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Digital logistics

Magazzino automatizzato con Industria 4.0, un ROI oltre i 50mila euro per Poliambulanza

L’ospedale bresciano ha adottato un sistema di stoccaggio automatico per la Farmacia interna, che rifornisce i reparti di medicinali e materiali sanitari, per un valore annuo di 27 milioni di euro. Il progetto di ridisegno in sei fasi ha previsto risparmi su costi del personale, errori e scorte in giacenza, e miglior uso degli spazi, oltre ai benefici fiscali del Piano Industria 4.0

10 Lug 2018

Marco Perona

Professore Ordinario di Logistica Industriale, Università di Brescia

Sara Angeli

Junior Project Leader, Fondazione Poliambulanza

Umberto De Peppo Cocco

Direttore Operativo, Fondazione Poliambulanza

L’automazione rappresenta sempre più una leva strategica per migliorare l’efficienza e il controllo dei processi, anche in contesti non industriali. Un esempio è Fondazione Poliambulanza, ospedale privato no-profit a Brescia con 650 posti letto, che realizza ogni anno circa 20.000 interventi chirurgici, 30.000 ricoveri e 77.000 accessi al pronto soccorso. Nel 2017  ha concluso una serie di progetti di innovazione, fra i quali il magazzino automatizzato per la Farmacia interna descritto in questo articolo.

La Farmacia di Poliambulanza è il magazzino centrale che rifornisce i reparti interni con i materiali sanitari necessari. Vi sono svolte intense attività manuali di picking e una serie di controlli visivi dei prodotti per garantire la tracciabilità dei flussi di farmaci. Attualmente il valore delle scorte è di circa 1,5 milioni di euro, con un flusso annuo movimentato di circa 27 milioni.

La tracciabilità dei farmaci è sancita dal DM 15/7/2004, che regola il monitoraggio delle confezioni dei medicinali nel sistema distributivo. Per legge i farmaci vengono immessi sul mercato con un’etichetta dotata di due codici a barre: uno per il codice AIC identificativo del prodotto e l’altro per il codice progressivo di targatura. Dato che le informazioni di lotto di produzione e data di scadenza non sono nei barcode ma stampate sulla confezione, gli ospedali devono impiegare altri strumenti e risorse per garantire la tracciabilità di queste informazioni.

Il magazzino automatizzato

Per fare fronte a queste esigenze di tracciabilità e per ridurre il lavoro manuale, Fondazione Poliambulanza ha deciso di installare un innovativo magazzino automatizzato per lo stoccaggio di confezioni farmaceutiche, capace di movimentare fra 400 e 1200 confezioni/ora.

L’armadio è controllato interamente via WiFi e integrato con il sistema informativo gestionale di Poliambulanza. Dispone inoltre di un apparato di lettura ottica dei codici a barre che consente l’associazione informatica fra il codice di targatura della singola confezione e i relativi dati di lotto e scadenza riportati nel documento di carico.

Uno dei principali vantaggi del magazzino automatizzato è la possibilità di alleggerire il carico di lavoro del personale operativo, ottimizzando i tempi delle attività di messa a dimora e di picking e riducendo le attività non a valore aggiunto. Un altro vantaggio è il controllo e tracciabilità dei farmaci e dispositivi medici per tutto il loro percorso nella struttura sanitaria.

Presupposti dell’adozione del sistema sono stati la verifica della sua adeguatezza rispetto alle esigenze di Poliambulanza e il suo corretto dimensionamento.

