Dopo la sconfitta nella guerra del Pacifico, i giapponesi ritennero che il Giappone fosse un Paese con risorse limitate e che quindi dovesse evitare ad ogni costo gli sprechi. A quel tempo, la produzione non era aiutata da un controllo computerizzato del flusso di materiali. A questo punto Toyota sviluppò KANBAN, che fu introdotto nel 1962 per garantire il flusso di materiale agli impianti di assemblaggio delle autovetture con un impiego minimo di risorse. Da allora, KANBAN si è dimostrato uno strumento eccellente per ridurre lo spreco di risorse e ottimizzare il flusso di materiali.
Ci sono diverse ragioni per essere coinvolti in KANBAN. Esistono criteri sia fattuali che emotivi. Questi criteri possono essere classificati quando si definiscono gli obiettivi per il suo utilizzo e si nota che un motivo non soddisfa l’obiettivo. I motivi per cui ci si avvicina a KANBAN includono:
- Forza di razionalizzare
- Controllo semplificato per molte applicazioni
- Le dipendenze vengono mostrate chiaramente al fornitore
- Kanban è moderno
- Kanban riduce le scorte
- Scoprire i punti deboli nel flusso dei materiali
Dopo la decisione di utilizzare KANBAN, è necessario definire gli obiettivi (nel vero senso della parola: derivati dagli obiettivi dell’azienda). Questa definizione è necessaria, tra l’altro, per determinare se le azioni per migliorare le operazioni sono ragionevoli o meno. Gli obiettivi devono essere quantificati e resi misurabili.
- Riduzione dei tempi di consegna (ad es. a x giorni)
- Riduzione dell’inventario (ad es. riduzione del capitale di x $)
- Riduzione degli scarti e delle rilavorazioni (ad es. dell’x %)
- Semplificazione dell’organizzazione (ad es. ridurre le fasi di produzione dell’x %)
- Aumentare la flessibilità (ad es. produzione entro x giorni dall’ordine del cliente)
Cosa distingue KANBAN dall’MRP?
KANBAN si distingue per alcuni elementi importanti dai meccanismi di pianificazione e controllo della produzione (MRP) comunemente utilizzati a livello centrale, creati nel 1900 in un ambiente orientato al taylorismo. In questo ambiente tutti i compiti di pianificazione e controllo sono assunti dai dipartimenti centrali.
Figura 1: Controllo centrale della produzione con buffer Kanban
In questo caso, la pianificazione della produzione si basa spesso sulle previsioni di vendita. Un obiettivo importante è quello di ottenere un elevato utilizzo della capacità produttiva. Questo porta a lotti di grandi dimensioni e a lunghi tempi di lavorazione. Inoltre, la pianificazione e l’operatività non sono perfettamente collegate, per cui le decisioni di programmazione sono spesso in contrasto con la realtà operativa o con le esigenze dei clienti, con il risultato di una programmazione spesso sbagliata. I reparti operativi (come l’officina) non sono autosufficienti, non possono pianificare e controllare le proprie attività. Le complesse interazioni tra gli elementi del controllo della produzione comportano un’enorme spesa di coordinamento, che non può essere gestita da funzioni centralizzate.
Figura 2: Principio bring o push
Con la pianificazione e il controllo centralizzati della produzione, il principio push è collegato. Ciò significa che un ordine viene suddiviso dal reparto di pianificazione della produzione in diversi piccoli ordini per spingerli attraverso il processo di produzione. Le attività di produzione non vengono avviate dal riconoscimento della domanda del prodotto, ma dalla definizione di un piano di produzione indipendente dall’esterno, basato sulle vendite previste.
Caratteristiche dei sistemi MRP tradizionali
- Centralizzazione
- Separazione tra pianificazione e attività
- Orientamento alla capacità
- Orientato al feedback (MES)
- Orientamento su funzioni con un gran numero di interfacce
- Alta complessità
- Elevato sforzo di controllo
Impatto
- Un enorme lavoro in corso (WIP)
- Lunghi tempi di consegna e lotti di grandi dimensioni (lotti)
- Bassa affidabilità delle consegne
- Scarti nei processi di produzione e programmazione
- Mancanza di attenzione al cliente
- Bassa flessibilità
Il principio del sistema KANBAN è semplice: L’operazione a valle prende solo il pezzo richiesto nella quantità e nel momento richiesti (principio del just-in-time) dall’operazione precedente. L’obiettivo è semplificare la comunicazione grazie a un’identificazione univoca che ci dice cosa sarà necessario e in quale quantità.
