Module Type Package: Più competitività con la produzione modulare

Grazie all’accresciuta domanda di lotti piccoli e soluzioni personalizzate, i cicli di prodotto e innovazione stanno diventando sempre più brevi. I tempi di produzione e innovazione ridotti possono essere un problema per i produttori, soprattutto per quelli nell’industria farmaceutica e della produzione di processo. Di solito, gli impianti utilizzati in queste industrie e da aziende cosmetiche e produttori alimentari non sono impostati per essere sufficientemente flessibili da adattarsi e cambiare con breve preavviso.

Entra nella produzione modulare che semplifica il processo relativo alla modifica delle quantità di produzione o all’adattamento dell’impianto per poter produrre nuovi prodotti e formulazioni. La produzione modulare scompone le attività più grandi in diversi componenti più piccoli. Si suddivide in singoli servizi e ognuno di questi è standardizzato. Poiché ogni modulo è interconnesso, esistono molteplici opzioni di configurazione. I produttori possono “plug and produce” (collegare e produrre), cambiando le configurazioni in funzione del prodotto in fase di sviluppo.

La produzione modulare e il Module Type Package (MTP) offrono una soluzione ad alte prestazioni che ha rivoluzionato la produzione in diverse industrie. Prima di analizzare i vantaggi dell’MTP e della produzione modulare, approfondisci i dettagli relativi alle sfide che i produttori devono affrontare con la produzione agile.

Sfide di produzione per i produttori

Che si tratti dell’industria di processo, farmaceutica, chimica o food and beverage, i produttori di oggi si trovano di fronte a numerose sfide che influiscono sulla loro capacità di produrre prodotti e di consegnarli ai clienti guadagnando un profitto.

Maggiore concorrenza

La concorrenza è elevata per i produttori a livello globale. I produttori di oggi devono competere tra loro su prezzi e produttività. Anche quanto pagano le persone che lavorano per loro influisce sulla loro competitività. Per esempio, le aziende con sede negli USA potrebbero fare fatica a restare al passo con i costi, soprattutto perché i produttori degli altri Paesi pagano i collaboratori molto meno dei lavoratori americani. Nel Regno Unito, una costante carenza di manodopera potrebbe ostacolare la possibilità dei produttori britannici di competere su scala globale.

Un’altra area della concorrenza è l’output. Alcuni produttori sono in grado di produrre più prodotti più rapidamente di altri.

Per ottenere un vantaggio sulla concorrenza e per conservarlo, i produttori dovrebbero concentrarsi sulle seguenti aree:

• Sviluppo di un marchio solido e di una buona reputazione
• Miglioramento della competitività dei prezzi senza compromettere i risultati
• Utilizzo della tecnologia per promuovere l’innovazione

Alti costi di produzione

Molti produttori affrontano due problemi che contribuiscono direttamente agli alti costi di produzione: interruzioni della filiera e carenza di manodopera. I costi di produzione includono il prezzo dei materiali, il costo della manodopera e tutte le spese generali associate alla gestione di una fabbrica. In alcuni casi, i costi di produzione possono essere fuori dal controllo del produttore. Per esempio, l’inflazione o le interruzioni della filiera possono comportare un aumento del prezzo dei materiali, che aumenta a sua volta i costi di produzione di un’azienda.

Anche la carenza di manodopera può causare l’aumento dei costi di produzione. Quando ci sono più posti di lavoro vacanti che lavoratori, le aziende devono spesso aumentare il salario dei collaboratori per rendere le posizioni più interessanti. La carenza di manodopera aumenta anche i costi di produzione, poiché la produzione rallenta in assenza di un numero sufficiente di persone presenti in fabbrica.

Per fortuna esistono modi per ridurre i costi di produzione. Se i problemi relativi alla filiera impediscono ad un’azienda di ottenere i materiali adeguati, questa può considerare, in alternativa, opzioni disponibili più rapidamente. I metodi di produzione modulare aumentano anche la flessibilità che può comportare una riduzione dei costi.

