Ottimizzazione dei Movimenti Operai in Azienda Manifatturiera

Introduzione

L'ottimizzazione dei movimenti degli operai all'interno di un'azienda manifatturiera è un fattore cruciale per aumentare la produttività, ridurre i costi e migliorare la sicurezza sul lavoro. In un contesto industriale con circa 100 operai che si muovono costantemente tra i reparti, l'analisi e l'ottimizzazione dei loro spostamenti possono portare a significativi benefici. Questo report si propone di fornire una panoramica delle metodologie, tecnologie e best practice per raggiungere tale obiettivo.

Contesto Aziendale

Il focus è su un'azienda manifatturiera dell'interland milanese, che produce ed assembla apparecchiature speciali. L'azienda è costituita da un capannone di circa 50 x 70 metri, con all'interno disposti lungo i lati lunghi 20 banchi da lavoro di 1 x 5 metri ciascuno, disposti a pettine, per un totale di 40 banchi da lavoro. Gli operai si alternano ai banchi, e portano i semiassemblati al centro dove alcuni operai assemblano ed allestiscono per la spedizione i pezzi destinati ai clienti.

Ogni commessa prevede l'assemblaggio di pezzi su banchi diversi. Numerando i banchi da 1 a 40, ogni commessa potrebbe avere la sequenza di montaggio sui banchi 3 -> 5 -> 32 -> 14 -> 10 -> 7 -> 1 etc.; mentre un'altra commessa potrebbe avere un ordine di montaggio 32 -> 17 -> 18 -> 27 -> 15 -> 38 etc. Poiché le commesse vanno risolte in contemporanea, è necessario ottimizzare i movimenti delle sequenze sia per evitare che sullo stesso banco si svolgano in contemporanea commesse diverse, sia per evitare che nei movimenti tra un banco ed il successivo gli operai possano trovare degli ingorghi o, peggio, degli incidenti. Inoltre, se ogni ordine richiede 4 o 5 passaggi assemblativi diversi, considerando che il capannone è di 70 metri per 50, lo spazio/tempo di percorrenza può essere di alcune centinaia di metri. Questi due elementi di ritardo possono essere drasticamente migliorati con una programmazione delle commesse a monte del setting di lavoro, e con una progettazione del layout del tipo di lavorazione dei banchi fatta dall'AI. In alcuni casi lo stesso banco potrebbe essere clonato in posizioni migliori per l'ottimizzazione dei percorsi.

Obiettivo

L'obiettivo è di annullare i tempi morti in cui alcuni dei 100 operai rimangono in attesa di eseguire il proprio task, oltre a quello di diminuire i tempi di assemblaggio di ogni ordine.

Tecnologie Implementate

In questo progetto si prevede di dotare ogni operaio di un "gilet" dotato di i-beacon, un piccolo device della grandezza di un bottone, che consente ad una serie di rilevatori di posizionare ogni operaio ogni 3 secondi all'interno della struttura aziendale. Ogni beacon ha una targa digitale anonima che consente di tracciare i movimenti dell'operaio nascondendone l'identità. In fase di assegnazione di ogni beacon ad ogni persona potrà essere classificato il beacon come rappresentante di una determinata categoria: competenza, sesso, anzianità etc. classificando poi i dati per gruppi per una migliore analisi.

E' utile inoltre gestire le comunicazioni personali per indicare ad ogni operaio quale sarà il suo corretto compito (task) successivo e dove dovrà eseguirlo. A questo scopo la migliore indicazione è di un device indossabile, quali smartphone o smartnote, oggi reperibili a circa 10 euro ciascuno. In alternativa/ridondanza è utile posizionare dei monitor con le indicazioni, a mò di lista, di chi dovrà fare cosa.

E' previsto che, mano a mano che l'AI sia addestrata dai dati ricavati dai movimenti degli operai nelle fasi di assemblaggio, che la logistica di trasporto dei semiassemblati da un banco all'altro sia sostituita da piattaforme di carico leggero in autopilot.

Analisi dei Movimenti degli Operai

L'analisi dei movimenti degli operai è il primo passo per individuare inefficienze e sprechi di tempo. I sistemi produttivi sono oggi investiti da un processo di trasformazione che non tocca solo le funzioni tecnico-produttive, ma anche le regole competitive, le strategie di relazione in impresa, i rapporti tra produzione e consumo.

