Layout di fabbrica: introduzione, panoramica completa e consigli pratici
Grazie a una pianificazione lungimirante, a una struttura organizzata e alla digitalizzazione end-to-end, il moderno layout dello stabilimento garantisce flussi di lavoro efficienti e processi produttivi ottimizzati.
Il layout di fabbrica è la disposizione di macchine, aree di lavoro, magazzini e altre strutture in un impianto di produzione. Un attento layout design di fabbrica è fondamentale per un flusso di lavoro efficiente e regolare e per ottimizzare i processi produttivi.
Introduzione – Layout di fabbrica
La layout design è di importanza cruciale nella costruzione di fabbriche. Infatti, qui si determinano la disposizione delle macchine e delle postazioni di lavoro, che hanno un’enorme influenza sulla produzione. Gli errori nel layout di fabbrica possono essere corretti a posteriori solo con grande sforzo. La digitalizzazione apre possibilità completamente nuove, con soluzioni software intelligenti per la progettazione del layout di fabbrica.
Il layout di fabbrica è un progetto in cui viene determinata la disposizione spaziale di macchine e sistemi in un impianto di produzione. Non si tratta solo di un uso ottimale dello spazio, ma anche di prendere in considerazione i rispettivi processi produttivi e le condizioni locali, che influenzano la manodopera e le commissioni sui materiali. Ciò è particolarmente importante quando si introducono nuove tecnologie o si ampliano le capacità produttive.
Un layout di fabbrica efficiente è molto importante, perché le decisioni prese in questo ambito spesso devono durare per molti anni. A causa degli elevati costi di investimento, è necessario prestare attenzione al layout design fin dalle prime fasi. Gli errori di pianificazione che si manifestano solo dopo la messa in funzione, spesso possono essere corretti solo con grande dispendio di denaro e di tempo, o forse non possono essere corretti affatto. Una pianificazione efficiente del layout dovrebbe essere l’obiettivo delle operazioni quotidiane, perché quanto più efficiente è la pianificazione degli impianti, tanto maggiore è la produttività delle macchine e del personale operativo.
La semplice elencazione delle attrezzature di produzione necessarie e del loro approvvigionamento non è più sufficiente. Al contrario, il moderno layout design deve mappare la produzione nel modo più dettagliato possibile. Oltre ai requisiti tecnici, è necessario prendere in considerazione anche le opinioni dei dipendenti interessati, e le loro esperienze con le soluzioni precedenti. Spesso si scopre che un layout di fabbrica che sembrava attraente sulla carta non risulta altrettanto efficiente nella pratica come si poteva pensare.
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Fondamenti della moderna pianificazione di fabbrica
Fasi importanti del processo di layout design:
- Analisi dei requisiti di produzione nel modo più preciso possibile
- Definizione di chiari obiettivi di produzione per i nuovi sistemi
- Identificazione delle risorse disponibili e dei vincoli che possono influenzare il layout dello stabilimento.
Analizzando i requisiti, il layout di fabbrica può concentrarsi sugli aspetti essenziali. Fin dall’inizio del layout design di produzione, è necessario dialogare con tutti i livelli decisionali e i colleghi coinvolti nell’azienda. Spesso è necessario cercare dei compromessi, poiché le idee potenziali di tutti i soggetti coinvolti non possono essere realizzate appieno. Piuttosto, il layout design dovrebbe contenere un concetto valido che soddisfi tutti i punti importanti e offra la migliore efficienza possibile per i processi di produzione e di lavoro. Ciò è reso più difficile dalla crescente complessità dei problemi derivanti dai requisiti dell’Industria 4.0.
L’importanza di obiettivi chiari è spesso sottovalutata nella pianificazione olistica del layout. Eppure è la base per la progettazione del layout di fabbrica. A seconda di come vengono definiti gli obiettivi, gli approcci possono variare notevolmente. Ad esempio, se si vogliono ridurre i costi e i tempi di produzione, è necessario considerare altri fattori rispetto alla riorganizzazione o all’espansione dei sistemi per migliorare la flessibilità. Anche i tempi di inattività dovuti alla manutenzione necessaria sono fortemente influenzati dal layout.
