Rilevazione, tracciatura e controllo: massima

Rilevazione, tracciatura e controllo:
massima produttività a basso costo
Le soluzioni TTC aiutano le aziende produttrici a tagliare i costi, ridurre gli scarti, automatizzare i
processi di produzione strategici e incrementare i ricavi, tutti elementi critici nel clima economico
attuale.
François Monette, Cogiscan Inc. e Matt Van Bogart, Microscan Systems, Inc.
Presentazione
Per sopravvivere e prosperare nel panorama economico attuale, le industrie di produzione leader nel
settore devono assemblare prodotti di alta qualità al più basso costo possibile. Il costo totale della
produzione deve tener conto dell’intero ciclo di vita di un prodotto, tra cui la garanzia, i richiami e le
riparazioni. I sistemi TTC (Track, Trace, and Control - rilevazione, tracciatura e controllo) sono un fattore
di successo essenziale per il raggiungimento di questi obiettivi strategici. Questi sistemi sono progettati
per ottenere l’impiego ottimale di materiali e risorse durante tutto il processo produttivo.
Innanzitutto, un sistema TTC fornisce visibilità in tempo reale di tutta la fase di lavorazione (WIP, work-inprogress) e dei materiali a livello di linea di produzione. In secondo luogo, un sistema TTC elimina il
rischio di errori umani associati alla gestione dei materiali e alla configurazione delle apparecchiature.
Infine, un sistema TTC fornisce una cronologia completa del ciclo di vita dei prodotti, in modo da
consentire una precisa risoluzione dei problemi e da ridurre al minimo il numero di prodotti che
potrebbero aver bisogno di un richiamo per l’eliminazione di un difetto.
Nella struttura dei costi dei prodotti con maggior numero di fasi di lavorazione, i materiali rappresentano il
50% del costo totale. Nel caso di prodotti complessi, come le schede di circuiti stampati elettronici, la
somma dei singoli componenti può rappresentare fino all’80% del costo del prodotto finito. Un buon
sistema TTC è in grado di eliminare tutti gli sprechi in termini di tempo e di materiali, consentendo fino al
10% di risparmio sul costo totale del prodotto, che incrementa direttamente la redditività dell’azienda.
Da una tipica analisi sul recupero di capitali per un buon sistema TTC si ottiene che i tempi di recupero
sono inferiori a un anno. In un settore produttivo fortemente competitivo a livello mondiale, si potrebbe
sostenere che il costo dell’opportunità associata a questo investimento si traduce semplicemente nella
capacità di rimanere nel giro di affari.
Rilevazione
Qualsiasi azienda ha bisogno di un certo grado di rilevazione (o tracking) in fase WIP a livello di linea di
produzione. In molti casi, ciò si ottiene con procedure riportate su moduli cartacei. Anche se può
funzionare, questo tipo di soluzione non è solitamente il più efficace. I dati sulla produzione non sono
disponibili in tempo reale. Inoltre, poiché i dati di base non sono digitalizzati, non si può realizzare alcun
tipo di analisi prestazionale o della qualità e/o ottenere record di tracciabilità.
La rilevazione automatizzata in fase di WIP fornisce visibilità in tempo reale di tutti gli ordinativi aperti a
livello di linea di produzione. Nella forma più semplice, ciò può essere ottenuto a livello di processo o di
ordine di lavoro semplicemente dalla scansione di un’etichetta con codice a barre sul documento di
trasporto con qualsiasi operazione. Il livello massimo di precisione può essere raggiunto tracciando
singole unità di produzione, se realizzate in serie, con simboli 1D o 2D o con etichette RFID.