Metodologie di Analisi

Studio dei Tempi e Metodi: Derivato dagli studi di Frederick Taylor, questo approccio prevede l'analisi sistematica dei processi produttivi per individuare il metodo migliore e misurare i tempi necessari per ogni operazione. Questo consente di identificare eventuali colli di bottiglia e inefficienze nel flusso di lavoro.

Valutazione Ergonomica: Metodi come l'EAWS (European Assembly Work-Sheet) e il sistema Ergo-UAS permettono di valutare il sovraccarico biomeccanico degli operai durante i loro movimenti e le attività lavorative. L'obiettivo è individuare posture e movimenti che possono causare affaticamento o infortuni, e proporre soluzioni ergonomiche per migliorare le condizioni di lavoro e prevenire rischi. Esistono metodologie utili ad una valutazione più approfondita del rischio biomeccanico: alcuni software offrono una gamma completa dei metodi di analisi ergonomica, in alcuni casi con una ripresa ed analisi automatica della postura del lavoratore.

Tecnologie di Tracciamento e Raccolta Dati

Tecnologie di Tracciamento: Sistemi di tracciamento GPS, sensori di prossimità e video analisi possono essere utilizzati per raccogliere dati sui movimenti degli operai in tempo reale.

Software di Monitoraggio: Un software può quindi monitorare l'attività degli operai, raccogliere dati sui loro movimenti, sull'utilizzo delle applicazioni e sui tempi di lavoro. Questi dati possono essere analizzati per identificare percorsi inefficienti, tempi di inattività e aree di congestione.

Questionari e Interviste: Per raccogliere dati sulle esigenze e le preferenze degli operai, è possibile utilizzare questionari e interviste. Queste informazioni possono essere utili per progettare soluzioni di ottimizzazione che tengano conto delle esigenze dei lavoratori e migliorino la loro soddisfazione.

Privacy: È fondamentale considerare l'aspetto etico e la privacy dei lavoratori quando si implementano tecnologie di tracciamento. È importante informare gli operai sulle modalità di raccolta e utilizzo dei dati, garantendo la trasparenza e il rispetto della loro privacy.

Strategie di Ottimizzazione

Lean Management: Questa filosofia gestionale si concentra sulla riduzione degli sprechi e sul miglioramento continuo. Applicato ai movimenti degli operai, il Lean Management può portare all'eliminazione di spostamenti inutili, alla riduzione dei tempi di attesa e all'ottimizzazione del layout del reparto. Uno strumento Lean particolarmente utile per l'analisi dei movimenti degli operai è il Value Stream Mapping. Questo strumento permette di visualizzare e analizzare il flusso di materiali e lavoratori all'interno della fabbrica, identificando aree di spreco e opportunità di miglioramento.

Layout del Reparto: Una disposizione efficiente del reparto, con macchinari e postazioni di lavoro posizionate in modo strategico, può ridurre significativamente gli spostamenti degli operai e migliorare il flusso di lavoro. Ad esempio, posizionare le postazioni di lavoro in sequenza in base al flusso del processo produttivo può ridurre i tempi di spostamento e migliorare l'efficienza.

Standardizzazione dei Processi: La standardizzazione delle procedure e dei movimenti degli operai può contribuire a ridurre la variabilità e a migliorare l'efficienza. Definire procedure standard per i movimenti, come percorsi specifici per il trasporto di materiali o la movimentazione di attrezzature, può ridurre il rischio di errori e migliorare la prevedibilità del flusso di lavoro.

Tecnologia: L'utilizzo di tecnologie come carrelli elevatori automatici, robot collaborativi e sistemi di trasporto intelligenti può automatizzare alcuni movimenti degli operai e migliorare l'efficienza complessiva. Ad esempio, l'utilizzo di robot collaborativi per il trasporto di materiali tra le postazioni di lavoro può liberare gli operai da compiti ripetitivi e consentire loro di concentrarsi su attività a maggior valore aggiunto.

Da dove cominciare

Grazie all'utilizzo dell'AI, si possono raccogliere dati di flusso dei singoli operai in sincrono a determinati task aziendali. Quelli con le migliori performance possono essere usati come PAT (path & time flow) di riferimento rispetto a quelli degli altri operai. E' inoltre possibile lasciar ricavare dall'AI eventuali modifiche al PAT standard, a volte casuali, dovuti alla singola creatività, intelligenza ed istintività del singolo lavoratore. Va tenuto presente che un ambiente di lavoro con alcune decine di operai è un sistema entropico complesso, dove interagiscono compiti, obiettivi, task tattici, obiettivi strategici, risultati. L'entropia può essere definita proprio come la misura del grado di equilibrio raggiunto da un sistema in un dato momento. A ogni trasformazione del sistema che provoca un trasferimento di energia (ovviamente senza aggiungere altra energia dall'esterno), l'entropia aumenta, perché l'equilibrio può solo crescere.

