Produzione di piccole serie - 3DEXPERIENCE Make

Produzione di piccole serie - Guida per principianti

La produzione in piccola serie è un metodo flessibile e affidabile che supera i costi e la mancanza di personalizzazione associati alla produzione di massa.

Introduzione alla produzione in piccola serie

La produzione in piccola serie si concentra sulla realizzazione di molti prodotti diversi in quantità ridotte. Privilegia la variazione, l'agilità e la capacità di reagire rapidamente alle opportunità.

 È l'opposto della produzione in grandi volumi, che si concentra sulla produzione di un gran numero di prodotti identici. 

La produzione di piccoli lotti non è un concetto nuovo, ma i vincoli delle tecniche di produzione manuale ne hanno sempre limitato l'uso. I progressi della progettazione assistita da computer, della lavorazione automatizzata e della stampa 3D hanno superato questi limiti offrendo velocità, flessibilità e controllo superiori.

Tecnologie sempre più accessibili come queste aiutano le aziende a produrre beni in bassi volumi che possono essere facilmente adattati e personalizzati in risposta al mondo in rapida evoluzione di oggi.

La produzione in piccola serie è stata tradizionalmente preferita dalle piccole imprese e dagli artigiani, soprattutto perché non potevano permettersi gli elevati investimenti in macchinari ed edifici necessari per la produzione di massa.

Le grandi aziende stanno ora scoprendo i vantaggi della produzione in piccola serie. Il metodo è in linea con la crescente tendenza a creare più mini-fabbriche vicino ai clienti, piuttosto che servire il mondo da una mega-fabbrica centralizzata.

Questa guida vi aiuterà a capire:

  • Che cos'è la produzione in piccola serie? 
  • Come si differenzia la produzione in piccola serie da quella in grandi volumi? 
  • Quali sono gli strumenti comunemente utilizzati nella produzione di piccole serie?
  • Quali sono i vantaggi della produzione in piccola serie? 
  • Quali sono i limiti della produzione in piccola serie?

Che cos'è la produzione in piccola serie?

La produzione in piccola serie, detta anche produzione in piccola serie o produzione rapida, sfrutta le moderne tecnologie ad alta velocità per soddisfare rapidamente la domanda dei clienti. Tempi di consegna più brevi e lotti di dimensioni ridotte riducono il rischio di ritrovarsi con scorte o attrezzature di produzione obsolete in caso di cambiamento della domanda.

Le tecnologie più comuni utilizzate nella produzione di piccole serie includono la produzione additiva (o stampa 3D industriale), il software di progettazione assistita da computer (CAD), la lavorazione a controllo numerico computerizzato (CNC), lo stampaggio a iniezione e il taglio laser. 

La velocità, la flessibilità e il controllo offerti da questi strumenti consentono di produrre in modo rapido ed economico. In molti casi, il costo della produzione di un prodotto è uguale a quello di 100, indipendentemente dalla sua complessità. Ciò consente alle aziende di mantenere bassi i costi operativi e brevi i tempi di consegna, pur fornendo articoli unici e personalizzati in modo rapido ed efficiente. 

La produzione in piccola serie può anche essere una parte importante del processo di sviluppo. Le aziende possono immettere sul mercato una prima serie limitata di prodotti e utilizzare il feedback ottenuto per migliorare il lotto successivo, potenzialmente più grande. I produttori possono farlo più volte in rapida successione grazie alle efficienze ottenute con le tecniche di produzione rapida.

In cosa si differenzia la produzione in piccola serie da quella in grandi volumi?

La produzione ad alto volume ha fatto molto per migliorare la produzione delle fabbriche, la consistenza dei prodotti, la sicurezza dei lavoratori e l'accessibilità di un'ampia gamma di prodotti. Tuttavia, il suo più grande punto di forza è anche la sua più grande debolezza. 

La produzione di massa avviene in enormi fabbriche piene di macchine, operai e materie prime. Questi edifici richiedono molto spazio, consumano grandi quantità di energia e sono costosi da installare e gestire. 

Per essere efficaci dal punto di vista dei costi, queste fabbriche creano un numero molto elevato di prodotti standardizzati. Quando i volumi di produzione aumentano, il costo per unità si riduce. Questo perché le aziende possono distribuire i costi su un numero molto maggiore di prodotti, le cosiddette "economie di scala". 