Oltre al tracking di base dei prodotti, anche tutti i relativi materiali di produzione di uno specifico lavoro
possono essere identificati con etichette a codici a barre ID univoci o con etichette RFID. La scansione di
queste parti nel loro spostamento da un punto all’altro fornisce visibilità in tempo reale di tutti i materiali di
produzione all’interno e all’esterno della linea di assemblaggio. In alcuni impianti, una parte significativa
del tempo è impiegata ogni giorno nella ricerca di specifici componenti o sottoinsiemi. Tutti sanno che
sono da qualche parte, ma nessuno sa esattamente dove. Oltre al costo diretto in termini di risorse
umane, ha anche un impatto diretto sulla produttività. In alcuni casi, intere linee di assemblaggio restano
ferme mentre qualcuno prova a rintracciare la parte mancante. In altri casi, l’intera linea deve essere
convertita a un altro prodotto perché è impossibile individuare il materiale necessario ed occorre ordinare
altre parti. Ciò può equivalere a ore di produzione perse ed a consegne mancate.
Conoscere e controllare la posizione esatta di tutte le fasi WIP e dei materiali a livello di linea di
produzione dà adito a un livello di controllo più elevato dei parametri critici, come la consegna nei tempi
previsti, i costi e la qualità. Inoltre, una volta approntata l’infrastruttura per l’acquisizione dei dati, è
possibile implementare facilmente altre applicazioni software per ricavarne ulteriori vantaggi.
Tracciatura
L’argomento della tracciabilità non è sovente associato a uno specifico rendimento degli investimenti
(ROI), perché questa esigenza è dettata dal cliente finale, da uno specifico standard di settore oppure
dalla legislazione. In questi casi, un sistema di tracciabilità è un elemento imprescindibile per svolgere
un’attività commerciale.
Altre volte, la necessità della tracciabilità si basa su semplici considerazioni di ordine economico. Il costo
per rilevare un difetto si decuplica in ogni fase del ciclo di vita di un prodotto. Il costo effettivo per il
richiamo di un prodotto può essere sconcertante, senza nemmeno considerare il danno all’immagine e il
relativo impatto sulle vendite future. I casi documentati descritti di seguito illustrano quest’ultimo punto.
Caso di tracciabilità n. 1
Fu riscontrato che le batterie Sony inserite in alcuni laptop venduti da Dell, Hitachi, IBM, Lenovo, Toshiba
e Apple provocavano incendi. Furono interessati al problema 9,6 milioni di laptop e Sony spese
430 milioni di dollari per sostituire tutte le unità difettose. In questa circostanza, sia Sony sia tutte le
aziende OEM che utilizzavano le batterie Sony avrebbero potuto risparmiare milioni di dollari se avessero
avuto sistemi di tracciabilità migliori per rilevare in maniera più accurata le unità coinvolte.
Caso di tracciabilità n. 2
La Xbox 360 di Microsoft fu interessata da un diffuso guasto hardware segnalato da tre spie rosse
lampeggianti. Microsoft ha dichiarato di aver speso circa 1 miliardo di dollari per estendere le garanzie.
Caso di tracciabilità n. 3
Tylenol ha richiamato 31 milioni di flaconi di Tylenol al costo di ben oltre 100 milioni di dollari. La quota di
mercato del prodotto passò dal 37 al 7%.
Caso di tracciabilità n. 4
Bridgestone dichiarò una perdita straordinaria di 350 milioni di dollari dopo che la sua consociata
statunitense Firestone annunciò il richiamo di 6,5 milioni di pneumatici. Questo importo coprì solo il costo
effettivo del richiamo e non le potenziali cause civili o le perdite di ricavi. Il capitale azionario della società
calò del 24% in una settimana.
Considerando l’altissimo numero di variabili e di persone implicate nell’intera fase di assemblaggio di un
prodotto e del suo ciclo di vita, la probabilità che qualcosa vada storto è molto alta. Non è questione di
sapere se qualcosa andrà storto, ma quando potrebbe accedere e quanto gravi potrebbero essere le
conseguenze. Nel caso di un difetto serio del prodotto o di un problema di sicurezza, disporre di un
sistema di tracciabilità di base può ridurre il numero di prodotti da richiamare in termini di portata. Ad
alcuni piace paragonare il sistema di tracciabilità a una polizza assicurativa. È un piccolo investimento
che può fare un’enorme differenza quando qualcosa va storto.