Quali fattori influenzano in modo significativo il layout dello stabilimento?
Anche se il layout precedente ha dato buoni risultati, un cambiamento nei processi e nelle sequenze di produzione può rendere necessaria una riprogettazione. In particolare, l’introduzione di nuove tecnologie e la sostituzione di vecchi macchinari sono una buona occasione per ripensare il layout di fabbrica in generale. La razionalizzazione dei processi è quasi sempre un aspetto importante. La progressiva automazione è solitamente associata a una riduzione del personale operativo. In cambio, i processi diventano più semplici ed efficienti per il personale rimanente. Un attento layout design di produzione è essenziale per il successo di questa operazione.
La riduzione dei costi e l’aumento dell’efficienza sono motivi importanti per riprogettare il layout dello stabilimento. Tuttavia, anche il miglioramento dell’adattabilità attraverso una maggiore flessibilità gioca un ruolo importante. Un rapido adattamento alle mutevoli condizioni di mercato è spesso cruciale per la sopravvivenza della stessa azienda. Le variazioni della domanda, soprattutto a breve termine (ad esempio, a causa di alcuni eventi come pandemie, colli di bottiglia nella fornitura di materie prime, ecc . Grazie a una progettazione intelligente della fabbrica, i picchi e le flessioni dell’attività possono essere meglio ammortizzati e ridimensionati in base alla domanda.
Un buon layout design dovrebbe sempre migliorare l’ergonomia e la sicurezza sul lavoro in azienda. In ultima analisi, ciò va a vantaggio della produttività e dell’efficienza dell’azienda. In particolare, quando si pianificano i layout in produzione, i requisiti ergonomici e le norme di sicurezza sul lavoro, a volte non vengono considerati affatto o solo in modo inadeguato. Anche in questo caso, migliore è il layout design, minori sono le modifiche da apportare in seguito.
Layout design dello stabilimento
Il layout design di una fabbrica si svolge in diverse fasi, le cosiddette fasi di progetto. Queste possono essere suddivise grossomodo in
- Gestione del progetto per lo sviluppo di obiettivi di produzione e altri requisiti
- Preparazione al processo di pianificazione
- Definizione del progetto strutturale
- Progettazione del layout della produzione
Il processo di progettazione del layout è suddiviso nelle seguenti aree:
- Pianificazione approssimativa
- Pianificazione ideale
- Pianificazione reale
- Pianificazione dettagliata del layout
La pianificazione approssimativa viene utilizzata per determinare la pianificazione ideale del layout. In questa fase si determinano, ad esempio, i requisiti di spazio e la disposizione ideale nel layout successivo. Poiché questa pianificazione ideale è solitamente limitata da alcuni fattori (ad esempio, le norme di sicurezza e salute, la protezione antincendio, le caratteristiche dell’edificio, ecc), spesso vengono create diverse varianti della pianificazione reale per esaminare le diverse priorità e riconoscere gli obiettivi in conflitto. La fase finale è la pianificazione dettagliata, in cui vengono riuniti i requisiti più importanti e i compromessi possibili.
I requisiti tipici che possono portare a obiettivi contrastanti sono, ad esempio
- Struttura modulare del layout design di produzione
- Semplificazione del trasporto dei materiali (riduzione dei tempi di trasporto)
- Predisposizione possibile per i requisiti futuri
- Collegamento all’infrastruttura aziendale
- Canali di comunicazione
- Esclusione dei trasporti di materiali in opposizione
- Distanze ridotte per i dipendenti
- Migliore ergonomia
- Sicurezza sul lavoro
- Aspetti ambientali
Tutte queste (e altre) specifiche vengono ottimizzate nell’ambito della pianificazione dettagliata del layout e incorporate nel progetto finale (o eliminate) a seconda della priorità. Si raccomanda vivamente un processo decisionale trasparente con relativa comunicazione tra le parti interessate dell’azienda.
