An assessment of workers arrangement policies for capacity adjustments in unbalanced lines : a simulation study

Make-To-Order (MTO) High-Variety-Low-Volumes (HVLV) companies manufacture different items for particular customers: they do not have a standard product range, but rather they sell their engineering skills in order to meet specific customers’ requirements. MTO companies are characterized by a high level of variability with respect to jobs’ routings and processing times. The finite nature of the manufacturing resources creates inevitable conflicts of delivery priorities, while the sector’s competition is significantly increasing. Thus, to find the right Production Planning and Control (PPC) system is an essential point. The Workload Control (WLC) is a PPC concept, which allows to control the workload through two techniques: the input and the output control. While the former has been vastly studied, the latter has not been correctly investigated. The few authors who researched on workers’ capacity management were mainly oriented to increase the overall workers capacity of the system through subcontracting, overtime and new workers hiring. Differently to that, our thesis is oriented at studying system’s capacity adjustment alone. In particular, an innovative workers’ arrangement policy, namely the Baton Bumping Zone Balancing, is proposed. Moreover, we try to integrate output control and the outcomes coming from the researches on the unbalanced lines. Thus, different patterns of workers efficiency and flexibility are investigated. All these aspects have been tested through simulations. A large number of variables has been considered, which lends to a more realistic scenario, providing important theoretical implications for managers. Results show that the Baton Bumping Zone Balancing policy proves superior to the other two tested only in the configuration that assumes a fully trained workforce. On the other side, after investigating the best rule for workers reallocation, it has emerged that the adoption of a Reactive workforce can effectively cope with those scenarios in which workers efficiency is limited. In particular, the inverted bowl pattern resulted to be the one achieving superior performances.

Le aziende che producono su ordine (MTO) sono caratterizzate da alta varietà e bassi volumi di vendita e producono vari prodotti per clienti specifici: infatti, non hanno un catalogo predefinito, ma piuttosto vendono le loro capacità ingegneristiche al fine di rispondere a specifiche richieste dei clienti. Le aziende MTO sono contrassegnate da un alto livello di variabilità per quanto riguarda il percorso di lavorazione degli ordini e i rispettivi tempi di processamento. La natura finita delle risorse manifatturiere genera conflitti inevitabili nelle priorità di consegna, mentre al contempo la competizione nel settore aumenta continuamente e in modo marcato. Pertanto, adottare il corretto sistema di pianificazione e controllo della produzione (PPC) è un elemento essenziale. Il workload control è un concetto nell’ambito PPC che permette di controllare il carico di lavoro attraverso due tecniche: il controllo dell’input e dell’output. Mentre il primo è stato largamente studiato, il secondo è stato frequentemente trascurato. Le poche ricerche sulla gestione della capacità degli operatori sono state per lo più orientate ad accrescere la capacità totale del sistema in termini di forza lavoro, attraverso l’esternalizzazione, gli straordinari e l’assunzione di nuovi operai. Diversamente da ciò, questa tesi studia solamente l’aggiustamento di capacità del sistema, senza incrementarla. In particolare, viene proposto un innovativo metodo per la riallocazione dei lavoratori, il Baton Bumping Zone Balancing. Inoltre, si cerca di integrare l’output control e i risultati derivanti dalle ricerche effettuate sulle linee sbilanciate. Pertanto, sono stati considerati diversi schemi di efficienza e flessibilità degli operatori. Tutti questi aspetti sono stati testati attraverso simulazioni. L’alto numero di variabili considerato porta ad avere uno scenario più vicino alla realtà, capace di fornire importanti implicazioni teoriche ai manager. I risultati indicano che la configurazione Baton Bumping Zone Balancing è superiore alle altre due testate solo nel caso in cui il personale sia stato altamente formato per lavorare sulle stazioni precedenti. D’altro canto, dopo aver determinato la miglior regola per il trasferimento dei lavoratori, è emerso che la riallocazione completamente reattiva degli operatori può far fronte in modo efficace a tutte quelle situazioni in cui l’efficienza dei lavoratori non è massima. In particolare, la configurazione di efficienza ‘inverted bowl’ raggiunge prestazioni superiori rispetto agli altri schemi testati.