Indicatori di Performance

Per valutare l'efficacia delle strategie di ottimizzazione implementate, è fondamentale monitorare specifici indicatori di performance.

Insight: È importante utilizzare gli indicatori di performance per monitorare i progressi e apportare eventuali modifiche alle strategie di ottimizzazione. Analizzare i dati raccolti dagli indicatori può aiutare a identificare nuove aree di miglioramento e a perfezionare le soluzioni implementate.

Benefici dell'Ottimizzazione

L'ottimizzazione dei movimenti degli operai può portare a numerosi benefici:

• Aumento della Produttività
• Riduzione dei Costi
• Miglioramento della Sicurezza
• Maggiore Soddisfazione dei Dipendenti

Tecnologia e Ottimizzazione dei Movimenti

Oltre alle tecnologie di tracciamento e ai software di monitoraggio menzionati in precedenza, è possibile utilizzare diverse soluzioni tecnologiche per migliorare l'efficienza dei movimenti:

Simulazione: Software di simulazione del traffico come SUMO (Simulation of Urban Mobility) possono essere utilizzati per simulare i movimenti degli operai come se fossero automobili, biciclette e pedoni del traffico cittadino. Questi software permettono di modellare il movimento di diversi tipi di agenti in un ambiente urbano, tenendo conto di fattori come la velocità, l'accelerazione, le interazioni tra gli agenti e la presenza di ostacoli i cui risultati possono essere utilizzati per informare le decisioni e ottimizzare il layout della fabbrica. Simulando diversi scenari e valutando l'impatto delle modifiche al layout, è possibile identificare i modelli di movimento degli operai più efficienti. È importante considerare i periodi di picco e le aree ad alta densità di traffico all'interno della fabbrica durante la simulazione. Inoltre, è possibile applicare la metodologia di stress test per simulare i movimenti degli operai in diverse condizioni e identificare potenziali colli di bottiglia o aree di congestione.

Studi su Utenti di Metropolitane: Lo studio dei flussi di persone in grandi metropolitane come quelle di Parigi, Londra e New York può fornire spunti interessanti per l'ottimizzazione dei movimenti degli operai. Questi studi analizzano il comportamento dei passeggeri, i flussi di persone nelle stazioni e sui treni, e l'efficienza del sistema di trasporto nel suo complesso.

I principi del flusso efficiente dei passeggeri nei sistemi metropolitani, come la riduzione al minimo dei tempi di trasferimento e l'ottimizzazione del layout delle piattaforme, possono essere applicati per migliorare il movimento degli operai all'interno di una fabbrica. Ad esempio, l'utilizzo di treni aperti, che consentono ai passeggeri di spostarsi liberamente tra le carrozze, può essere paragonato all'ottimizzazione del flusso di lavoro in una fabbrica, dove gli operai possono muoversi in modo fluido tra le diverse postazioni di lavoro. È importante considerare l'accessibilità economica, la sicurezza, l'accessibilità e l'affidabilità come standard globali per un trasporto di massa efficiente. Inoltre, comprendere e semplificare la navigazione dei lavoratori all'interno della fabbrica può migliorare l'efficienza. I modelli di previsione del flusso pedonale possono essere utilizzati per assistere gli operatori e i responsabili della gestione della città nel prendere decisioni in ambienti urbani. Allo stesso modo, questi modelli possono essere applicati per prevedere e gestire i flussi di lavoratori all'interno di una fabbrica.

Ulteriori aree di esplorazione

L'ottimizzazione dei movimenti degli operai in un'azienda manifatturiera è un processo complesso che richiede un'attenta analisi, la scelta delle strategie più adatte e un monitoraggio costante degli indicatori di performance. I benefici che ne derivano in termini di produttività, riduzione dei costi e miglioramento della sicurezza sul lavoro sono significativi e possono contribuire al successo dell'azienda.

Oltre all'analisi dei dati di quanto già indicato, suggeriamo l'esplorazione di ulteriori framework quali:

• L'implementazione di sistemi di gestione del flusso di lavoro in tempo reale.
• L'utilizzo di tecnologie di realtà aumentata per guidare i movimenti degli operai.
• Lo studio di nuovi modelli di organizzazione del lavoro che favoriscano l'efficienza dei movimenti.