Soluzioni software per il layout di fabbrica
Molte aziende utilizzano ancora schizzi e bozze in 2D per creare un layout di fabbrica. Tuttavia, i modelli 3D sono consigliati per una migliore visualizzazione, soprattutto per quanto riguarda gli errori di pianificazione e le successive esigenze quotidiane. A seconda del software utilizzato, i layout non solo possono essere visualizzati in tre dimensioni, ma possono anche essere controllati in modo realistico nella realtà virtuale, utilizzando la tecnologia appropriata. Ciò significa che i requisiti possono essere finalizzati in modo più rapido ed efficiente. L’inclusione di fattori interattivi e interdisciplinari, in particolare, è troppo spesso trascurata nelle piccole e medie imprese. La mancanza di questo preziosissimo contributo da parte della forza lavoro riduce il potenziale di ottimizzazione e inibisce anche la disponibilità ad accettare cambiamenti nei processi aziendali.
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Un buon software di progettazione di layout non deve solo includere la creazione di modelli 2D e 3D, ma anche la conversione di piani 2D esistenti in una pianificazione tridimensionale del layout con modelli virtuali. Molti programmi CAD svolgono già questa funzione.
Progettare un layout di fabbrica: con il pacchetto iniziale è possibile avviare e realizzare rapidamente i propri progetti.
- Elementi operativi intuitivi
- Video tutorial e assistenza online con corsi di formazione opzionali
- Buona scalabilità del layout di fabbrica grazie all’ottimizzazione delle prestazioni del software
- Supporto durante l’intero processo di pianificazione del progetto (ad esempio, preparazione della proposta, opzioni di presentazione, pianificazione dettagliata e documentazione).
Le funzioni di base per la creazione di modelli 2D e 3D sono simili a quelle dei software CAD standard. Tuttavia, sono necessari ulteriori elementi per creare un layout di fabbrica ottimizzato. Si comincia con una libreria di oggetti specifici per l’applicazione che contiene elementi comuni per la pianificazione della fabbrica. Ciò significa che è necessario creare un numero molto inferiore di oggetti. Dovrebbe essere possibile ottimizzare il layout design per la produzione su base individuale e specifica del settore. Inoltre, l’automazione di alcune funzioni rappresenta un importante valore aggiunto nell’utilizzo di un software specializzato per i layout di fabbrica, rispetto a un software CAD convenzionale.
Layout di fabbrica con macchinari, sistemi di trasporto materiali, edifici e molto altro ancora in un unico software. Approfittate dei numerosi vantaggi, delle funzionalità presenti e di un supporto tecnico di qualità.
Procedure collaudate per la creazione di layout di fabbrica efficienti
La ragione principale della creazione di layout digitali risiede nei diversi vantaggi che questo approccio comporta:
- Tempi di ciclo e di lavorazione più brevi nella fabbricazione dei prodotti
- Maggiore velocità di produzione complessiva
- Utilizzo ottimale dello spazio
- Visualizzazione dei processi produttivi
- Riduzione dei costi e massimizzazione dei profitti
Il tempo di ciclo è il tempo di produzione di un prodotto specifico. Include tutte le fasi del processo per il completamento di un prodotto finale. L’ottimizzazione di tutti i processi porta a un aumento complessivo della velocità di produzione. Ciò si ottiene, ad esempio, accorciando le distanze per i dipendenti, installando uno stabilimento più vicino al magazzino o ottimizzando il trasporto dei materiali. In generale, l’utilizzo dello spazio dovrebbe essere sempre ottimizzato, poiché il costo del terreno e dello spazio edificato è un fattore importante nel calcolo dei costi. Più efficiente è il layout, meglio è. Il software di pianificazione non solo facilita il posizionamento di macchine e sistemi, ma può anche aiutare (a seconda del software) a utilizzare lo spazio disponibile in modo efficiente. È comprensibile che la visualizzazione sullo schermo sia più facile ed economica rispetto al riposizionamento di macchine reali nel capannone. Considerando tutti questi vantaggi, un buon layout di fabbrica porta quasi sempre automaticamente a una riduzione dei costi e contribuisce quindi a massimizzare i profitti.
