terza parte - Università degli Studi di Trieste

Università degli Studi di Trieste – a.a. 2009-2010
Impianti industriali
Utilizzazione superficiale
• Si definisce modulo unitario il più piccolo elemento che,
replicato, consente di ottenere l’intera area di stoccaggio
del magazzino.
• Per ciascuno dei tipi di magazzino visti si può calcolare il
numero di UdC che si possono stoccare per modulo e
quindi il n°di UdC per m 2 (pallet/m2).
• Data la potenzialità ricettiva richiesta, si può quindi
dimensionare l’area operativa di stoccaggio necessaria
per quel tipo di magazzino.
Magazzini industriali
1
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Impianti industriali
Modulo unitario
l
superficie del modulo
unitario (a+2w)l
w
Magazzini industriali
a
2
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Impianti industriali
• Magazzino a scaffali bifronti con carrelli a forche
retrattili
Dati di progetto:
–
–
–
–
dimensioni UdC:
dimensioni posto pallet
ampiezza corridoio
altezza max presa forche
800mm x 1200mm x 1200 mm
900mm x 1250mm x 1400 mm
3,00m
6500mm
• Dimensioni del modulo unitario in pianta:
0,90x(1,25x2+3,00) = 4,95m2
Magazzini industriali
3
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• Numero di livelli di stoccaggio
int[6,50/1,40]+1 = 4+1 = 5
• Altezza totale della scaffalatura:
1,40x4+1,20 = 6,80m
• Numero di pallet per modulo: 10
• Utilizzazione superficiale:
10 (pp/mod)
2
UtS =
=
2,02
(pp/m
)
2
4,95 (m /mod)
Magazzini industriali
4
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Impianti industriali
• Magazzino a scaffali bifronti con carrelli trilaterali
Dati di progetto:
–
–
–
–
dimensioni UdC:
dimensioni posto pallet
ampiezza corridoio
altezza max presa forche
800mm x 1200mm x 1200 mm
900mm x 1250mm x 1400 mm
1,80m
11700mm
• Dimensioni del modulo unitario in pianta:
0,90x(1,25x2+1,80) = 3,87m2
Magazzini industriali
5
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• Numero di livelli di stoccaggio
int[11,70/1,40]+1 = 8+1 = 9
• Altezza totale della scaffalatura:
1,40x8+1,20 = 12,40m
• Numero di pallet per modulo: 18
• Utilizzazione superficiale:
18 (pp/mod)
2
UtS =
=
4,65
(pp/m
)
2
3,87 (m /mod)
Magazzini industriali
6
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Impianti industriali
Disposizione delle UdC
• Una valutazione che bisogna fare è se disporre le UdC
secondo il modello A (lato corto pallet di fronte) o
secondo il modello B (lato lungo pallet di fronte).
l
disposizione A
w
a
w'
disposizione B
l'
Magazzini industriali
a'
7
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• Magazzino servito da carrelli trilaterali
Dati di progetto:
– dimensioni in pianta UdC:
– ampiezza corridoio
– franchi
800mm x 1200mm
1,70m
100mm per lato ortogonale al corr.
50mm per lato parallelo al corridoio
• Dimensioni del modulo unitario in pianta:
SMOD(A) = 1,00x(1,30x2+1,70) = 4,30m2
SMOD(B) = 1,40x(0,90x2+1,70) = 4,90m2
• Si ha un incremento del 14% passando da A a B.
Magazzini industriali
8
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Impianti industriali
• Magazzino con scaffalature bifronti e carrelli a forche
retrattili
Dati di progetto:
– dimensioni in pianta UdC:
– ampiezza corridoio
– franchi
800mm x 1200mm
3,00m (A) – 2,60 (B)
100mm per lato ortogonale al corr.
50mm per lato parallelo al corridoio
• Dimensioni del modulo unitario in pianta:
SMOD(A) = 1,00x(1,30x2+3,00) = 5,60m2
SMOD(B) = 1,40x(0,90x2+2,60) = 6,16m2
• Si ha un incremento del 10% passando da A a B.
Magazzini industriali
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Impianti industriali
Indici di prestazione
Indice di rotazione (IR)
(flusso in uscita)i
IRi =
(giacenza media) i
∀ prodotto i
• Rappresenta il numero di volte che, nell’intervallo di
tempo considerato, le scorte ruotano a magazzino.
• Ad esempio, se l’intervallo è l’anno solare e l’indice
risultante è 12, significa che il magazzino, per l’articolo
considerato, si rinnova 12 volte nell’anno (in pratica si è
in presenza di una scorta media di un mese).
Magazzini industriali
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Impianti industriali
• Tanto più basso è IR, tanto maggiore è il tempo di
permanenza nel magazzino e, conseguentemente, il
costo del suo mantenimento a scorta.
• Può essere calcolato sul numero pezzi (a quantità) per
prodotto o prodotti omogenei.
• Può essere calcolato a valore per prodotti non
omogenei.
• Esempio
unità di i vendute nell’anno:
giacenza media di i nell’anno:
IRquantità
Magazzini industriali
40.000
5.000
40.000
=
=8
5.000
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Impianti industriali
Indice di movimentazione (IM)
• Con riferimento ad un prodotto i e ad un periodo di
tempo T, (IM)i,T è pari al n° di UdC di tipo i movimentate
nel periodo T.
• Corrisponde al numero di prelievi che possono
comunque interessare anche UdC non complete (per
operazioni di picking).
• Poiché nel calcolo si tiene conto di eventuali riprese
della stessa UdC all’interno del magazzino, esso può
non coincidere col flusso in uscita dei prodotti.
Magazzini industriali
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Indice di accesso (IA)
( IM )i
 accessi 
IAi =