Il progetto di ridisegno

Il progetto di analisi, dimensionamento e valutazione del magazzino automatizzato è stato scomposto in sei fasi:

  1. Analisi AS-IS dei processi: studio delle attività svolte nella Farmacia prima dell’installazione del nuovo magazzino, svolta secondo i principi della business process orientation (Davenport, 1993).
  2. Raccolta e studio dei dati storici: creazione di un database di tutte le movimentazioni in ingresso e in uscita dalla Farmacia e delle rispettive giacenze, in un orizzonte temporale abbastanza rappresentativo per fungere da base del processo di dimensionamento.
  3. Identificazione degli scenari TO-BE: definizione di una serie di possibili scenari al variare dei valori di alcuni driver dello stato futuro della farmacia: l’evoluzione nel tempo della domanda dei diversi materiali; il loro indice di copertura a scorta e la modalità di utilizzo del magazzino nelle fasi di carico e di picking dei materiali.
  4. Analisi di sensitività: calcolo dell’impatto delle variazioni di ciascuno dei driver considerati sul dimensionamento dell’area di stoccaggio e sull’occupazione oraria giornaliera del sistema robotizzato. Lo stress test ha consentito di individuare la capienza ideale – circa 55.000 confezioni – e di verificare la robustezza del sistema ai diversi scenari ipotizzati.
  5. Ridisegno del layout e dei flussi: individuazione della posizione ottimale per il sistema automatizzato entro gli spazi della Farmacia.
  6. Valutazione economica: realizzata a partire dalla stima degli investimenti richiesti dall’installazione del sistema automatizzato, dei costi operativi e dei risparmi ottenuti grazie alla sua adozione.

Analisi as-is dei processi

La Farmacia di Poliambulanza accentra le attività di ricevimento, stoccaggio e consegna dei materiali sanitari a tutti i reparti della struttura. Si occupa dell’interazione con i fornitori, predisponendo gli ordini di acquisto e controllando il materiale ricevuto. Per alcuni codici molto richiesti gestisce anche il mantenimento a scorta, offrendone la disponibilità continua.

Il personale di Farmacia è composto da 8 operatori tecnici, 5 impiegati amministrativi e 4 farmacisti. Il servizio è attivo dal lunedì al venerdì dalle 8 alle 16 con orario continuato: ne usufruiscono un centinaio di soggetti richiedenti, fra reparti di degenza, blocchi operatori e unità di terapia intensiva.

Ogni giorno, in base a un calendario preconcordato con i reparti, il personale di Farmacia elabora a sistema le richieste da evadere. L’evasione, particolarmente labour-intensive, consiste nel prelievo manuale del materiale e successivo controllo visivo della correttezza del materiale preparato, in termini di quantità e lotti assegnati dal sistema informativo. Prelievo e controlli sono effettuati da operatori diversi.

La necessità di ripristinare le scorte della Farmacia viene gestita dal sistema informativo che dà evidenza dei prodotti la cui disponibilità è scesa sotto il punto di riordino (Brandolese et. al., 1991), variabile che tiene conto del consumo medio giornaliero (calcolato da sistema), del lead time di consegna del fornitore, e del tempo di copertura desiderato (inseriti manualmente).

Raccolta e studio dei dati storici

I dati di progetto riguardano le movimentazioni in ingresso e in uscita e le giacenze per un arco di due anni. Le tre serie storiche sono state analizzate separatamente per individuarne i tratti caratteristici e i valori “outlier” rispetto alla distribuzione statistica (Cousineau e Chartier, 2015).

Le movimentazioni in uscita sono state disaggregate per richiedente, per studiare le dinamiche della domanda di ciascun reparto. In particolare sono stati valutati il trend e la variabilità della domanda in relazione ai fattori patologici tipici di ogni reparto. Per i movimenti di materiale in entrata sono stati considerati i principali fornitori, ovvero quel 20% che, secondo la regola di Pareto (Sanders, 1987), procura l’80% del materiale acquistato. I valori di giacenza sono stati suddivisi per ubicazione e tipologia di materiale e per ciascuna sono stati definiti gli indici di rotazione e copertura.

La distribuzione di frequenza dei movimenti in uscita è stata considerata assimilabile a una distribuzione normale grazie al test del Chi Quadrato (Dixon e Massey, 1969), mentre la distribuzione delle giacenze è risultata pressoché costante nel tempo. Nella ricerca dei possibili driver della serie storica dei prelievi, l’unica correlazione risultata significativa è quella fra numero di pazienti ricoverati in un dato reparto, e consumo di materiale in quella giornata.