Se un’azienda vuole creare una nuova linea di produzione, è consigliabile creare un layout di fabbrica che comprenda una simulazione completa. Questa può essere effettuata utilizzando un software appositamente progettato per la simulazione. La simulazione tiene conto dei parametri di prestazione effettivi e delle dimensioni corrette dei futuri impianti di produzione. Di solito vengono create diverse versioni del layout per determinare la disposizione ottimale delle attrezzature di produzione. Alla fine, è possibile ridurre gli errori, aumentare la capacità produttiva (riducendo al contempo lo spazio necessario) e accelerare notevolmente la messa in funzione dell’impianto successivo. A breve termine, si può ottenere una riduzione dei costi di progetto; a lungo termine, i costi di manodopera e di produzione si riducono grazie all’aumento dell’efficienza.
Durante l’intero progetto, il layout dello stabilimento può essere adattato e ottimizzato in base alle nuove scoperte e alle eventuali nuove esigenze. Tuttavia, il layout dello stabilimento si basa principalmente su un’attenta registrazione dei requisiti dell’azienda. Prima di pianificare il layout, è quindi necessario fare un inventario per comprendere le peculiarità dell’azienda. È fondamentale avviare un dialogo con i dipendenti dell’azienda su questioni quali lo spazio necessario (e disponibile), l’acquisizione delle macchine desiderate e i relativi processi di lavoro.
Sfide speciali nel layout design delle fabbriche
Determinare le giuste capacità è in realtà una sfida importante in ogni settore di un’azienda. Nella produzione, la pianificazione è particolarmente complessa, in quanto non si deve tenere conto solo della crescita precedente, ma anche delle previsioni future. La pianificazione delle capacità non è una scienza esatta, poiché molti fattori non possono essere previsti. L’esperienza è utile, ma può oscurare la visione dei cambiamenti necessari. Massima flessibilità e lungimiranza sono quindi essenziali per il corretto dimensionamento del layout di fabbrica.
Ciò che oggi è lo stato dell’arte, domani potrebbe essere irrimediabilmente superato. L’entità dell’incertezza tecnologica dipende in larga misura dalla specifica attività industriale. Mentre in alcune aziende non è cambiato quasi nulla nella produzione per decenni, in altri settori il progresso tecnologico può portare a sconvolgimenti rivoluzionari che rendono completamente obsoleti i piani e le certezze precedenti.
Quando si parla di pianificazione di fabbrica, il budget disponibile pone dei limiti naturali. Tuttavia, il raggiungimento di tali limiti dipende in larga misura dall’efficienza della gestione dei costi. Un uso efficiente delle risorse nel layout design di fabbrica può aiutare a evitare errori. Dopo tutto, se un impianto è già in funzione, correggere gli errori di pianificazione può essere molto costoso e complicato. Anche per questo motivo la simulazione del layout di fabbrica in un modello 3D, che a prima vista sembra complesso, è spesso l’approccio più sensato.
Il migliore layout design di produzione può diventare obsoleto da un giorno all’altro, se si verifica una carenza di manodopera qualificata. Un alto livello di malattia, un elevato volume di ordini o la fuoriuscita di dipendenti esperti possono porre alle aziende il problema di una forte carenza di personale. La capacità di reagire in modo flessibile è fondamentale fin dalla fase di pianificazione. Una parte dei costi può essere assorbita modificando le capacità produttive o aumentando l’automazione. Se questa flessibilità non è prevista nel layout design, la carenza di manodopera qualificata può, nel peggiore dei casi, portare a un blocco totale della produzione, con conseguenti danni per l’azienda.
Errori comuni nella pianificazione dei layout di fabbrica
I fattori già citati in merito all’orientamento flessibile e moderno degli impianti di produzione sono tra gli errori più comuni commessi nel layout design. Chi non è in grado di reagire in modo flessibile alle nuove sfide lascia il campo alla concorrenza. In casi estremi, questo può persino mettere a rischio la sopravvivenza di un’azienda.