Cicli di vita dei prodotti più brevi

La durata dei cicli di vita dei prodotti si sta accorciando, il che può rappresentare una sfida per i produttori. Spesso questi investono una notevole quantità di tempo e denaro nella produzione di un nuovo prodotto solamente per rimuoverlo dal mercato nel giro di qualche anno. Le aziende devono quindi commercializzare e produrre un nuovo prodotto spendendo più tempo e denaro. I cicli di vita dei prodotti più brevi possono influire negativamente sui produttori nei seguenti modi:

• Opportunità ridotte di guadagnare un profitto
• Maggiore difficoltà nel prevedere le prestazioni di un prodotto
• Flessibilità ridotta e poca tolleranza per gli errori

L’adozione di un processo di produzione in piccoli lotti permette ai produttori di adattarsi ai cicli di vita ridotti dei prodotti.

Aumento della domanda di prodotti personalizzati

La personalizzazione è molto popolare, il che può essere una buona notizia per le aziende che stanno tentando di differenziarsi dalla concorrenza, ma rappresenta anche una sfida per i produttori che devono sviluppare prodotti personalizzati. Realizzare lo stesso prodotto white-label e applicarvi il proprio marchio non è più sufficiente per le aziende. Ora quel prodotto deve essere diverso dagli altri.

I vecchi metodi di produzione ostacolano le fabbriche nella regolazione e adattamento della produzione alle necessità per accogliere una gamma più ampia di prodotti personalizzati. Il Module Type Package e la produzione modulare permettono ai produttori di cambiare più facilmente la configurazione delle loro fabbriche al fine di consentire la produzione di vari prodotti.

Vantaggi del Module Type Package per i produttori

Gli ostacoli affrontati dai produttori di oggi possono influire sulla loro redditività e sulle relazioni con i clienti. L’adozione di un processo di produzione modulare permette ai produttori di fronteggiare molte delle loro sfide, offrendo diversi notevoli vantaggi.

Aumento della capacità di innovazione

L’aumento della concorrenza implica la necessità per le aziende di diventare più innovative al fine di rimanere rilevanti e di fare in modo che i clienti tornino a comprare. Ciò si traduce nel fatto che molte aziende si sentono obbligate a introdurre regolarmente nuovi processi di produzione o variazioni dei loro prodotti più popolari.

Si pensi alle versioni aromatizzate delle bibite, alle diverse varietà di biscotti sandwich e ai colori dei nuovi rossetti o fard. Le aziende farmaceutiche adattano la formula dei farmaci o integratori per mantenere la validità del brevetto. Le aziende automobilistiche introducono nuovi modelli e design dei loro veicoli più popolari. Ogni volta che un'azienda introduce un nuovo prodotto o un derivato, il processo di produzione deve cambiare.

La modularizzazione permette ai produttori di ridurre significativamente il rischio di investimento ed è in grado di modificare la capacità di produzione del nuovo prodotto in funzione alla domanda di mercato. Ad esempio, se il nuovo gusto di una bibita si dimostra più popolare rispetto all’originale, l’azienda che ha introdotto la produzione modulare può adattare le sue fabbriche per incrementare la produzione del prodotto nuovo e più popolare. La modularizzazione aiuta i produttori a rimanere competitivi.

Riduzione dei costi di produzione del 40%

I metodi di produzione tradizionali comportano un notevole dispendio di tempo e denaro per modificare l’assetto dell’impianto quando si sostituiscono i prodotti. Grazie al Module Type Package ed alla produzione modulare è possibile ridurre i costi del 40%, permettendo maggiore flessibilità. I costi di produzione ridotti sono particolarmente notevoli nel caso di un impianto che produce piccoli lotti di ogni prodotto.

La produzione modulare ed il Module Type Package snelliscono la transizione da un processo di produzione a un altro. Un impianto può dedicare i primi due giorni della settimana alla produzione del Prodotto A per poi passare al Prodotto B per un giorno. È possibile poi adattare l’assetto per consentire la produzione del Prodotto C per i restanti due giorni della settimana, il tutto senza dover spendere ore e somme considerevoli di denaro per eseguire il passaggio.