(n° di celle dedicate)i  T ⋅ celle 
∀ prodotto i
• Corrisponde al numero medio di accessi ad un singolo
vano in un periodo di tempo fissato.
• Risulta proporzionale alla probabilità che un accesso
generico sia riferito al vano preso in considerazione.
• Esso è numericamente uguale a IRi solo nel caso in cui
un sistema di stoccaggio preveda solo movimentazioni di
UdC intere e che le celle dedicate siano pari alla
giacenza media del prodotto considerato.
Magazzini industriali
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Impianti industriali
Selettività
bassa
alto
alta
- live storage
- catasta
- drive-in
- automatizzati
-scaffali mobili
- scaffalature
servite da carrelli a
forche
Indice di
accesso
basso
Magazzini industriali
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Impianti industriali
• Nel caso di magazzini automatizzati, quando siano
state definite la potenzialità ricettiva e la potenzialità
di movimentazione, rimane definito, a parità di
gestione operativa, un IA ideale:
esso è quello in grado di saturare le due potenzialità
contemporaneamente.
• Se
–
–
–
–
l’allocazione di UdC di dimensioni uniformi è casuale,
la potenzialità di movimentazione = 120(pallet/h)
la potenzialità ricettiva = 13500 (pp)
il magazzino operi su 2 turni/giorno per 20
giorni/mese, si ha:
Magazzini industriali
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IAideale
Impianti industriali
 1 
120 ⋅ 16
 1 
 1 
=
= 0,124 
= 2,84 
= 34,1



