Tempo di preparazione

Definizione

Il tempo di attrezzaggio – in inglese “Setup Time” o “Changeover Time” – indica, nel campo della produzione e della tecnologia di processo, l’intervallo di tempo che intercorre tra l’ultimo prodotto conforme di un lotto completato e il primo prodotto conforme del lotto successivo.

Comprende tutti i processi di preparazione, riattrezzaggio e post-lavorazione necessari per preparare una macchina, un impianto o un sistema di lavoro dal completamento di un ordine di produzione a quello successivo e, se necessario, riportarlo a uno stato iniziale definito.

Nel contesto dei miscelatori, il tempo di attrezzaggio comprende tutte le operazioni necessarie per riportare il miscelatore in condizioni operative e conformi alle specifiche dopo un cambio di prodotto o di ricetta: svuotamento, pulizia, asciugatura, eventuale sostituzione degli utensili, configurazione del sistema di controllo e controllo qualità prima dell’avvio del nuovo lotto.

Caratteristiche del tempo di attrezzaggio

Tempo non a valore aggiunto

Durante il tempo di attrezzaggio non si genera alcun valore aggiunto: il miscelatore non produce prodotti vendibili, ma continua a generare costi fissi per il personale, il capitale immobilizzato, lo spazio e, se del caso, l’energia. Nella gestione del lavoro e dei tempi, il tempo di attrezzaggio è considerato parte del tempo di commessa necessario per l’allestimento e la riconfigurazione del sistema di lavoro, senza tuttavia rientrare nel tempo di esecuzione vero e proprio.

Tempo di attrezzaggio interno ed esterno

Ai fini dell’analisi e dell’ottimizzazione si distingue tra:

• Tempo di attrezzaggio interno: attività che possono essere svolte solo a macchina ferma, come l’apertura del miscelatore, la pulizia dell’interno, il cambio degli utensili o l’ispezione manuale.
• Tempi di attrezzaggio esterni: attività che possono essere preparate parallelamente alla produzione in corso, come ad esempio la predisposizione del lotto successivo di materie prime, la pesatura preliminare dei componenti, la preparazione dei detergenti o la configurazione dei parametri al di fuori della linea di produzione in funzione.

Il trasferimento sistematico delle operazioni di attrezzaggio interne a quelle esterne è il fulcro della metodologia SMED (Single Minute Exchange of Die), un approccio consolidato per ridurre significativamente i tempi di attrezzaggio.

Composizione del tempo di attrezzaggio nei miscelatori

Svuotamento residuo del recipiente di miscelazione

Svuotamento completo del lotto precedente. I miscelatori adeguati, grazie alla geometria conica del fondo e alla struttura con spazi morti ridotti, offrono un elevato grado di svuotamento, riducendo così lo sforzo di pulizia.

Pulizia

Rimozione dei residui di prodotto per evitare contaminazioni incrociate, in particolare nelle applicazioni alimentari, farmaceutiche e chimiche:

• Pulizia a secco: aspirazione, soffiaggio o spazzolatura dei residui
• Pulizia a umido (WIP/CIP): sistemi automatizzati di pulizia o lavaggio in loco (Cleaning-in-Place o Washing-in-Place) con ugelli di spruzzatura, risciacquo e successiva asciugatura

Asciugatura dopo la pulizia a umido

Garantire uno stato asciutto e idoneo al prodotto prima di caricare nuovi lotti di polvere.

Sostituzione di utensili e componenti

Sostituzione o adattamento di organi di miscelazione, guarnizioni o raccordi di scarico per ottimizzare il processo in funzione delle caratteristiche di altri prodotti.

Configurazione del sistema di controllo

Caricamento della nuova ricetta nel sistema di controllo, impostazione di velocità, tempi di miscelazione, controllo della temperatura e, se necessario, di ulteriori fasi di processo quali la dispersione o la granulazione.

Ciclo di prova e approvazione della qualità

Prova di funzionamento per verificare il corretto funzionamento e la tenuta; se necessario, controlli in corso di processo quali omogeneità e umidità, nonché autorizzazione dell’impianto alla produzione del nuovo lotto conforme alle specifiche.

A seconda delle caratteristiche del prodotto – ad esempio appiccicoso, igroscopico, tossico o allergenico – i processi di pulizia e controllo possono occupare una quota significativamente maggiore del tempo totale di allestimento.