Figura 3: Esempio di scheda Kanban (creata da IKS)
Quando il materiale è utilizzato, e solo allora, il fornitore riceve un segnale per la consegna di nuovo materiale. Questa richiesta è indicata da un KANBAN (in giapponese “scheda” o “foglietto“), che viene generalmente trasportato insieme ai pezzi. Dopo la rimozione dell’ultimo pezzo dalla scatola (a volte quando viene preso il primo pezzo) il KANBAN viene restituito per ottenere la consegna successiva.
Esistono regole rigide per quanto riguarda la produzione, in particolare la regola che i pezzi devono essere prodotti solo quando un KANBAN crea un segnale di produzione e che è possibile consegnare solo pezzi buoni al 100%. In questo modo, il controllo orientato alle scadenze dei metodi convenzionali viene sostituito dal controllo orientato alla domanda di KANBAN.
Sono possibili variazioni di tutti i tipi, perché il KANBAN deve essere adattato ai processi aziendali. A causa della necessità di adattare il metodo a una varietà di requisiti e di assicurare un miglioramento continuo del sistema, sono stati creati diversi tipi di KANBAN. Già nel 1980 in Giappone esistevano diversi tipi di Kanban:
- Materiale KANBAN (SHIKAKE KANBAN) per la produzione e la fornitura di attrezzature che vengono restituite dopo l’apertura di un contenitore.
- Segnale KANBAN (SHINGO KANBAN) per un materiale KANBAN che viene restituito ma solo dopo che è stata utilizzata una certa quantità di parti di un contenitore.
- KANBAN di trasporto (HIKITORI KANBAN), un segnale per spostare determinati materiali da un luogo di stoccaggio a un altro luogo di stoccaggio definito (in officina).
- KANBAN limitato (Gentei KANBAN), un KANBAN materiale che diventa non valido dopo una certa quantità di produzione.
Nel frattempo, esistono molte varianti, a seconda della filosofia dell’utente. I componenti essenziali utilizzano pannelli patch, i cosiddetti pannelli KANBAN, per supportare un altro metodo del Toyota Production System: la gestione tramite visualizzazione. I KANBAN sono disposti su un pannello per avere una visione d’insieme del flusso di materiale e per individuare rapidamente eventuali problemi. Per il sequenziamento dovuto a problemi di tempo di allestimento, vengono introdotti pannelli simili. KANBAN può essere utilizzato anche senza scheda cartacea, ad esempio quando il contenitore stesso può essere utilizzato come KANBAN. Le posizioni di stoccaggio definite per i contenitori di trasporto e altri tipi di gestione tramite visualizzazione consentono di vedere facilmente il flusso di materiale.
L’eliminazione degli sprechi si ottiene indirettamente quando KANBAN limita le scorte di materiale e si adatta alla domanda effettiva. Abbiamo quindi uno strumento per identificare le possibilità di riduzione delle scorte e migliorare il flusso dei materiali.
Se si verifica un problema, cercarne la causa. È quindi possibile aumentare temporaneamente le scorte aumentando il numero di KANBAN, quindi eliminare la causa del problema e ridurre nuovamente le scorte. Di conseguenza, è possibile creare un miglioramento continuo del flusso di materiale.
Le cause dei problemi di produzione sono molteplici, come ad esempio:
- lunghi tempi di allestimento,
- problemi di qualità e scarti,
- velocità di produzione sbilanciata,
- elevato sforzo di elaborazione,
- bassa capacità,
- sequenza confusa,
- ecc.
È opportuno considerare quanto sia economico risolvere un problema. È stato dimostrato che i problemi spesso identificati possono essere eliminati con misure incredibilmente semplici.
Se non si interviene, la produzione si autogestisce e si controlla grazie ai loop di KANBAN. Grazie a questi elementi chiave, KANBAN è stato sperimentato con successo anche in tempi di sistemi di gestione delle risorse aziendali ad alto costo.