13500
giorno
mese
anno





• Fissate la potenzialità ricettiva e di movimentazione il
sistema è in grado di garantire 34 rotazioni/anno.
• Se i prodotti stoccati avessero una rotazione media
superiore (ad es. 36 rot./anno), il sistema potrebbe
garantire la rotazione di
120 ⋅ 16 ⋅ 20 ⋅ 12
= 12800
36
postazioni pallet all’anno.
• I prodotti saturerebbero quindi la potenzialità di
movimentazione del sistema prima di quella ricettiva.
Magazzini industriali
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Impianti industriali
Layout ottimo per magazzini tradizionali
• Si considerano due tipologie di layout:
– longitudinale, con i corridoi a servizio delle
scaffalature disposti perpendicolarmente al fronte del
magazzino;
– trasversale, con i corridoi disposti parallelamente alla
zona di carico/scarico del magazzino.
I/O
Magazzini industriali
I/O
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Impianti industriali
• Nel primo i carrelli hanno una maggiore varietà di
percorsi ed evitano così il forzato passaggio per il
corridoio centrale e quindi eventuali problemi di
congestione del traffico se operano molti carrelli
contemporaneamente.
• Nel secondo caso, a parità di UdC contenute viene
sfruttata meglio l’area disponibile (supposta di forma
rettangolare) in quanto non prevede corridoi di
collegamento lungo il lato più lungo.
• I due tipi di layout sono in pratica equivalenti: la scelta si
effettua analizzando quale dei due si adatta meglio ai
vincoli dimensionali del fabbricato.
Magazzini industriali
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Impianti industriali
• Se non si considera alcun vincolo dimensionale, la
geometria ottimale è quella che riduce la percorrenza
attesa dei carrelli per la movimentazione delle UdC.
• Ipotesi:
– il magazzino ha pianta rettangolare, con fronte U e
profondità V, di superficie A=U·V;
– il punto di input/output delle unità di carico è posizionato
centralmente sul fronte del magazzino;
– ci sia equiprobabilità di accesso ai vani;
– le UdC sono movimentate mediante cicli semplici (ad ogni
immissione o prelievo sono imputate tutte le manovre
necessarie, non sono previsti cicli combinati con
immissione e prelievo).
Magazzini industriali
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Impianti industriali
• Sia r la percorrenza attesa per ciascuna UdC
corrispondente a due cicli semplici (somma di due viaggi
di andata e due viaggi di ritorno).
• Il percorso medio totale è dato dalla somma del percorso
lungo il fronte del magazzino per accedere al corridoio
desiderato e del percorso lungo il corridoio per accedere
al vano (layout longitudinale).
• L’ipotesi di equiprobabilità di accesso ai vani
(distribuzione uniforme di probabilità degli accessi)
semplifica il calcolo:
il valor medio del percorso, in entrambi i casi, è la media
aritmetica tra percorso massimo e percorso minimo.
Magazzini industriali
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Impianti industriali
• Il segmento percorso dal carrello lungo il fronte del
magazzino misura mediamente U/4, mentre il segmento
percorso perpendicolarmente al fronte del magazzino
misura in media V/2.
U
V
V/2
I/O
Magazzini industriali
U/4
21
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• Si ottiene:
Impianti industriali
r = 4(U 4 + V 2 ) = U + 2V
ed essendo A=U·V:
r = U + 2( A U )
• La percorrenza attesa risulta minimizzata (a parità di
area occupata) se
2A
dr
= 0 ⇒1− 2 = 0 ⇒U = 2A
dU
U
A
A U
V= =
=
2 2
U
Magazzini industriali
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Impianti industriali
• Il risultato finale è quindi: U=2V
• Il risultato ottenuto è valido sia per layout di tipo
longitudinale sia per layout di tipo trasversale:
confrontando queste due configurazioni, si nota che non
cambiano le due componenti di percorso ma solamente
la sequenza con cui vengono percorse.
Magazzini industriali
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Impianti industriali
• Nel caso di posizioni diverse del punto I/O si ha:
1,5
Punto I/O uniformemente distribuito nel
fronte U
1
andata attesa:
rapporto ottimale:
U/3 + V/2
U=1,5V
I/O
1
Punto I/O nel vertice del fronte U
1
andata attesa:
rapporto ottimale:
U/2 + V/2
U=V
I/O
Magazzini industriali
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Impianti industriali
Esempio: scelta magazzino
• Gestione di circa 6500 Euro-pallet.
• Sono possibili tre soluzioni che prevedono diversi tipi di
magazzino in locazione a lotti minimi di 2500m2.
• Opzione A: magazzino a scaffalature tradizionale
–
–
–
–
altezza utile edificio: 7,5m
canone annuo di locazione 50€/m2
3 europallet per vano con altezza max 1,5m
carrelli a montante retrattile con larghezza min corridoio 2,6m e
altezza max di sollevamento forche 5,5m
Magazzini industriali
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Impianti industriali
• Opzione B: magazzino intensivo a scaffali alti
–
–
–
–
altezza utile edificio: 12,5m
canone annuo di locazione 61€/m2
3 europallet per vano con altezza max 1,5m
carrelli trilaterali con larghezza min corridoio 1,7m e altezza max
di sollevamento forche 11m
• Opzione C: magazzino con mensole tipo “drive-in”
–
–
–
–
–
altezza utile edificio: 5,5m
canone annuo di locazione 45€/m2
5 colonne di europallet per vano
larghezza corridoio 3,5m
massimo 3 livelli di pallet
Magazzini industriali
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• Per ogni lotto si terrà conto di un’area riservata alle
operazioni di allestimento ordini e spedizione.
Si ipotizza di riservare una percentuale costante pari al 20%.
• Si dovrà calcolare l’area relativa a ciascun modulo
tenuto conto di un franco di 100mm per le soluzioni A e
B tra pallet adiacenti, tra pallet e montante e di un
ingombro di 100mm per i montanti.
• Successivamente si calcolerà il numero di livelli per ogni
modulo; per le soluzioni A e B:


altezza utile

Nl = int 
 altezza UdC + franchi + spessore corrente 
Magazzini industriali
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Impianti industriali
• Si può ipotizzare un franco tra pallet e corrente di
150mm e uno spessore del corrente pari a 100mm.
• Si otterrà così il numero di pallet per modulo:
n. pallet/mod ulo = n. livelli × n. fronti × n. pallet/van o
• Si può poi calcolare UtS:
n. pp/mod
UtS =
superficie modulo
• Si consiglia di verificare se il mezzo di trasporto interno
impiegato è in grado di raggiungere l’altezza dell’ultimo
pallet.
Magazzini industriali
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Impianti industriali
Soluzione A
Lunghezza: 0,1+1,2+2,6+1,2+0,1=5,2m
Larghezza: 0,1×4+0,8×3+0,1=2,9m
Magazzini industriali
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Impianti industriali
• Area di stoccaggio del modulo unitario:
5,2 × 2,9 = 15,08 m2
7,5


Nl = int 
 = 4 livelli
 1,5 + 0,15 + 0,1 
• Verifica. Essendo il primo livello sul piano di calpestio,
tenuto conto degli ulteriori tre livelli di pallet (pari a
1,75×3 m) e dello spessore dell’ultimo corrente (0,1m) si
ha che l’altezza totale da raggiungere è
5,35m < 5,5m (altezza max di sollevamento forche)
Magazzini industriali
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Impianti industriali
• Calcolo di UtS:
n. pallet/mod ulo = 4 livelli × 2 fronti × 3 pallet/van o = 24pp/mod
24 pp/mod
2
UtS =
≅
1,59
pp/m
15,08 m2 /mod
Magazzini industriali
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Impianti industriali
Soluzione B
Lunghezza: 0,1+1,2+1,7+1,2+0,1=4,3m
Larghezza: 0,1×4+0,8×3+0,1=2,9m
Magazzini industriali
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Impianti industriali
• Tabella riassuntiva:
Lunghezza
pallet
corridoio
franchi
Totale
unitario numero
1,20
2
1,70
1
0,10
2
totale
2,40
1,70
0,20
4,30
unitario numero
0,80
3
0,10
4
0,10
1
totale
2,40
0,40
0,10
2,90
Larghezza
pallet
franchi
montanti
Area
Altezza
pallet
correnti
franchi
UtS
Magazzini industriali
4,30
2,90 12,47
12,50
n. livelli n. fronti
1,50
0,10
0,15
3,37 pallet/m
7
2
pallet/fronte
3
42 pallet/modulo
2
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Impianti industriali
Soluzione C
3,5
Lunghezza: 0,1+0,8×5+3,5+0,8×5+0,1=11,7m
Larghezza: 0,1×2+1,2=1,4m
Magazzini industriali
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Impianti industriali
• Tabella riassuntiva:
Lunghezza
pallet
corridoio
franchi
Totale
unitario numero
0,80
10
3,50
1
0,10
2
totale
8,00
3,50
0,20
11,70
unitario numero
1,20
1
0,10
2
totale
1,20
0,20
1,40
Larghezza
pallet
montanti
Area
Altezza
pallet
correnti
franchi
UtS
Magazzini industriali
11,70
1,40 16,38
5,50
n. livelli n. fronti
1,50
0,10
0,15
1,83 pallet/m
3
2
pallet/fronte
5
30 pallet/modulo
2
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Impianti industriali
• Si tratta infine di confrontare le tre soluzioni da
un punto di vista economico.
• Il costo per pallet è calcolato come il rapporto tra
canone annuo di locazione e numero massimo
di pallet stoccabili (area in locazione × UtS).
Ad esempio
250000 €/anno
costo/pallet =
≅ 31 €/pp ⋅ anno
2
2
5000m × 1,59 pp/m
Magazzini industriali
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Costo per pallet
2
m area di
UtS
stoccaggio
A 1,59
4.084
B 3,37
1.930
C 1,83
3.549
Impianti industriali
pallet totali
6500
2
2
m area totale m area in
(+20%)
locazione
4.901
5000
2.316
2500
4.259
5000
2
€/m
annuo
50,00
61,00
45,00
€/anno
pallet
€/pallet
locazione stoccabili
250.000,00
7.958
31
152.500,00
8.420
18
225.000,00
9.158
25
La soluzione preferibile è la “B” secondo questo criterio.
Tuttavia è bene rilevare che il sistema di movimentazione
associato a tale soluzione determinerà dei tempi di
movimentazione maggiori.
Magazzini industriali
37