Riduzione dei tempi di commercializzazione del 50%

I cicli di vita dei prodotti più brevi richiedono tempi di commercializzazione più brevi. Più velocemente un'azienda lancia un nuovo prodotto sul mercato, più velocemente può valutarne il successo. Se il prodotto rende bene, l’azienda può continuare a produrlo e a venderlo. Se invece si rivela un fallimento, l’azienda può scartare il prodotto e passare all’opzione successiva.

Un metodo basato sulla produzione modulare e sul Module Type Package riduce i tempi di commercializzazione del 50%, poiché si basa su moduli prefabbricati. Gli ingegneri sono in grado di integrare i moduli in un sistema di controllo di processo con una spesa minima. Lo sviluppo di prodotti tramite metodo modulare, inoltre, richiede meno tempo in quanto diventa molto più semplice passare dalla fase di laboratorio o di sviluppo a quella di produzione.

Massima flessibilità di produzione

Con l’introduzione del Module Type Package, gli impianti diventano più flessibili. Quando cambiano il processo di produzione, gli ingegneri sono in grado di sostituire facilmente un modulo con un altro senza dover riprogettare o alterare le loro operazioni. Le unità modulari possono essere riutilizzate in base alle necessità.

Inoltre, il Module Type Package offre ai produttori maggiore libertà nella scelta dei macchinari che usano. I metodi tradizionali richiedono l’utilizzo di macchinari di determinate aziende e dello stesso impianto. Ciò non è necessario in presenza di un processo di produzione modulare.

Cos’è un Modular Type Package?

Il Modular Type Package, o MTP, favorisce l’interoperabilità creando un quadro per i modelli di dati d’impianto da utilizzare. L'MTP descrive le proprietà e le interfacce di processo in modo funzionale a prescindere dalla tecnologia o dal produttore. Ciò consente di connettere e riutilizzare i vari moduli con facilità anche se sviluppati da produttori diversi.

I moduli contengono funzionalità che riducono la loro dipendenza reciproca. Un modo per descrivere come funziona il Module Type Package è pensare a un computer o a una stampante di casa. Entrambi possono funzionare insieme anche se non sono stati realizzati dallo stesso produttore. Vari modelli di stampanti funzionano con numerosi modelli di computer diversi, in quanto ogni stampante dispone di un driver. L’utente installa il driver della stampante sul suo computer di casa e il driver fornisce al computer le informazioni necessarie ad azionare la stampante.

In questo caso, la stampante è il modulo, mentre il driver, l'MTP e il computer sono il controllo del processo. Se la stampante si rompe o se si desidera passare da un dispositivo a colori a uno in bianco e nero, è sufficiente sostituire o cambiare il modulo ed il Module Type Package, non il controllo del processo.

Tutte le informazioni fornite da un MTP sono in formato standardizzato, agevolando così l’integrazione in un livello di orchestrazione di progetto (Process Orchestration Layer - POL) sovraordinato. zenon POL e zenon Engineering Studio interagiscono in modo completamente automatizzato. Tutte le fasi di lavoro sono così automatizzate in Engineering Studio e trasferite al Service Engine attraverso il POL, avendo come risultato un sistema di controllo di processo (PCS) generato in modo completamente automatico in pochi passi.

La maggior parte della progettazione incorpora già quella modulare. Di conseguenza, l'integrazione di moduli completamente automatizzati nel sistema di controllo di processo non richiederà una spesa significativa.

Tutti i moduli che supportano gli Module Type Package e i loro stati possono essere gestiti tramite il Process Equipment Assembly (PEA) di zenon, che offre una panoramica dei moduli attualmente integrati in un POL e disponibili per l'uso.

Il processo di produzione MTP

Il processo di produzione MTP si svolge tipicamente come illustrato di seguito.

1. Import MTP: il Module Type Package contiene informazioni in formato standardizzato. Gli MTP sono progettati per contenere informazioni che definiscono le interfacce tecnologiche e generano le immagini e la logica di controllo. Il Module Type Package viene importato nel livello di orchestrazione di processo, come zenon POL.

