L'ingegneria di produzione è la disciplina meno affascinante di questo dominio e quella con più leva sul margine.
Il costo si decide a monte della fabbrica
Quando un prodotto è in produzione, la maggior parte del suo costo è già fissata. Il materiale è scelto, i processi sono selezionati, gli utensili esistono, la linea è disposta e il tempo di ciclo è quello che è.
Il miglioramento continuo lavora poi su ciò che resta, che è reale ma limitato.
La fabbrica può limare qualche punto percentuale. Le decisioni prese prima che la fabbrica esistesse fissano il numero a cui quelle percentuali si applicano.
Ecco perché la capacità di ingegneria di produzione è una questione commerciale più che tecnica, e perché le organizzazioni che la trattano come funzione di supporto invece che come input di progettazione la pagano su ogni unità che producono.
Cosa copre questa direzione
L'ambito: processi, impianti, pianificazione e costificazione, e come viene organizzata la produzione.
Quattro aree.
Processi di produzione. Lavorazione, formatura, giunzione, colata, stampaggio e finitura, e cosa ciascuno fa bene, costa e vincola.
Pianificazione di processo. Sequenziare le operazioni, selezionare gli impianti, specificare gli attrezzaggi e impostare i parametri.
Utensili e attrezzaggi. Progettare ciò che tiene e forma il pezzo, spesso il singolo sforzo ingegneristico più grande in un lancio di nuovo prodotto.
Ingegneria dei costi. Capire da dove viene il costo, stimarlo prima di impegnarsi, e individuare dove può essere rimosso.
Le quattro decisioni che fissano il costo
Specifiche, perché questa è una direzione che altrimenti resta vaga.
Selezione del processo. Se un pezzo viene lavorato, colato, stampato, formato o stampato in 3D determina la sua curva di costo rispetto al volume. Un processo più economico a cento pezzi è raramente il più economico a centomila, e la scelta viene spesso fatta a basso volume e mai rivista.
Specifica delle tolleranze. Le tolleranze guidano il costo in modo non lineare. Dimezzare una tolleranza può richiedere un processo diverso, una macchina diversa o un'operazione aggiuntiva. Il sovradimensionamento delle tolleranze è l'abitudine costosa più comune in ingegneria, e nasce dall'incertezza più che dal requisito, lo stesso punto che l'articolo sull'ingegneria meccanica fa dal lato della progettazione.
Strategia degli utensili. Gli stampi rigidi costano molto in anticipo e poco per pezzo; gli stampi flessibili invertono questo rapporto. Scegliere male per il volume e la durata reale del prodotto è un errore che non si può annullare una volta tagliato lo stampo.
Layout e flusso della linea. Come si muove il materiale determina il lavoro in corso, lo spazio a terra, il costo di movimentazione e il tempo di consegna. È qui che si incontrano la direzione lean e questa.
Perché progettazione e produzione litigano
La disfunzione organizzativa più coerente nella manifattura, ed è strutturale più che personale.
Gli obiettivi differiscono legittimamente. La progettazione viene misurata su funzione, peso, prestazioni e tempo di lancio sul mercato. La produzione viene misurata su costo, resa e tempistica. Entrambe fanno il proprio lavoro.
La sequenza è di solito sbagliata. La progettazione si conclude, poi si chiede alla produzione come realizzarla. A quel punto le decisioni costose sono già nel disegno, e il contributo della produzione arriva come obiezione invece che come contributo, motivo per cui viene ricevuto male.
Il ciclo di feedback è lento o assente. I problemi trovati in produzione raramente tornano ai progettisti in una forma che cambia il prossimo progetto, così gli stessi problemi si ripetono tra i prodotti.
Nessuna delle due parti ha la conoscenza dell'altra. Ai progettisti raramente viene insegnato quanto costano i processi. Gli ingegneri di produzione raramente vengono coinvolti abbastanza presto da influenzare qualcosa.
La soluzione non è un documento di processo. È l'alfabetizzazione produttiva tra i progettisti e l'alfabetizzazione progettuale tra gli ingegneri di produzione, un intervento formativo più che una riorganizzazione.
Dove si colloca nel dominio
Ingegneria di produzione è la prima delle dieci direzioni nel dominio Manifattura avanzata di Astra Trainer, che attraversa automazione e controllo industriale, Industria 4.0, lean e Six Sigma, additive, qualità e affidabilità, CAD/CAM e PLM, IoT industriale e gemelli digitali, supply chain e operazioni di produzione, e manutenzione e gestione degli asset.
