CONstant Work In Process
( CONWIP )
Analisi comparata
tecniche di controllo avanzamento
1
Sommario

Parte 1:
 Definizione CONWIP
 Analisi della letteratura:
• articoli di riferimento principali
• fonte degli articoli
• classificazione

Parte 2:
 Funzionamento e varianti del CONWIP
 Confronto con altre tecniche:
• Push System
• Kanban
• Synchro-MRP
 Contesti applicativi
 Svantaggi del CONWIP

Parte 3:
 Tecniche ibride e personalizzate

Parte 4:
 Possibili sviluppi futuri
2
Definizione CONWIP
Il Constant Work In Process è una tecnica
di controllo avanzamenti con logica ibrida
push-pull, che limita il numero totale di
parti all’interno del sistema nello stesso
momento fissando un valore costante del
Work In Process totale (da cui il nome)
3
Articoli di riferimento principali
SPEARMAN, M. L.; WOODRUFF, D. L.; HOPP, W. J.; 1990, “CONWIP: a pull
alternative to kanban”. International Journal of Production Research, vol. 28, no. 5,
pp. 879-894.
SPEARMAN, M. L.; ZAZANIS, M. A.; 1992, “Push and pull production systems:
issues and comparisons”. Operations Research, vol. 40, no. 3, pp. 521-532.
SPEARMAN, M. L.; 1992, “Customer service in pull production systems”.
Operations Research, vol. 40, no. 5, pp. 948-958.
OVALLE, O. R.; MARQUES, A. C.; 2003, “Exploring the utilization of a CONWIP
system for supply chain management. A comparison with fully integrated supply
chains”. International Journal of Production Economics, vol. 83, pp. 195-215.
4
Articoli (1990-2003)
Fonte articoli
Riviste
internazionali
Numero articoli
Computers and Industrial Engineering
Computers and Operations Research
European Journal of Operational Research
IEEE Transactions on Robotics and Automation
IIE Transactions
International Journal of Operations and Production Management
International Journal of Production Economics
International Journal of Production Research
International Journal of Project Management
Journal of Intelligent Manufacturing
Journal of Manufacturing Systems
Management Accounting Research
Management Science
Operations Research
Production Planning and Control
Queueing Systems
Robotics and Computer Integrated Manufacturing
Simulation Modelling Practice and Theory
1
1
7
1
6
1
10
15
1
3
1
1
1
7
3
1
1
1
Conferenze
5
Working paper
6
TOTALE
73
5
Classificazione articoli
6
Classificazione (1/2)
Argomento
Altre
Lead time
Cycle time
Capacità
% backorders
WIP
Produttività
Backlog
Dispatching rule
Scheduling
Gestione scorte
Dimensioni lotto
Distribuzione cartellini
Calcolo cartellini
Argomenti vari con CONWIP
Implementazione
Confronto tra tecniche
Presentazione altre tecniche
Presentazione CONWIP
Rassegna della letteratura
Modello matematico
Simulazione
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
16 7
Performance
x
x
x
x
x
Zhang et al. (2001)
Totale: 73
Caso studio
x
Liste priorità
Cartellini
Service level
Abdul-Nour et al. (1998)
Amin et al (1997)
Anavi-Isakow et al. (2003)
Axsater et al. (1999)
Ayhan et al. (1999)
Beamon et al. (2000)
Bonvik et al. (1997)
Bonvik et al. (2000)
Bonvik et al. (1996)
Chang et al. (1994)
Dar-el et al. (1999)
Metodologia
Concettuale
Tecniche
Setup
Tipologia
5 47 66 4
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
6 12 23 3
4
9
2
x
x
3
2 11 8
6 16 20 3
3
4
6
x
2
7
7
9
Classificazione (2/2)
Abdul-Nour et al. (1998)
Amin et al (1997)
Anavi-Isakow et al. (2003)
Axsater et al. (1999)
Ayhan et al. (1999)
Beamon et al. (2000)
Bonvik et al. (1997)
Bonvik et al. (2000)
Bonvik et al. (1996)
Chang et al. (1994)
Zhang et al. (2001)
Totale: 73
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
32
Ottimo
Buono
Sufficiente
Insufficiente
Valutazione
Scarso
Nominato
Accennato
Preso in
considerazione
Articolo
Argomento
principale
Centralità del CONWIP
x
24
5
10
15
15
28
11
4
8
Tipologia articolo
66
70
60
47
Numero articoli
50
40
30
20
16
7
10
5
4
0
Concettuale
Metodologia
Caso studio
Modello
matematico
Simulazione
Rassegna
della
letteratura
Classi
9
9
Altre
Service level
2
Lead time
6
Cycle time
4
Capacità
3
Setup
3
% backorders
WIP
Produttività
6
Backlog
Dispatching rule
Scheduling
2
Gestione scorte
3
Dimensioni lotto
Distribuzione cartellini
10
Calcolo cartellini
5
Argomenti vari con CONWIP
Implementazione
Confronto tra tecniche
Presentazione altre tecniche
Presentazione CONWIP
Argomento articolo
25
23
20
20
16
15
12
11
8
9
6
7
3
4
2
0
10
Centralità del CONWIP nell’articolo
2
10
Argomento principale
5
32
Preso in considerazione
Accennato
Nominato
Articoli non classificati*
24
* Gli articoli non nominano il CONWIP, ma sono presi come importante riferimento da altri
11
Valutazione articoli
28
30
Numero articoli
25
20
15
15
15
11
10
4
5
0
Valutazione
12
Scarsità dei casi studio
Altri articoli
93%
Casi studio
7%
Autore
Valutazione
Fabbrica
(5 articoli su 73)
Risultato
Fowler et al.