Prerequisiti
I prerequisiti per l’utilizzo di KANBAN sono diversi. Essi derivano da obiettivi diversi. La maggior parte delle persone concorda sul fatto che sia molto adatto alla produzione di massa. Per quanto riguarda l’applicabilità al CTO (Configured To Order), ci sono già pareri discordanti. Ma anche nelle produzioni di piccoli lotti viene utilizzato in modo efficiente, se si è disposti a intraprendere azioni per migliorare il flusso dei materiali.
I nuovi processi KANBAN creano automaticamente nuovi requisiti per l’ambiente. Il soddisfacimento di questi requisiti può diventare un obiettivo dell’utilizzo di KANBAN o un supporto per il raggiungimento degli obiettivi.
Naturalmente,
- attrezzature di produzione flessibili,
- tempi di attività,
- consegne senza difetti,
- l’accettazione dell’inattività del personale e delle attrezzature,
- disciplina,
- analisi delle cause degli errori e loro rapida eliminazione
- gestione visiva
- pragmatismo
sostenere il successo dell’uso di KANBAN.
Inoltre, sono utili accordi interni tra le singole fasi di produzione e i fornitori esterni, anche se l’accordo può essere ridotto alla dichiarazione che entro un determinato periodo il prodotto deve essere collocato in uno spazio definito con una quantità del 100% e una qualità perfetta.
Introduzione di Kanban
Se all’interno di un’azienda non è stata fatta alcuna esperienza con KANBAN, è consigliabile iniziare con un progetto pilota. Questo dovrebbe riguardare un’area di produzione (più o meno) indipendente, con un carico di produzione molto stabile, con almeno tre fasi di produzione e un numero ridotto di fornitori.
Sono necessari i seguenti passaggi:
- Controllare le dimensioni del lotto
- Controllare il contenitore e l’attrezzatura di trasporto
- Determinazione del livello di inventario (WIP) tra le postazioni di lavoro
- Creazione del modello
La dimensione ideale del lotto è “uno”. In realtà, lotti di dimensioni più elevate sono un’attività normale. La determinazione della dimensione del lotto mediante la formula di Andler fornisce quasi sempre un valore significativamente superiore alla dimensione effettiva del lotto economico. Non tiene conto del fatto che ci sono diverse parti che determinano la sequenza dei processi di set-up e questo richiede un buffer per ogni variazione del prodotto. Pertanto, con il metodo di Andler si ottiene solo un sub-ottimale, ma non l’optimum per l’intero ciclo dell’ordine. Esistono metodologie che considerano la gamma di pezzi previsti.
La soluzione più semplice per l’introduzione del Kanban consiste nel rilevare le dimensioni dei lotti esistenti e ridurle passo dopo passo. Lo stesso vale per i contenitori di trasporto e le scorte tampone.
Per stimare le scorte di sicurezza necessarie, è necessario determinare il tempo di consegna. Questo tempo di consegna deve essere esteso dal tempo di reazione e dal possibile tempo di trasporto. Questo tempo di trasporto deve tenere conto della durata effettiva del trasporto e non del classico tempo di transizione tra le commesse della lista di lavoro, che include le scorte al piano.
Per garantire una sicurezza di approvvigionamento ottimale, il secondo passo consiste nel determinare la domanda che si verifica durante il lead-time di rifornimento. Questo fabbisogno corrisponde alla copertura dell’inventario richiesto per il lead-time, più un inventario aggiuntivo per coprire eventi imprevisti e problemi. L’inventario necessario, il numero di KANBAN, si basa infine sulla dimensione del lotto e sulla scorta di sicurezza.
Esistono altri metodi per determinare l’inventario necessario, ad esempio
Inventario = domanda [pz. / ora] * (intervallo di acquisto [ore / lotto] + tempo di trasporto [ora] + tempo di produzione [ora / lotto]) * fattore di sicurezza,
mentre il fattore di sicurezza per una buona configurazione tende a uno.
L’obiettivo è solitamente quello di ridurre questo inventario. Ciò può essere ottenuto riducendo il numero di KANBAN durante lo sfruttamento del processo. Di conseguenza, è necessario valutare l’accuratezza di questi parametri.