Influenza del tipo di costruzione sul tempo di allestimento

Rispetto a molti sistemi di miscelazione orizzontali, i miscelatori verticali offrono vantaggi costruttivi che influiscono positivamente sul tempo di allestimento:

• elevato grado di svuotamento grazie alla geometria conica o a imbuto del recipiente
• buona accessibilità dall’alto tramite ampie porte di ispezione e pulizia per controlli manuali e operazioni di pulizia
• superfici di adesione ridotte grazie agli elementi di miscelazione centrali e alle superfici prevalentemente verticali, il che riduce l’adesione delle polveri e la necessità di pulizia
• idoneità ai processi CIP (Clean-in-Place) e WIP (Work-in-Progress) con l’attrezzatura adeguata, il che consente procedure di pulizia automatizzate e riproducibili con un impiego minimo di personale

Un design igienico coerente – superfici lucidate, assenza di spazi morti, nessuna superficie di appoggio orizzontale, soluzioni adeguate per guarnizioni e flange – riduce ulteriormente i tempi di pulizia e ispezione e aumenta la pulibilità e la sicurezza del prodotto.

Rilevanza economica e ottimizzazione

Importanza per la produttività e l’OEE

Il tempo di cambio formato è una leva fondamentale per l’efficacia complessiva dell’impianto. Ogni minuto in cui il miscelatore rimane fermo a causa delle operazioni di cambio formato riduce il tempo di produzione netto disponibile, mentre i costi fissi continuano a maturare.

Esempio: quattro cambi di prodotto al giorno con un tempo di cambio formato di 60 minuti ciascuno comportano 240 minuti, ovvero quattro ore di fermo al giorno. Una riduzione a 40 minuti per cambio libera 80 minuti di tempo di produzione aggiuntivo al giorno – senza investimenti in capacità produttiva aggiuntiva.

Vantaggi dei tempi di cambio formato brevi

• maggiore flessibilità: produzione economicamente vantaggiosa di lotti di piccole dimensioni e cambi di prodotto frequenti, ad esempio nel caso di ricette personalizzate per il cliente o di prodotti stagionali
• costi di produzione ridotti: i tempi di fermo ridotti abbassano i costi unitari, poiché i costi fissi di impianto e di personale vengono ripartiti su una quantità maggiore di prodotto
• maggiore reattività: la produzione può reagire in tempi brevi alle esigenze del mercato, alle difficoltà di approvvigionamento o alle modifiche delle ricette
• migliore igiene e sicurezza del prodotto: processi di cambio formato e pulizia standardizzati ed efficienti riducono al minimo la contaminazione incrociata
• Sicurezza sul lavoro ed ergonomia: miscelatori facilmente accessibili e progettati in modo igienico, dotati di sistemi di cambio rapido e soluzioni di pulizia automatizzate, riducono le attività fisicamente faticose

Misure tipiche di ottimizzazione

• Metodologia SMED: analisi sistematica e separazione delle operazioni di allestimento interne ed esterne, standardizzazione dei processi, riduzione delle operazioni manuali e dei tempi di spostamento
• Sistemi di pulizia automatizzati: ugelli di spruzzatura integrati, cicli di lavaggio programmati e fasi di asciugatura definite per risultati di pulizia riproducibili
• Gestione delle ricette e dei parametri tramite il sistema di controllo e i sistemi di produzione di livello superiore: gestione centralizzata e caricamento rapido delle ricette di produzione, impostazione automatica dei parametri di processo e documentazione dei cambi di lotto
• Sistemi di cambio rapido: sistemi di montaggio senza attrezzi o con un uso minimo di attrezzi per organi di miscelazione, guarnizioni e rubinetteria di scarico

• Pianificazione intelligente della produzione: sequenziamento degli ordini di produzione in base a famiglie di prodotti, colori o requisiti igienici, al fine di eseguire pulizie complesse solo in caso di effettiva necessità

   

Termini correlati

Tempo di lavorazione, cambio di lotto, CIP e WIP, OEE, SMED, contaminazione incrociata, tempo di fermo.

Nella progettazione e nella valutazione dei miscelatori, oltre alla pura qualità di miscelazione, dovrebbe essere sempre richiesta una rappresentazione trasparente dei tempi previsti di allestimento, svuotamento e pulizia. Questi tempi influenzano spesso i costi operativi a lungo termine, la flessibilità e l’utilizzo economico complessivo dell’impianto in misura maggiore rispetto al prezzo di acquisto.