(1997)
Wafer di
semiconduttori
Non sperimentato CONWIP, anche se
ritengono che potrebbe avere buoni risultati
Haller et al.
(2003)
Wafer di
semiconduttori
CONWIP funziona bene
Huang et al.
(1998)
Laminazione a
freddo
CONWIP risulta migliore del precedente
sistema
Kim et al.
(1998) B
Semiconduttori
L’attenzione è focalizzata sulle regole di
priorità, non tanto sul CONWIP
Pramanik et
al. (2002)
Impianto pilota
Sono più interessati a implementare un sistema
pull; CONWIP o Kanban è indifferente
13
Funzionamento e varianti
14
Obiettivo dei fondatori
Spearman et al. (1990)
propongono il CONWIP come un sistema di
gestione della produzione:
• che possiede i benefici di un sistema “pull” e
• che può essere usato in un’ampia varietà di
ambienti manifatturieri
15
Schema CONWIP
Materie
Prime
Cartellino che autorizza
il contenitore ad entrare
nel sistema
Rastrelliera
Prodotti
Finiti
Contenitori standard con
attaccato il cartellino
A
B
Cartellino staccato al
contenitore standard
all’uscita del sistema
WS
1
WS
2
WS
3
WS
N
A
B
Sistema di
N stazioni
Backlog List
Num. Tipo Quantità
Ordine codice
1
B
20
2
B
40
3
A
30
4
B
40
5
…
Primo arrivato
primo servito
Avanzamento a
lavoro completato
WS = Stazione di lavoro
= Contenitore Standard di Prodotto A
= Contenitore Standard di Prodotto B
= Cartellino
16
Condizioni per l’ingresso
Affinché un lavoro entri nel sistema, devono essere presenti:
• un ordine di produzione in Backlog List
• un cartellino (autorizzazione)
• le materie prime
MP
Backlog
List
Cartellino
Manufacturing
System
17
Regole di priorità
Lista Backlog
Backlog
(lista di
priorità per
l’ingresso
nel sistema)
Lista di
priorità per i
centri di
lavoro
all’interno
del sistema
• Può essere utilizzata una delle classiche regole di priorità
(FCFS, SPT, EDD, ecc.)
• Mantenere la lista di backlog è responsabilità del personale
addetto alla produzione e dello staff di controllo scorte.
• È permesso riordinare la backlog e/o aggiungere codici
di parti ad essa.
• In nessun caso è permesso forzare l’inizio di un lavoro
senza un cartellino presente
Lista di priorità per i centri di lavoro
(tranne il primo perché segue la Backlog)
• La politica comunemente utilizzata è “first come
first served” (FCFS).
• Le uniche eccezioni sono le rilavorazioni, a cui è data
priorità più alta.