Esistono diversi livelli di tracciabilità che possono essere raggiunti, dalla produzione in serie o per codice
di data fino alle unità prodotte in serie, e dal sito di produzione con sola data a informazioni complete su
processi e materiali. La sfida di ogni azienda produttrice è definire il livello più appropriato per la
situazione specifica. Diventa una questione di bilancio tra costi effettivi di acquisizione e conservazione
dei dati di tracciabilità e costi di un possibile richiamo.
In un tipico database cronologico TTC, è possibile stabilire esattamente quando e dove è stato realizzato
un prodotto difettoso semplicemente con la scansione del numero di serie. È inoltre possibile rintracciare
ogni singolo lotto di parti utilizzate per produrre una specifica unità. Se il difetto è relativo a una partita
difettosa di parti, è possibile identificare l’elenco di tutti i prodotti che sono stati realizzati con quelle parti
difettose. Di conseguenza, ogni richiamo di prodotto si riduce al minimo impatto possibile.
Il costo reale di un sistema di tracciabilità può essere di gran lunga inferiore a quanto previsto. Se la
tracciabilità viene considerata nel contesto di un sistema TTC completo, la tracciabilità completa a livello
di processi e materiali sarà un sottoprodotto naturale del sistema TTC.
Controllo
Il controllo della produzione è il terzo, ma non meno importante, aspetto critico del software TTC. La
parola “controllo” si riferisce a tutti gli aspetti della ricerca di errori o difetti. È certamente importante
ottenere la visibilità in tempo reale della fase WIP e dei materiali e poter tracciare i dati cronologici, ma è
perfino più importante realizzare innanzitutto il prodotto nella maniera corretta. Se il sistema TTC è
soprattutto concepito per la raccolta dei dati di tracciabilità, le funzioni di controllo faranno sì che gli
operatori utilizzino il prodotto e i materiali corretti e passino al database cronologico le informazioni di
produzione corrette con lo scanner, garantendo un’accuratezza al 100% dei dati di tracciabilità. Per
ridurre la possibilità di errori umani è possibile ricorrere anche all’ispezione automatizzata con
elaborazione elettronica delle immagini.
Nel caso della rilevazione in fase WIP dei prodotti, è logico e vantaggioso associare ciascun punto di
scansione a un percorso di assemblaggio predefinito. In questo caso, il software TTC confronterà lo stato
e la posizione attuali del prodotto con quelli in cui dovrebbe trovarsi. Verrà generato un allarme o un
avviso se il prodotto ha bypassato una delle fasi. Ulteriori informazioni relative ai prodotti, come i dati
sulla qualità o i risultati di ispezioni e test, possono essere registrate in maniera rapida ed efficace con la
scansione del prodotto da una fase di lavorazione all’altra.
Con il tracking di prodotti realizzati in serie, le informazioni di base sui tempi di ciclo possono diventare un
database efficace per monitorare l’efficienza operativa. È possibile confrontare informazioni in tempo
reale con risultati calcolati e perfino generare avvisi e allarmi quando i parametri di lavorazione scendono
al di sotto di una determinata soglia. Questo tipo di controllo porta a un migliore utilizzo dei macchinari e
all’efficacia complessiva delle apparecchiature (OEE).
Allo stesso modo, con il tracking dei materiali sulla linea di assemblaggio, il software TTC è in grado di
verificare che le parti corrette siano installate nel punto corretto per la realizzazione di uno specifico
prodotto. Anche in questo caso, possono essere generati avvisi e allarmi durante la preparazione iniziale
dei macchinari per eliminare il rischio di errori umani e il conseguente spreco di tempo e materiali. È
inoltre possibile abbinare al software TTC semafori spia o dispositivi di blocco fisico opzionali per fornire
avvisi sonori e visibili e per interrompere la linea di produzione in caso di errori critici.