Per determinare il numero di Kanban esiste una semplice formula:
Numero = Inventario / Quantità per contenitore
Una volta definito il sistema KANBAN, segue l’implementazione vera e propria, che viene qui descritta brevemente.
Il primo passo è la formazione dei dipendenti e l’assegnazione di una persona responsabile del funzionamento del sistema (“KANBAN Navigator”). L’obiettivo di questa formazione non è solo la padronanza di un’organizzazione gestita da KANBAN, ma anche il coinvolgimento attivo dei dipendenti nel processo decisionale e nel miglioramento continuo.
Ciò richiede anche che il management dia maggiori responsabilità ai propri dipendenti. Il manager ideale in questo modello ha una funzione consultiva e non istruttiva.
Poi si devono creare le interfacce con altri settori e con i sistemi informativi esistenti.
Il passo successivo è la progettazione dei layout. Questo include i vialetti, i parcheggi e le scaffalature, l’acquisto di attrezzature come i contenitori, i supporti per attaccare la tessera KANBAN e il design delle tessere KANBAN.
Quando tutto è pronto, il vecchio sistema deve essere fermato e le parti esistenti devono essere reimballate. Poi può iniziare il controllo con KANBAN. Questo include l’eliminazione dei punti deboli nel flusso dei materiali che sono stati identificati da KANBAN. Questo include l’eliminazione dei punti deboli nel flusso di materiale che sono stati identificati da KANBAN.
Sfide
KANBAN, se applicato correttamente, influisce sui cambiamenti del comportamento umano e dei processi.
Il flusso di informazioni cambia radicalmente rispetto ai processi convenzionali di controllo della produzione. Non è più necessario sapere in dettaglio quando il fornitore fornirà i componenti, perché la fornitura di materiale è molto continua. Ma è interessante sapere quando il cliente ha bisogno dei pezzi che si devono consegnare. Quindi, la consapevolezza è che tutte le attività sono focalizzate sul cliente. Senza una raccolta dati integrata, la direzione non ha una visione d’insieme dell’affidabilità del singolo fornitore, a meno che non sia il supporto di un sofisticato Management by Visualisation a mostrarlo.
Gli ordini di lavoro con assegnazione di risorse e date programmate sono omessi o hanno un ruolo minore. Questa proprietà supporta il ripensamento richiesto. Le attività non si concentrano più sull’output del posto di lavoro, ma solo sulla copertura della domanda. Pertanto, l’attenzione si sposta dallo stoccaggio del prodotto finito alla materia prima.
All’inizio dell’introduzione, è normale avere alcuni problemi legati a tempi di allestimento troppo lunghi, a disturbi che ostacolano il flusso dei materiali o ad altri problemi non previsti in questa fase. Questa fase richiede un aumento delle attività e i rischi possono essere ridotti attraverso un’attenta pianificazione. In questa fase si rischia che i benefici di Kanban non siano ottimali perché si è raggiunto uno stato sufficiente e stabile.
Per il rodaggio e l’uscita dei prodotti, i dettagli devono essere osservati con attenzione. Con un’elevata produzione interna, anche un lungo lead-time del KANBAN deve essere pianificato con attenzione. D’altra parte, al momento dell’uscita di un prodotto, c’è il rischio che in tutte le fasi della produzione esista un inventario di KANBAN non più necessari. Anche per queste situazioni è necessario definire le azioni necessarie.
È opportuno creare una funzionalità di monitoraggio e controllo che includa il team di dipendenti responsabile del sistema KANBAN. Questo team controlla (tra le altre cose) il rispetto delle regole KANBAN (ad esempio, la produzione si basa solo su un segnale KANBAN), lo stoccaggio dei contenitori di trasporto in siti definiti, ecc. Ha anche il compito di identificare i punti deboli e di eliminarne le cause, di monitorare le scorte, i tempi di consegna e le carenze, di correggerli se necessario e di avviare e sostenere attività di miglioramento continuo.
Per questi compiti, è necessario sviluppare un sistema informativo adeguato. I moderni sistemi informativi KANBAN (come IKS) hanno già integrato queste caratteristiche.