Una volta prodotti, i produttori li immagazzinano in un magazzino fino al momento della vendita, che può durare settimane o mesi. Se la domanda si affievolisce, può essere necessario venderli a prezzo scontato o smaltirli. Tutto ciò comporta costi aggiuntivi e intacca i margini di profitto. 

Queste limitazioni, unite all'aumento della domanda di prodotti personalizzati, hanno incoraggiato le aziende ad adottare strategie alternative come la produzione in piccole serie. 

Inoltre, non si tratta di una scelta obbligata. Le aziende possono sfruttare i vantaggi della produzione in grandi volumi e di quella in piccole serie allo stesso tempo.

Quali sono gli strumenti comunemente utilizzati per la produzione di piccole serie?

  • STAMPANTI 3D

La stampa 3D, talvolta indicata come produzione additiva, comprende una serie di processi e tecniche che prevedono il deposito di un materiale in più strati sottili per creare una forma. 

La plastica e il metallo sono i materiali più utilizzati nella stampa 3D, ma alcuni produttori utilizzano anche ceramiche, compositi, resine e cere per applicazioni di nicchia. 

L'intero processo è controllato dal computer, il che rende la stampa 3D un metodo economico ed efficiente per creare oggetti di qualsiasi forma o geometria. Oggi la tecnologia viene utilizzata per produrre modelli e prove di concetto fino a oggetti finiti.

I lunghi tempi di stampa e gli elevati costi di allestimento rendono le stampanti 3D inadatte alla produzione di massa, ma sono ideali per la produzione di piccole serie.

  • MACCHINE A CONTROLLO NUMERICO (CNC)

Le macchine CNC sono altamente automatizzate e utilizzano un software per controllare il movimento preciso di utensili e materiali. Esempi comuni sono le taglierine al plasma, al laser e ad acqua, le fresatrici e le foratrici, i torni, le fresatrici e le macchine a scarica elettrica. I materiali più utilizzati sono metallo, legno, plastica densa e materiali compositi.

Nessun altro metodo di produzione è in grado di produrre pezzi metallici con la stessa rapidità, costanza e affidabilità della lavorazione CNC. Una volta che l'operatore ha programmato una macchina CNC, questa può produrre pezzi in qualsiasi quantità e tutti identici.

Le macchine CNC possono adattarsi a un'ampia varietà di materiali e processi, con macchine multifunzione e cambi utensili automatici che aggiungono una flessibilità ancora maggiore. Gli operatori possono anche riprogrammare le macchine in modo rapido e semplice per realizzare un prodotto completamente nuovo, rendendole ideali sia per i bassi volumi che per la produzione di massa.

Il livello di automazione nella lavorazione CNC dei metalli significa che un solo operatore qualificato può supervisionare più macchine. Inoltre, l'aumento della qualità e dell'accuratezza garantito dalla lavorazione automatizzata contribuisce a ridurre il tasso di scarti di un produttore. Tutte queste caratteristiche rendono le macchine CNC adatte alla produzione di piccole serie

  • MACCHINE PER LO STAMPAGGIO RAPIDO A INIEZIONE

Nello stampaggio a iniezione rapida, i pellet di plastica fusi vengono spinti in una cavità dello stampo riscaldata da una vite meccanica, aria compressa o forza centrifuga. Lo stampo viene quindi bloccato e raffreddato per far indurire la plastica nella sua forma finale.

I produttori utilizzano spesso queste macchine per la produzione di piccole serie, nonostante il processo di fabbricazione dei singoli stampi richieda molto tempo. Questo perché, una volta impostate, le macchine possono produrre molti prodotti in modo molto rapido e costante.

Il tempo viene risparmiato realizzando gli stampi in alluminio anziché in acciaio, come avviene di solito. Gli stampi in alluminio non hanno la longevità degli stampi in acciaio, ma le aziende possono produrli molto più rapidamente. Inoltre, sono sufficientemente resistenti per diverse migliaia di pressature e producono comunque la qualità di finitura necessaria.

Quali sono i vantaggi della produzione in piccola serie?

La produzione in piccola serie supera molte delle sfide inerenti alla produzione di massa:

  • STAMPA 

La produzione di piccole serie non richiede fabbriche enormi e tutti i costi che esse comportano. I siti produttivi sono tradizionalmente situati lontano dai clienti a causa della necessità di spazio, lavoratori e materie prime. 

Le tecnologie e gli strumenti utilizzati nella produzione di piccole serie sono più compatti e richiedono un ingombro molto minore. Ciò consente di portare la produzione molto più vicino a dove c'è la domanda. Ciò significa anche che le fabbriche possono essere allestite in modo rapido, semplice e conveniente, e persino trasferite in caso di necessità.