2. Configurazione: una volta importato, il Module Type Package deve essere configurato. Si stabiliscono i parametri di servizio e si generano i collegamenti logistici.

3. Creazione e interconnessione di ricette ISA 88: la società internazionale di automazione (International Society of Automation - ISA) ha creato lo standard ISA 88 per stabilire modelli e termini riguardanti il controllo dei lotti. L’obiettivo di tale standard è consentire ai fornitori di sistemi di automazione di comunicare, configurare e integrare i lotti più facilmente. Molti produttori utilizzano ISA 88 per monitorare la produzione di lotti. Con il Module Type Package, il concetto di ISA 88 si evolve in un modello plug-and-produce aperto e indipendente.

4. Test e produzione: la fase finale del processo prevede dei test per assicurare che il Module Type Package sia correttamente integrato nel POL. Si può paragonare questa fase alla stampa di una pagina di prova dopo aver configurato la stampante. Se la pagina di prova viene stampata e tutto sembra a posto, è possibile procedere alla stampa del documento necessario.

Industrie che possono trarre beneficio dalla produzione modulare

Qualsiasi industria produttrice può beneficiare della produzione modulare ed il Module Type Package. Tra le industrie che possono beneficiare maggiormente della produzione modulare ci sono quelle che producono una vasta gamma di prodotti e quelle che devono soddisfare severi requisiti normativi.

Produzione farmaceutica

I produttori farmaceutici operano in un’industria fortemente regolamentata che richiede un monitoraggio costante per assicurare la conformità agli standard. Molti produttori, inoltre, producono numerosi tipi di farmaci e prodotti di trattamento, richiedendo agilità e flessibilità di produzione. Un impianto potrebbe dover produrre Farmaco A per una settimana e Farmaco B per quella successiva oppure, a seconda della domanda, potrebbe aver bisogno di cambiare il proprio piano di produzione. Ad esempio, nei mesi invernali un impianto potrebbe dover concentrarsi sulla produzione di vaccini influenzali piuttosto che sui prodotti.

Le aziende produttrici di prodotti farmaceutici traggono vantaggio dalla produzione modulare e dal Module Type Package, in quanto permette loro di cambiare in base alle necessità. Possono programmare facilmente l’impianto affinché produca farmaci o prodotti diversi riducendo al contempo il rischio di contaminazione crociata e altri problemi di sicurezza.

Prodotti chimici

Allo stesso modo, le aziende produttrici di prodotti chimici, ovvero quelli utilizzati nei prodotti per la pulizia, prodotti medici o nei coloranti, devono osservare le normative e rimanere flessibili allo stesso tempo. Un processo di produzione modulare permette a un impianto chimico di adeguare i suoi piani di produzione in funzione della domanda dei vari prodotti.

Acqua e rifiuti

Anche gli impianti che trattano acqua e rifiuti o che contribuiscono all’infrastruttura energetica possono trarre beneficio dalla produzione modulare. Il Module Type Package e la produzione modulare consentono a questi impianti di essere flessibili, ridurre i costi e mantenere la sicurezza.

Processo

Spesso l’industria di processo utilizza una formula specifica per trasformare materie prime e forniture in prodotti come cosmetici, plastica, prodotti chimici e alimentari. Di solito, i prodotti realizzati nell’industria di processo seguono una ricetta specifica e, una volta creati, non possono essere scomposti di nuovo nei loro singoli componenti.

In molti casi, ritoccare leggermente una formula o una ricetta può comportare cambiamenti sostanziali al processo di produzione per un prodotto particolare. Il Module Type Package e la produzione modulare permette all’industria di processo di apportare adeguamenti in base alle necessità senza spese considerevoli.

Food and beverage

Le aziende food and beverage introducono costantemente nuovi prodotti e i produttori devono tenere il passo con cicli di vita più brevi dei prodotti e con un’ampia varietà presente sul mercato. La produzione modulare ed il Module Type Package permettono loro di farlo eliminando la necessità di riconfigurare completamente l’impianto ogni volta che viene realizzato un nuovo prodotto e ne viene ritirato uno vecchio.

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