La produzione di piccole quantità di un prodotto è possibile, ma richiede l’uso di ausili organizzativi separati, ad esempio il KANBAN limitato, che viene utilizzato solo fino al raggiungimento di una quantità definita.
Le modifiche al prodotto o ai metodi di produzione richiedono un ulteriore supporto e un monitoraggio separato dei cicli KANBAN. Anche in questo caso, il lavoro può essere semplificato da un sistema informativo KANBAN.
L’integrazione dei sistemi informativi esistenti, come la raccolta dei dati in officina, la gestione dell’inventario, il controllo qualità, il controllo tecnico e altri processi simili basati su sistemi di acquisizione dati, può diventare critica senza i sistemi informativi KANBAN perché la raccolta dei dati è ridotta.
Allo stesso modo, i KPI non sono disponibili se non si introducono sistemi di raccolta dati collegati al sistema KANBAN.
Supporto informatico tramite i sistemi informativi Kanban
Grazie all’uso di anelli di controllo autonomi, il sistema KANBAN generalmente non richiede l’uso di sistemi informatici. Un sistema KANBAN di questo tipo è anche chiamato “KANBAN manuale”. In ambienti KANBAN semplici, lo sforzo per la manutenzione dei loop KANBAN è basso e l’intero sistema può essere gestito facilmente. Con l’aumento del numero di loop KANBAN e di variazioni, a volte si raggiunge una complessità in cui l’intero sistema diventa ingestibile, difficile da mantenere manualmente e poco trasparente.
In pratica, i seguenti motivi suggeriscono un supporto informatico:
Gestione del sistema KANBAN
Una funzione di base del software del sistema KANBAN è l’accesso rapido e semplice ai dati anagrafici KANBAN (ad esempio, elenco dei pezzi, unità di produzione, luoghi di stoccaggio, tipi di contenitori, ecc. Utilizzando questi dati, i circuiti fisici KANBAN e il flusso di materiale sono rappresentati nel sistema.
La stampa facile e veloce delle carte KANBAN e una chiara reportistica riducono drasticamente le attività manuali.
Monitoraggio della disponibilità attuale dei materiali e degli ordini KANBAN
La manutenzione di KANBAN necessita di una panoramica rapida e completa dell’intera situazione reale di KANBAN (ad esempio, l’inventario dei materiali).
Un sistema elettronico di supporto KANBAN può visualizzare lo stato dei contenitori (ad esempio, pieni, vuoti, in trasporto, ecc.) con filtri di selezione (il cosiddetto “monitoraggio KANBAN”). Ciò garantisce un’elevata trasparenza del “Work in Process” (WIP). Se questa trasparenza non è disponibile, spesso viene utilizzata una scorta di sicurezza più elevata, come richiesto.
Miglioramento del flusso di informazioni
Un sistema KANBAN supportato dall’IT contribuirà a ridurre i tempi di consegna. I segnali KANBAN vengono inviati direttamente ai fornitori interni ed esterni (ad esempio, inviando una copia della carta KANBAN quando un KANBAN viene scansionato su VUOTO). L’uso delle tecnologie Internet per fornire informazioni KANBAN “online e in tempo reale” offre un grande potenziale.
Processo decisionale attraverso la visualizzazione degli ordini KANBAN
Con un forte decentramento aumenta il rischio di perdere la visione d’insieme. Ad esempio, un pianificatore della produzione ottiene solo un sub-ottimale ottimizzando l’utilizzo della capacità, perché questo approccio potrebbe non essere nell’interesse olistico degli ordini dei clienti, soprattutto sulle macchine con collo di bottiglia.
In questo caso, un pannello KANBAN elettronico (“e-KANBAN Board”) che visualizza il portafoglio ordini diventa un importante strumento di supporto.
La visualizzazione delle priorità, ad esempio la sequenza degli ordini KANBAN, supporta il personale di produzione e aiuta a decidere l’ordine dei lavori. Soprattutto con la programmazione dinamica KANBAN delle linee di produzione, delle singole macchine, ecc. i quadri KANBAN elettronici offrono vantaggi significativi rispetto ai quadri KANBAN manuali.