Il tracking dei materiali all’interno e all’esterno della linea di assemblaggio permette anche le seguenti
applicazioni:
‐ Convalida offline delle impostazioni per accelerare la sostituzione
‐ e-Kanban per ordinare le parti prima del loro esaurimento
‐ Prenotazione dei materiali/gestione dei kit
‐ Tracking delle merci deperibili per evitare l’utilizzo di materiali scaduti
Ciò conduce a un utilizzo più efficiente dei materiali e al miglioramento nell’utilizzo dei macchinari e
dell’OEE.
Controllo a ciclo chiuso
L’automazione a livello di produzione previene gli errori eliminando il più possibile l’intervento umano.
Tale risultato può essere raggiunto nei sistemi TTC sostituendo i lettori di codici a barre portatili con lettori
a montaggio fisso integrati in macchine, stazioni di lavoro e nastri trasportatori. Diversi tipi di dispositivi di
blocco possono essere collegati ai lettori e al software TTC per interrompere il processo di assemblaggio
in caso di lettura errata oppure quando il prodotto è fuori sequenza. In alcuni casi, la sostituzione dei
codici a barre con etichette RFID può favorire l’acquisizione di dati e la verifica delle impostazioni in
maniera completamente autonoma. La tecnologia RFID è comunemente impiegata per creare sistemi
intelligenti in cui a pezzi diversi di componenti, ad attrezzature o a pallet vengono applicate delle etichette
e all’interno di macchinari vengono integrate strategicamente antenne e lettori RFID.
Vantaggi generali del TTC
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Riduce le operazioni di inventario
Riduce il rischio di costosi richiami di prodotti
Consente di identificare ed eliminare le strozzature
Consente di evitare le carenze di componenti
Migliora la qualità dei prodotti al primo passaggio e riduce i difetti
Riduce i tempi di consegna
Migliora la consegna nei tempi previsti
Aumenta la produttività e riduce al minimo i tempi di inattività delle linee
Riduce il costo della manodopera
Aumenta la precisione degli inventari e la visibilità
Elimina gli errori di composizione dei kit
Elimina gli errori di impostazione dei macchinari
Elimina le verifiche fisiche di inventario (cycle count)
Controlla e migliora il flusso dei materiali e del lavoro
Migliora la qualità
Vantaggi quantitativi del TTC
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Riduce i tempi del ciclo di produzione (35-45%) (1)
Riduce i tempi di consegna dalla produzione (30%) (1)
Riduce i tempi di cambio programma macchina/linea (50%) (2)
Riduce i tempi di inserimento dati (36-75%) (1)
Riduce i tempi di lavorazione (17-32%) (1)
Riduce il numero di moduli da compilare tra un turno e l’altro (56-67%) (1)
Riduce le operazioni di inventario (4-6%) (3)
Aumenta la qualità dei prodotti (+18%) (1)
Conclusioni
Un buon pacchetto software TTC deve essere altamente modulare e scalabile perché, nella maggior
parte dei casi, per le aziende produttrici è preferibile risolvere uno specifico problema implementando un
piccolo progetto in un breve intervallo di tempo. Solitamente, un progetto TTC mirato costa tra i 15mila e i
50mila dollari ed è implementato nel giro di pochi giorni, fornendo un ROI molto buono e un rapido
recupero dei capitali. Il sistema TTC di base può essere ampliato a fasi nel tempo, con maggiori vantaggi
e un migliore ROI in ciascuna fase.
Riferimenti
1. Rapporto internazionale MESA
2. Caso pratico della Positron, Cogiscan Inc.
3. Calcolo del recupero degli investimenti, Dynamic Systems Inc.
Altre fonti
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6.
Technology Fails: 8 Extreme Electronic Disasters, Computerworld, ottobre 2009
www.recalls.gov – Sito centralizzato sul richiamo di prodotti del Governo degli Stati Uniti
Recupero degli investimenti per il progetto WMS, Dynamic Systems Inc.
Rapporto internazionale MESA
Gestione dei materiali, Centro di profitti, Indian Institute of Materials Management
Relazione sui casi di successo dell’RFID nell’industria elettronica, Cogiscan Inc.