• Possono comunque essere utilizzate altre regole di
priorità al posto delle FCFS
18
Varianti di cartellino
Cartellini
Liste priorità
per i centri di
lavoro interni
Anonimi
Specifici
Assenti
Anonimo
Specifico
Presenti
Anonimo
Evoluto
Specifico
Evoluto
19
Combinazioni possibili linee-cartellini
Configurazioni di linea
Varianti di cartellino
Linea
semplice
Linee con
centro di
lavoro
condiviso
Linee con
centro di
assemblaggio
Anonimo
Anonimo
Evoluto
Specifico
Specifico
Evoluto
20
Combinazioni linee-cartellini illustrate
Varianti di cartellino
Configurazioni di linea
Linea
semplice
Linee con
centro di
lavoro
condiviso
Anonimo
1
5
Anonimo
Evoluto
2
Specifico
3
Specifico
Evoluto
4
Linee con
centro di
assemblaggio
6
= varianti illustrate schematicamente
21
Variante 1
Anonimo in linea semplice
Materie
Prime
Prodotti
Finiti
Rastrelliera
A
A
B
WS
1
WS
2
WS
3
WS
N
B
Sistema di
N stazioni
Backlog List
Num. Tipo Quantità
Ordine codice
1
B
20
2
B
40
3
A
30
4
B
40
5
…
WS = Stazione di lavoro
= Contenitore Standard di Prodotto A
= Contenitore Standard di Prodotto B
= Cartellino
22
Variante 2
Anonimo evoluto in linea semplice
Materie
prime
Cartellino staccato
Autorizzazione
del cartellino
Ordine per B
A
Ordine per A
Backlog
Rastrelliera
Cartellini
WS
1
WS
2
WS
3
WS
N
B
A
Prodotti
Finiti
B
Lista di priorità
per il centro di
lavoro 2
Movimentazione
a lavoro ultimato
Lista di priorità
per il centro di
lavoro 3
Lista di priorità
per il centro di
lavoro N
Movimentazione
a lavoro ultimato
23
Variante 3
Specifico in linea semplice
A
Backlog
per
prodotto
A
Cartellini
specifici per A
A
Autorizzazione per A
WS
1
Materie prime
WS
2
Autorizzazione per B
B
B
Backlog
per
prodotto
B
Prodotti
Finiti
WS
N
Cartellini
specifici per B
24
Variante 4
A
Backlog
per
prodotto
A
Autorizzazione per A
Specifico evoluto in linea semplice
Cartellini specifici per A
Movimentazione
a lavoro ultimato
WS
1
B
Backlog
per
prodotto
B
Autorizzazione per B
Materie prime
A
WS
2
WS
N
Prodotti
Finiti
B
Lista di priorità
per il centro di
lavoro 2
Lista di priorità
per il centro di
lavoro N
Cartellini specifici per B
25
Variante 5
Anonimo in linee con centro di lavoro condiviso
Materie prime
per linea 1
Cartellini per linea di produzione 1
Prodotti finiti
per linea 1
Centro di lavoro
condiviso
Materie prime
per linea 2
Cartellini per linea di produzione 2
Prodotti finiti
per linea 2
Fonte: Hopp et al. (1998)
26
Variante 6
Anonimo in linee con stazione di assemblaggio
Materie prime
per linea 1
Cartellino
Prodotti finiti
Linea 1
Stazione di
assemblaggio
Materie prime
per linea 2
Linea 2
Fonte: Duenyas (1994) B
27
Confronto tra tecniche
28
Push System
29
CONWIP vs. Push System: caratteristiche
Push System
CONWIP
In contenitori standard
in coda a monte del
centro di lavoro
Backlog list e
autorizzazione dai
cartellini
Materiali in
lavorazione
In coda a monte del
centro di lavoro
Assegnazione
priorità di
lavorazione
Dispatch list
Movimentazione
dei materiali
Movimentazione del
lotto a lavorazione
conclusa
Movimentazione dei
contenitori standard a
lavorazione conclusa
Parametri di
controllo
Produttività
Numero di cartellini
(ovvero il WIP)
30
Vantaggio del CONWIP su Push System
Push System CONWIP
Controlla
Produttività
WIP
Osserva
WIP
Produttività
È più facile controllare il WIP
CONWIP risulta migliore
31
CONWIP vs. Push System: prestazioni
Push System
CONWIP
Tempo di
attraversamento
Varianza tempo di
attraversamento
Puntualità date di
consegna
WIP (a parità di
livello di servizio)
Produttività (a
parità di WIP)
Varianza della
produttività
32
Sistema pull: il Kanban
33
Schema semplificato dei flussi
CONWIP :
Kanban :
Flusso dei materiali
Flusso cartellini kanban
Flusso cartellini CONWIP
34
CONWIP vs. Kanban: caratteristiche
Kanban