Tracciamento del dimensionamento di KANBAN in caso di fluttuazioni della domanda
In caso di domanda fluttuante, a volte è necessario regolare il numero di KANBAN. Nei sistemi manuali, questo viene spesso fatto con una scorta di sicurezza più alta, definita per i picchi di domanda. Ciò è contrario al principio di evitare gli sprechi. Un
Il sistema e-KANBAN offre diversi modi per supportare la regolazione rapida e semplice dei livelli KANBAN. Il sistema dovrebbe inoltre supportare l’inserimento e l’eliminazione delle carte KANBAN nell’intero processo per ridurre il più possibile le attività manuali che richiedono tempo.
Sistema di allarme rapido per i livelli critici delle scorte e i ritardi nelle consegne
L’obiettivo di ridurre i livelli di inventario aumenta il rischio di carenza di materiale in caso di problemi. Per prevenire tali situazioni, è necessario un sistema di allerta precoce che consenta di visualizzare immediatamente le situazioni critiche e di attuare le azioni necessarie o cambiare le priorità. Le carenze di magazzino e i ritardi nelle consegne possono essere rilevati in modo così semplice.
Analisi delle prestazioni di KANBAN
L’analisi delle prestazioni logistiche e dei livelli di inventario è molto importante per identificare i problemi, i punti deboli, le tendenze e soprattutto il potenziale di miglioramento.
Un sistema e-KANBAN rileva rapidamente le deviazioni nel processo (ad esempio, mancato rispetto dei tempi di consegna, livelli di inventario elevati e costanti, ecc.
Controllo degli accordi con i fornitori
Nel dimensionamento del sistema KANBAN, il lead-time è molto importante. È uno dei parametri per il calcolo del numero di schede KANBAN. Il numero di KANBAN dipende quindi dal lead-time. Per garantire la qualità degli accordi di consegna, il lead-time deve essere misurato.
Questo dovrebbe essere possibile in due modi: La qualità del lead-time su un periodo storico più lungo, nonché il lead-time relativo alle consegne attuali. Ciò consentirà di valutare il fornitore sotto l’aspetto delle prestazioni di consegna.
Integrazione in ambienti di sistema esistenti
L’integrazione nei sistemi ERP/MRP esistenti gioca un ruolo importante nell’utilizzo dei moduli software KANBAN. Il processo definito deve evitare la ridondanza dei dati e supportare le transazioni dei materiali dal sistema elettronico KANBAN al sistema ERP/MRP. Ciò è utile, ad esempio, per registrare i KANBAN ricevuti nei contratti quadro dei fornitori o per attualizzare i dati di inventario nel sistema host.
Sistema Kanban integrato (IKS)
Da molti anni, un sistema software che soddisfa tutti questi requisiti è offerto da manufactus GmbH, con sede a Starnberg (Germania).
Il Sistema Kanban Integrato – IKS implementa i cosiddetti “processi KANBAN elettronici” ed è un sistema software appositamente progettato per supportare gli ambienti KANBAN. IKS può essere utilizzato da solo o integrato in un’infrastruttura IT esistente.
Figura 4: Processo di base di e-Kanban
IKS si basa sul tracciamento dei movimenti KANBAN tramite lettore di codici a barre o RFID. In base al processo di scansione, le informazioni importanti del sistema KANBAN possono essere visualizzate e analizzate da diversi moduli software.
Il cliente può utilizzare il principio KANBAN in tutti i settori possibili.
IKS supporta i processi KANBAN verso fornitori esterni (“Supplier KANBAN”), altre sedi aziendali (“Inter-company KANBAN”), impianti di produzione (“Production KANBAN”), aree di approvvigionamento centrali come magazzini di materie prime (“Transport KANBAN”) o magazzini di prodotti finiti (“finished goods KANBAN”).
Figura 5: Tipi di Kanban supportati da IKS
Grazie alla struttura modulare del sistema IKS, i clienti possono progettare il loro sistema KANBAN in modo molto flessibile.
Figura 6: Moduli e pacchetti IKS
IKS è utilizzato da aziende di diversi settori, ma tutte hanno una cosa in comune:
Tutti utilizzano KANBAN per controllare il flusso di materiale!
Figura 7: Alcuni clienti di manufactus
manufactus GmbH in collaborazione con il sig. Helmuth Gienke
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