Analysis and optimization of setup processes: workforce reorganization and lean strategies within the WCM framework in Brembo's disc machining business unit

The research presents the results of an industrial project developed at Brembo N.V., a global leader in the design, development, and commercialization of high-performance braking system, supplying both the premium automotive market and racing sector. The project was carried out in the Disc Machining Business Unit of the company, specifically in the Production System Department, with the primary objective of addressing a strategic need of the plant: the in-depth study of setup time reduction strategies and their economic feasibility for a potential plant-wide implementation. Given the strong industrial interest, a financial impact analysis was integrated to assess the profitability of the proposed optimizations. The core focus of the research is the optimization of machine setup processes, a key aspect of production efficiency, which represent the second-largest loss factor in the plant according to the Cost Deployment pilar of the Brembo World Class Manufacturing framework. The study combines two complementary approaches: the application of Lean Manufacturing techniques, specifically the SMED methodology (Single-Minute Exchange of Die), and a reorganization of workforce activities, particularly the reallocation of setup operators across the current three shifts to improve efficiency, reduce drastically setup times and consolidate all the setup operations within a single primary shift. The economic analysis demonstrated that the optimal workforce allocation scenario leads to a 19.5% reduction in setup-related costs and a 3.7% increase in OEE efficiency, directly contributing to a higher production capacity. The optimization leads to a total setup time reduction of 63.14% across all workstations, enabling the average increased production of 23.180 brake discs, translated into a potential revenue growth of 2.37%, while the actual financial gain, measured by the contribution margin, increases by 5.92% over the three months of analysis, reflecting the net profit increment that the company can expect from the proposed optimization.

La ricerca presenta i risultati di un progetto industriale sviluppato presso Brembo N.V., leader globale nella progettazione, sviluppo e commercializzazione di impianti frenanti ad alte prestazioni, fornendo sia il mercato automobilistico premium che il settore racing. Il progetto è stato condotto all'interno della Business Unit Disc Machining, nello specifico nel reparto di Ottimizzazione della Produzione, con l'obiettivo principale di rispondere a una necessità strategica del plant: l'analisi approfondita delle strategie di riduzione dei tempi di setup e la loro fattibilità economica per una possibile implementazione su scala industriale. Data la rilevanza strategica del tema, lo studio ha incluso un’analisi dell’impatto finanziario per valutare la convenienza delle ottimizzazioni proposte. Il cuore della ricerca è l'ottimizzazione dei processi di setup, un aspetto cruciale per l’efficienza produttiva, che rappresenta la seconda maggiore fonte di perdita del plant, secondo il pilastro del Cost Deployment del Brembo World Class Manufacturing (WCM), framework produttivo di riferimento dell’azienda. Lo studio ha combinato due approcci complementari: l’applicazione delle tecniche Lean Manufacturing, in particolare la metodologia SMED (Single-Minute Exchange of Die), e una riprogrammazione delle attività operative, concentrandosi sulla riallocazione dei preparatori di setup, attualmente distribuiti su tre turni, con l’obiettivo di migliorare l’efficienza, ridurre drasticamente i tempi di setup e consolidare tutte le operazioni di cambio attrezzatura all’interno di un unico turno principale. L'analisi economica ha dimostrato che lo scenario ottimale di riallocazione della squadra di operatori specializzati alle operazioni di setup, permette una riduzione del 19,5% dei costi legati ai setup e un incremento dell’efficienza OEE del 3,7%, contribuendo direttamente all’aumento della capacità produttiva. L’ottimizzazione proposta ha portato a una riduzione del tempo totale di setup pari al 63,14%, consentendo un incremento stimato della produzione di 23.180 dischi, con un impatto economico che si traduce in un aumento del fatturato del 2,37%. Tuttavia, il reale beneficio finanziario è rappresentato dal contribution margin, aumentato del 5,92% nei tre mesi di analisi, riflettendo l'incremento netto del profitto che l’azienda potrebbe ottenere implementando le ottimizzazioni proposte.