Materiali in
lavorazione
Assegnazione
priorità di
lavorazione
CONWIP
In contenitori standard In contenitori standard
a monte e a valle del
in coda a monte del
centro di lavoro
centro di lavoro
Rastrelliera con
cartellini kanban di
produzione
Backlog list e
autorizzazione dai
cartellini
Movimentazione dei
contenitori standard su
Movimentazione dei
Movimentazione chiamata dei centri di
contenitori standard a
valle tramite cartellini
dei materiali
lavorazione conclusa
kanban di
movimentazione
Cartellini per ogni
Cartellini per l’intera
coppia di centri di
Parametri di
linea (controllo
controllo
lavoro (controllo
globale)
locale)
35
Parametri di controllo
Parametri da fissare
Per il CONWIP
Per il Kanban
Il numero di cartellini CONWIP
Il numero di Kanban tra la I coppia di centri
Il numero di Kanban tra la II coppia di centri
Il numero di Kanban per ultima coppia di centri
• Kanban controlla il WIP di ogni stadio
• CONWIP controlla il WIP dell’intero
sistema
Il Kanban ha bisogno di un
numero maggiore di
parametri di controllo
36
Vantaggi del CONWIP sul Kanban
Kanban
CONWIP
Semplicità di
implementazione
Reattività del
sistema
Accettazione mix di
prodotti
Elasticità ad un mix di
prodotti variabile
Accettazione di ampi
tempi di setup
Accettazione di ordini
piccoli e infrequenti
Varietà di ambienti
produttivi
37
CONWIP vs. Kanban: prestazioni
Kanban
CONWIP
Tempo di
attraversamento
Varianza tempo di
attraversamento
Puntualità date di
consegna
WIP (a parità di
livello di servizio)
Produttività (a
parità di WIP)
Varianza della
produttività
38
Sistema push-pull: Synchro-MRP
39
Schema semplificato dei flussi
CONWIP :
Synchro-MRP :
Flusso dei materiali
Flusso cartellini Synchro
Flusso cartellini CONWIP
40
CONWIP vs. Synchro-MRP: caratteristiche
Synchro-MRP
Materiali in
lavorazione
CONWIP
In contenitori standard In contenitori standard
a monte e a valle del
in coda a monte del
centro di lavoro
centro di lavoro
Rastrelliera con
Backlog list e
cartellini synchro 2 di
autorizzazione dai
produzione
cartellini
Dispatch list
Movimentazione dei
contenitori standard su
Movimentazione dei
Movimentazione chiamata dei centri di
contenitori standard a
dei materiali
valle tramite cartellini
lavorazione conclusa
synchro 2 di
movimentazione
Cartellini per ogni
Cartellini per l’intera
Parametri di
coppia di centri di
linea (controllo
controllo
lavoro (controllo
globale)
locale)
Assegnazione
priorità di
lavorazione
41
Confronto tra CONWIP e Synchro-MRP
Logica
Lanci in
produzione
Parametri da
fissare
Synchro-MRP
CONWIP
Push – Pull
Push – Pull
Sulla base dei
Sulla base dei
consumi di valle e dei consumi di valle e dei
piani di produzione
piani di produzione
Il numero di cartellini
Il numero di cartellini
per ogni coppia di
dell’intera linea
centri di lavoro
42
Parametri di controllo
Parametri da fissare
Per il CONWIP
Il numero di cartellini CONWIP
Per il Synchro-MRP
Il numero di Kanban tra la I coppia di centri
Il numero di Kanban tra la II coppia di centri
Il numero di Kanban per ultima coppia di centri
• Come per il Kanban, il Synchro-MRP
controlla il WIP di ogni stadio
• Il CONWIP controlla il WIP dell’intero
sistema
Il CONWIP ha bisogno di
un numero minore di
parametri di controllo
43
Contesti applicativi
Kanban
(PULL)
Push System
(PUSH)
Produzione
Non
Ripetitiva
Produzione
Ripetitiva
CONWIP
(PUSH-PULL)
Produzione
Semiripetitiva
Synchro-MRP / CONWIP
(PUSH-PULL)
44
Sistemi produttivi di applicazione del CONWIP
Il CONWIP potrebbe operare:
• sull’intero processo produttivo
• su sottosistemi del processo produttivo, se quest’ultimo fosse troppo lungo
• su una linea manifatturiera
• su un sistema composto da più linee manifatturiere
• dentro una cella manifatturiera
• su un sistema composto da più celle manifatturiere