Sia la sicurezza sul lavoro che la sicurezza degli impianti produttivi rispetto ai rischi ambientali sono aspetti molto importanti al giorno d’oggi, e trascurarli può avere conseguenze costose e spiacevoli. Ad esempio, il mancato rispetto delle normative vigenti nella stesura del layout di uno stabilimento non solo mette a rischio la sicurezza del personale e dell’ambiente, ma può anche avere ripercussioni sul successo dell’azienda.
Un’attenta analisi dei processi produttivi è un prerequisito fondamentale per il successo del layout design. Inoltre, se i processi non sono registrati o lo sono solo in modo incompleto, la simulazione del successivo impianto di fabbrica, per quanto buona, non è davvero significativa. La mancanza di attenzione nell’analisi dei processi produttivi si paga quasi sempre nella pratica.
Tendenze future nel layout design per la produzione e la fabbricazione
Ci sono sempre nuove tendenze e sviluppi, ma non sempre si dimostrano stabili. Anche la capacità di distinguere le mode a breve termine dalle vere tendenze future sarà decisiva, per il successo dei futuri impianti di produzione nell’ambito della pianificazione della fabbrica. La parola d’ordine dell’Industria 4.0 è di grande importanza. Alcune delle tendenze più interessanti, con il maggiore impatto potenziale sul layout design, saranno probabilmente le seguenti.
Nell’Industria 4.0, il mondo reale e quello virtuale si stanno fondendo. Grazie alla stampa 3D, molti prodotti possono già essere prodotti virtualmente on-demand senza la necessità di grandi scorte. L’integrazione del mondo IT nel mondo pratico degli impianti di produzione non deve essere trascurata, nemmeno per quanto riguarda il layout design, poiché in futuro tutti i settori dell’industria saranno digitalizzati e collegati in rete.
L’uso dell’intelligenza artificiale (IA) è un tema molto interessante. Emergono continuamente nuove opportunità in cui l’IA può contribuire a ottimizzare la produzione o la logistica. L’IA viene già utilizzata in molti settori in cui l’interazione umana non è più assolutamente necessaria o è inefficiente. Esistono nuove possibilità anche per il layout design di una fabbrica. È ipotizzabile, ad esempio, che l’intelligenza artificiale trovi più rapidamente il risultato ottimale, creando il perfetto equilibrio tra utilizzo dello spazio e requisiti specifici dell’azienda. Probabilmente l’intelligenza artificiale sarà anche in grado di eseguire autonomamente le fasi di progettazione standardizzate durante il processo di pianificazione, consentendo ai progettisti di concentrarsi sulle sfide principali. L’intelligenza artificiale dovrebbe essere vista come un ulteriore strumento di progettazione: così come l’introduzione dei programmi CAD o l’invenzione di Internet, funzionano come un’estensione delle strutture esistenti.
Gli aspetti della protezione del clima, della sostenibilità e della tutela dell’ambiente in generale giocano già un ruolo decisivo per molti consumatori nella scelta dei prodotti. Le aziende che trascurano questo aspetto avranno prima o poi un problema di immagine. Molte aziende non sono ancora consapevoli dell’importanza della sostenibilità. Quando si progettano nuovi stabilimenti e impianti di produzione, tuttavia, è possibile prestare maggiore attenzione a questi fattori fin dall’inizio. Infatti, anche i requisiti e le normative legali in questi settori sono destinati ad aumentare. È quindi consigliabile concentrarsi sulla sostenibilità e sulla tutela dell’ambiente fin dalla prima bozza di layout di uno stabilimento.