Si abbina al dominio ingegneria e mondo costruito per la base meccanica, e a materiali avanzati, perché la selezione del processo e la selezione del materiale sono la stessa decisione vista da due lati. Le lezioni durano cinque minuti, così gli ingegneri le costruiscono intorno ai calendari di lancio. Puoi vedere le dieci direzioni qui.
I ruoli, nel dettaglio
Ingegneri di produzione. Pianificazione di processo, utensili e supporto alla produzione.
Ingegneri industriali. Studio del lavoro, layout, capacità e flusso. Occupazione prevista in crescita di circa l'11% entro il 2034.
Ingegneri degli utensili. Progettazione di attrezzaggi, maschere e stampi. Costantemente scarsi.
Ingegneri di processo per tecnologie specifiche come saldatura, stampaggio o lavorazione.
Ingegneri e stimatori di costo. Popolazione piccola, effetto diretto sul margine.
Ingegneri di lancio nuovo prodotto. Fanno da ponte tra progettazione e produzione, dove l'argomento sopra si risolve o non si risolve.
Programmatori CNC. Trasformano un progetto in istruzioni macchina, e più vicini all'ingegneria di produzione di quanto suggerisca il titolo.
Ingegneri di produzione che supportano la linea giorno per giorno.
Chi può essere formato per questo lavoro
Macchinisti e attrezzatori. La conversione più forte. Sanno cosa un processo può davvero tenere, quanto dura un attrezzaggio e perché un disegno è difficile, esattamente la conoscenza di cui ha bisogno la pianificazione di processo e che non si impara da un manuale.
Attrezzisti. Verso l'ingegneria degli utensili, dove il loro giudizio su cosa si può fare e come si usurerà è direttamente applicabile e genuinamente raro.
Supervisori di produzione. Sanno dove la linea perde davvero tempo, l'input di cui l'ingegneria industriale ha più bisogno.
Programmatori CNC. Un passo breve verso la pianificazione di processo e l'ingegneria di produzione.
Ingegneri meccanici. Hanno bisogno dei livelli di processo e di costo, che la formazione ingegneristica copre solo superficialmente.
Ispettori di qualità. Capiscono cosa va storto e quanto spesso, un input che alimenta il lavoro sulla capacità di processo.
Pericoli di macchinari e processi. Gli ambienti di produzione comportano rischi meccanici, termici, chimici e di pressione governati da regolamentazioni di sicurezza, con requisiti di protezione, isolamento energetico e competenza per compiti specifici. Alcuni processi comportano regimi aggiuntivi, tra cui fumi di saldatura, polveri respirabili e sostanze pericolose. La formazione costruisce comprensione ingegneristica e consapevolezza dei pericoli. Non conferisce autorizzazione al sito, competenza specifica per il compito o permesso a operare sugli impianti.
Cosa portare a casa
La maggior parte del costo del prodotto è impegnata prima che inizi la produzione, e il miglioramento continuo lavora sul resto.
Selezione del processo, tolleranze, strategia degli utensili e layout della linea sono le quattro decisioni che fissano il numero.
Progettazione e produzione litigano perché la sequenza mette il contributo della produzione dopo le decisioni costose, trasformando un contributo in un'obiezione.
La soluzione è l'alfabetizzazione reciproca più che un documento di processo, il che la rende un problema formativo con un ritorno chiaro.
E macchinisti, attrezzisti e supervisori detengono il giudizio pratico su cui gira questo ruolo. Sono la conversione che funziona.
Dove si decide davvero il costo di produzione?
Prima che inizi la produzione, nella selezione del processo, nella specifica delle tolleranze, nella strategia degli utensili e nel layout della linea. Il miglioramento continuo lavora su ciò che resta dopo quelle decisioni.
Perché il sovradimensionamento delle tolleranze è così costoso?
Perché le tolleranze guidano il costo in modo non lineare. Dimezzare una tolleranza può richiedere un processo diverso, una macchina diversa o un'operazione aggiuntiva, e le tolleranze strette sono spesso specificate per incertezza più che per requisito.
Perché progettazione e produzione entrano in conflitto?
I loro obiettivi differiscono legittimamente, e la sequenza abituale fa sì che la produzione venga consultata dopo che le decisioni costose sono già nel disegno, così il suo contributo arriva come obiezione invece che come apporto.
Chi si converte all'ingegneria di produzione?
Macchinisti e attrezzatori, che sanno cosa un processo può tenere e perché un disegno è difficile; attrezzisti verso l'ingegneria degli utensili; supervisori di produzione verso l'ingegneria industriale; e programmatori CNC verso la pianificazione di processo.
Dove si colloca questa direzione nel dominio?
Prima delle dieci direzioni nel dominio Manifattura avanzata di Astra Trainer, abbinata a ingegneria meccanica e materiali avanzati. Puoi vederle qui.