• sull’intera Supply Chain
45
Svantaggi del CONWIP:
• Può richiedere uno spazio di stoccaggio tra
gli stadi maggiore rispetto al kanban e al
Synchro-MRP, perché tutti i contenitori
pieni possono accumularsi tra ogni due stadi
• Non considera l’impatto che un centro di
lavoro collo di bottiglia può avere sulle
performance di una linea manifatturiera nel
caso di un’errata scelta dei parametri
46
Tecniche ibride
47
Tecnica Ibrida Kanban-CONWIP
È una tecnica mista kanban CONWIP, proposta da Bonvik (1996)
In pratica è un kanban a cui all’ultima stazione della linea vengono tolti i relativi
cartellini kanban e vengono aggiunti i cartellini CONWIP per l’intero sistema
Kanban
CONWIP
Ibrida
kanban-CONWIP
Flusso dei materiali
Flusso cartellini kanban
Flusso cartellini CONWIP
48
Differenze di WIP medio
(a parità di produttività e di livello di servizio)
Politica
Produttività
Livello di
WIP medio
( parti /min )
servizio
( parti )
Kanban
.650
98.1 %
66.6
CONWIP
.648
98.3 %
49.3
Hybrid
.648
98.3 %
49.3
Linea di 6 macchine. Domanda di 0.65 parti/min
Politica
Produttività
Livello di
WIP medio
( parti /min )
servizio
( parti )
Kanban
.749
98.3 %
113.6
CONWIP
.750
98.2 %
82.4
Hybrid
.750
98.2 %
80.8
Linea di 6 macchine. Domanda di 0.75 parti/min
Politica
Produttività
Livello di
WIP medio
( parti /min )
servizio
( parti )
Kanban
.852
98.2 %
253.0
CONWIP
.850
98.4 %
223.1
Hybrid
.849
98.4 %
206.2
Linea di 6 macchine. Domanda di 0.85 parti/min
Fonte: Bonvik (1996)
49
Tecnica Generica Kanban-CONWIP
È una tecnica mista kanban CONWIP, proposta da Gaury et al. (2000)
In pratica è un CONWIP a cui vengono aggiunti i cartellini kanban ad ogni
stazione della linea, compresa l’ultima, a differenza di Ibrida kanban-CONWIP
di Bonvik (1996) che ne è sprovvista
Kanban
CONWIP
Generica
kanban-CONWIP
Flusso dei materiali
Flusso cartellini kanban
Flusso cartellini CONWIP
50
Tecnica Generica Personalizzata
Gaury et al. (2000) propongono Generica kanban-CONWIP, un modello misto kanban
CONWIP, da cui partire per trovare la configurazione migliore per un dato sistema. Infatti
non è detto che sia necessario mantenere per ogni coppia di centri di lavoro i relativi cartellini
kanban. Tramite simulazione vengono studiate tutte le combinazioni possibili e viene quindi
scelta la migliore, detta Generica Personalizzata.
Generica kanban-CONWIP
Generica Personalizzata (esempio)
Flusso dei materiali
Flusso cartellini kanban
Flusso cartellini CONWIP
51
Confronto tecniche ibride
Ibrida Kanban-CONWIP
Generica Kanban-CONWIP
Generica Personalizzata ( esempio )
Flusso dei materiali
Flusso cartellini kanban
Flusso cartellini CONWIP
52
Risultati di Gaury et al. (2000)
La tecnica Ibrida Kanban-CONWIP
è un caso particolare della Generica
Kanban-CONWIP
In tutte le simulazioni Ibrida
Kanban-CONWIP non esce come
soluzione migliore
Il vantaggio maggiore è dato dal
controllo globale del CONWIP,
mentre il controllo locale del
kanban aiuta solo a migliorare le
performance
La soluzione Generica
Personalizzata risulta
migliore di Ibrida
Kanban-CONWIP
Il CONWIP offre
maggiori vantaggi del
Kanban
53
Utilizzo di CONWIP e Generica Personalizzata
Generica
Personalizzata
CONWIP
Linee corte
•
WIP
Linee Lunghe
•
WIP
•
• Per linee corte è sufficiente utilizzare il CONWIP
• Per le linee più lunghe è consigliabile oltre al controllo CONWIP
anche qualche controllo locale kanban, quindi una Generica Personalizzata
54
Possibili sviluppi
• Analisi di casi studio, per vedere successi e/o
insuccessi del CONWIP
• Dettagliata comparazione prestazionale tra
CONWIP e Synchro-MRP
• Analisi approfondita sull’aspetto pratico
dell’implementazione (tecniche di
movimentazione, layout, posizione materie…)
• Analisi di un effettivo utilizzo nel job-shop
55