi, etc. ? Rivedete varie volte il vostro progetto di layout perché piccoli dettagli sulla “carta” possono diventare grossi problemi nella realtà. Per ottimizzare gli spazi, un nostro cliente mise tre impianti così vicini che divenne molto difficile fare manutenzione; poco spazio per portare una gru mobile ed impossibile entrare con un carrello elevatore e addirittura mancò lo spazio per portare all’interno e montare i pezzi di un nuovo impianto. Ecco che il layout definitivo dell’ultima figura, arrivato dopo circa 10 release, fornisce spazi ottimizzati per le manovre dei camion e senza interferenze con il personale, lo spostamento del carro ponte da aree di transito, ampi spazi nella parte terminale per possibili sviluppi e spazi per attività di manutenzione. Infine, il layout definitivo è anche frutto di scelte non basate esclusivamente su aspetti economici. Meglio un layout con un impianto in più oppure un layout con un impianto in meno ma meno problematiche di manutenzioni e manovre attorno agli impianti?
6. La fase implementativa
Chiaramente, terminato il progetto, si passa alla fase esecutiva con la sistemazione dei vari elementi all’interno del layout. Lavoro terminato e tutti a festeggiare? Beh, volendo essere onesti fino in fondo, occorrerà sicuramente fare qualche aggiustamento. Tenete in considerazione che la VSM di cui sopra di solito si basa su dati in parte noti, in parte dichiarati dai costruttori degli impianti o supposti. Così come le tempistiche legate al personale e loro competenze; potrebbe nascere l’esigenza di nuovi addetti. Nella pratica, avviato il nuovo stabilimento, possono nascere rallentamenti sui tempi ciclo, set-up non previsti, guasti, difettosità, etc. Magari abbiamo fatto qualche errore nel scegliere un determinato mezzo logistico o ci mancano alcuni software di gestione. Infine, occorre di solito “mettere a flusso” i prodotti stabilendo regole di material flow da implementare tramite aree ben definite per i materiali e loro quantità utilizzando le 5S e Kanban. Quindi? Non ripartiremo sicuramente da zero riprogettando il layout, ma sarà forse il caso di progettare una nuova VSM TO-BE e rianalizzare l’intero flusso. Si chiama Kaizen signore e signori!
C&A | Chiarini & Associati offre ai propri clienti servizi di progettazione di layout. Per ulteriori informazioni potete compilare questo form e richiedere un contatto.