  • TEMPI DI COMMERCIALIZZAZIONE

La produzione in piccola serie sfrutta la flessibilità, il controllo e l'automazione della tecnologia moderna per snellire il processo dall'ordine iniziale alla consegna finale. Ad esempio, una stampante 3D non richiede agli operatori la produzione di utensili specifici prima di iniziare la produzione. A differenza, ad esempio, di una macchina per lo stampaggio a iniezione. 

Inoltre, la maggior parte dei prodotti fabbricati viene trasportata via mare. Questo aggiunge molte settimane ai programmi di consegna e il maltempo può aggiungere ulteriori ritardi. È probabile che sia necessario anche un trasporto via terra per raggiungere la destinazione finale. Localizzando la produzione più vicino ai clienti, la produzione in piccola serie offre la possibilità di ridurre i tempi di consegna di due mesi a 24 ore.

  • PERSONALIZZAZIONE 

La produzione in piccole serie consente alle aziende di apportare modifiche dopo ogni produzione, o anche durante la produzione, a seconda dei macchinari utilizzati. Possono anche implementare il feedback dei clienti nel lotto di prodotti successivo, aiutandoli a sentirsi più legati ai processi e al produttore per ottenere preziose informazioni.  

Le aziende che operano in settori di nicchia ma redditizi, spesso ignorati o trascurati dai produttori di massa, utilizzano spesso tecniche di produzione in piccole serie.

  • RISPARMIO SUI COSTI 

La produzione in piccole serie elimina la necessità di produrre, immagazzinare e gestire le scorte in eccesso. In questo modo si liberano risorse per attività a maggior valore aggiunto come il marketing, il reclutamento, la formazione, i nuovi strumenti e lo sviluppo dei prodotti. Per le aziende che puntano a ridurre i costi e a migliorare la produzione, l'adozione di un modello di produzione in piccola serie può essere una strategia redditizia. 

  • INNOVAZIONE DI PRODOTTO 

La possibilità di produrre rapidamente e a costi contenuti un piccolo lotto offre la flessibilità necessaria per testare nuovi prodotti senza dover investire in una produzione su larga scala. Di conseguenza, i tempi, i costi e i rischi dello sviluppo di un nuovo prodotto si riducono, mentre aumentano le probabilità di successo.

Inoltre, la produzione in piccole serie consente alle aziende di rilasciare rapidamente i prodotti sul mercato e di utilizzare il feedback ottenuto per migliorare il lotto successivo.

  • RISCHIO BASSO 

Con le grandi produzioni, i produttori corrono il rischio che le scorte rimangano invendute se la domanda cala improvvisamente. La produzione in piccole serie elimina gran parte di questo rischio perché, con questa strategia, i produttori realizzano solo prodotti in bassi volumi. Se la domanda cala, un prodotto completamente nuovo o modificato può entrare in produzione con un ritardo minimo. 

La produzione in piccole serie consente inoltre agli ingegneri di identificare i problemi di produzione e di risolverli senza rischiare di produrre migliaia di articoli difettosi con costi elevati.

Quali sono i limiti della produzione in piccola serie?

  • COSTI DI ALLESTIMENTO ELEVATI 

Le attrezzature come le macchine a controllo numerico e a iniezione rapida, soprattutto i modelli più recenti, sono più costose di quelle a funzionamento manuale. Tuttavia, i prezzi stanno scendendo con l'aumento della domanda di macchine. 

Oltre al costo iniziale di acquisto, queste macchine richiedono refrigerante, utensili e manutenzione periodica. Anche il costo delle riparazioni può essere elevato, a seconda del pezzo da sostituire, e spesso deve essere effettuato da un tecnico qualificato.

  • VOLUME DI PRODUZIONE 

Il fattore principale che definisce la produzione di piccole serie è rappresentato dai piccoli volumi di produzione. I produttori possono aumentare gradualmente le dimensioni di queste serie in risposta alla domanda dei clienti, ma se questa aumenta troppo rapidamente, è improbabile che riescano a scalare la linea di produzione abbastanza velocemente da soddisfarla. Ciò può comportare l'intervento dei concorrenti per soddisfare la domanda.

  • COSTO PER UNITÀ

La produzione di piccole serie avrà quasi sempre un costo unitario più elevato rispetto alla produzione di massa, a causa delle economie di scala.

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