Sintesi e sguardo al futuro
Il layout design delle fabbriche oggi si basa su aspetti completamente diversi rispetto a 20 anni fa. La pianificazione tradizionale con disegni tecnici su carta ha da tempo lasciato il posto ai moderni sistemi CAD per la creazione di layout di fabbrica bidimensionali e tridimensionali. I vantaggi sono evidenti: la pianificazione virtuale consente di modificare facilmente i parametri che influiscono sulla pianificazione generale. Questo non solo facilita l’implementazione di innovazioni o modifiche concettuali, ma consente anche di sperimentarle senza costi aggiuntivi, prima che la prima macchina venga effettivamente installata in loco. È possibile anche la simulazione di processi produttivi complessi, a condizione che sia disponibile un database realistico e sufficiente.
- I layout di fabbrica digitali possono essere creati in tempi relativamente brevi nella fase di progettazione di massima.
- Le regolazioni sono possibili in qualsiasi momento.
- Si possono prendere in considerazione molti pareri e requisiti diversi.
- il layout ottimale può essere simulato in ogni dettaglio.
- Una buona layout design consente di ridurre i costi grazie a una maggiore efficienza.
- Un layout di fabbrica digitale aiuta a massimizzare i profitti.
- Maggiore flessibilità per gli sviluppi attuali e futuri.
Il passo dal tavolo da disegno bidimensionale al mondo digitale è già stato fatto grazie ai potenti sistemi CAD. Già oggi è possibile creare con uno sforzo relativamente ridotto buoni layout di fabbrica, che prima non potevano essere facilmente visualizzati su carta a causa della loro complessità. I progressi della realtà virtuale, in particolare, stanno rendendo la visualizzazione 3D sempre più importante. Inoltre, sono previsti ulteriori sviluppi nel corso della messa in rete del mondo produttivo reale e digitale nell’ambito dell’Industria 4.0. Oltre a cambiamenti come la riduzione delle grandi fabbriche a favore di piccole strutture di produzione on-demand, anche l’ulteriore sviluppo dell’intelligenza artificiale avrà probabilmente un grande impatto su questo settore.
In fase di riprogettazione o riorganizzazione degli impianti di produzione, nessuna azienda dovrebbe rinunciare alla creazione di un layout di fabbrica ottimale. Questo vale soprattutto per le piccole e medie imprese, per le quali gli errori di pianificazione possono essere sinonimo di costi devastanti. Un software potente, con le relative competenze professionali e un eccellente supporto online, è particolarmente importante per gli imprenditori inesperti. Anche la comunicazione interna con coloro che sono direttamente interessati dalle modifiche al layout di fabbrica è essenziale per il successo di una moderna pianificazione di fabbrica.
Conclusione
Un layout di fabbrica efficiente è un fattore di successo fondamentale per le aziende di produzione. La pianificazione intelligente, l’organizzazione e la digitalizzazione non solo ottimizzano i processi di lavoro, ma aumentano anche la competitività in modo sostenibile. Con le moderne soluzioni software, il layout design sta diventando uno strumento fondamentale per una pianificazione di successo della fabbrica nell’era dell’Industria 4.0.
Il layout di fabbrica è una pianta 2D o 3D di uno stabilimento. Si riferisce alla disposizione spaziale di macchine, aree di lavoro, magazzini e altre strutture in un impianto di produzione. L’obiettivo è garantire un flusso di lavoro efficiente e processi produttivi ottimizzati fin dalla fase di progettazione.
I layout di fabbrica tradizionali sono spesso rigidi e adattati a processi produttivi specifici. I layout moderni sono più flessibili per adattarsi alle mutevoli esigenze e spesso integrano tecnologie digitali.
Le tecnologie digitali come i modelli 3D, il controllo delle collisioni e i concetti di Industria 4.0 svolgono un ruolo cruciale nei moderni layout di fabbrica. Consentono una pianificazione precisa, la visualizzazione e l’ottimizzazione dei processi produttivi.
Sì, esistono soluzioni software specializzate per il layout design, come M4 PLANT. Si va dal software CAD con funzionalità 3D a strumenti dedicati e personalizzati in base ai requisiti della pianificazione di fabbrica.
Il software 3D per il layout di fabbrica offre funzioni speciali per la visualizzazione degli ambienti di produzione e permette una visualizzazione realistica dei processi di lavoro. I normali software CAD sono spesso più generici.