La distribuzione dei movimenti in ingresso è invece fortemente irregolare nel tempo, essendo influenzata da logiche commerciali non strettamente dipendenti dai consumi; infatti sono molto frequenti gli ordini di grandi lotti, per ottenere sconti di quantità o ottimizzare i costi di trasporto. I movimenti in uscita e le giacenze hanno mostrato alta stagionalità annuale e, in termini generali, è emersa la tendenza a sovradimensionare le scorte, in parte a causa del calcolo del punto di riordino basato prevalentemente su dati di esperienza, anziché su valori rigorosi.

Identificazione degli scenari to-be ed analisi di sensitività

Al fine di definire i possibili carichi di lavoro futuri del sistema di stoccaggio automatizzato, sono stati costruiti degli scenari derivanti dalla variazione della domanda dei diversi materiali, della loro disponibilità a scorta e della modalità di utilizzo del nuovo magazzino.

Considerando i più significativi fattori demografici e patologici, si è ricavata la previsione della domanda di ciascun articolo, sfruttando la relazione già determinata tra numero di ricoveri per reparto e richieste di medicinali al magazzino. Per esempio, il fenomeno d’invecchiamento della popolazione evidenziato da Istat (Indicatori demografici, 2015) è stato considerato come un driver della domanda di materiale, da parte dei reparti di Geriatria (coefficiente positivo), Ostetricia e Pediatria (coefficiente negativo); mentre l’incremento delle patologie oncologiche e cardiovascolari, stimato da autorevoli riviste medico-scientifiche (European Heart Journal, 2016), è stato impiegato per definire i volumi previsti per i reparti di Oncologia e Cardiochirurgia.

La domanda così calcolata è stata poi perturbata nei volumi e nella variabilità, definendo 9 possibili scenari in base alla combinazione del valore medio dei volumi: ridotti (- 50%), non modificati (0%), aumentati (+ 50%); con la loro variabilità nel tempo ridotta (- 50%); non modificata (0%); aumentata (+50%).

Per quanto riguarda la copertura a scorta, si è rilevata la presenza in diverse circostanze di un livello di stock eccessivo: sono stati quindi introdotti 2 scenari con livello di copertura invariato e decrementato del 10%.

Infine, sono stati simulati 9 diversi scenari di funzionamento del magazzino automatizzato, relativi alla modalità di picking del gruppo di presa e alla modalità di carico delle confezioni di medicinali. Il picking può essere effettuato in mono-confezione o multi-confezione, a seconda della dimensione delle stesse. Questo incide sulla produttività oraria del sistema in termini di numero di confezioni/ora movimentabili. Sono stati quindi definiti 3 scenari con incidenze del prelievo mono-confezione al 10%, al 15% e al 25%.

Il carico del materiale all’interno dell’armadio automatizzato può essere svolto mediante due sistemi: il meccanismo di nastri e lettura ottica completamente automatico e il sistema semiautomatico dove sono richiesti la lettura e il posizionamento manuale sul nastro. Nel primo caso, il ritmo di carico è di 400 confezioni/ora, mentre il secondo raggiunge le 1.200 confezioni/ora. Si valutano 3 scenari con le seguenti combinazioni: 80% automatico e 20% semiautomatico; 70% automatico e 30% semiautomatico; 50% automatico e 50% semiautomatico.

Per ogni combinazione ottenuta dall’incrocio degli scenari descritti è stata sviluppata una simulazione del funzionamento del magazzino automatizzato, ottenendo i relativi valori di: movimentazioni (in-out), giacenza (media e massima) ed occupazione oraria del sistema. Come esempio si riportano in Tabella 1 i risultati ottenuti per il tempo di occupazione del sistema rispetto ad alcuni degli scenari introdotti.

Tabella 1 – Riepilogo dei risultati in termini di ore/giorno di impiego del sistema automatizzato

Ridisegno del layout e dei flussi

La posizione del magazzino automatizzato è stata definita a seguito di una valutazione tecnico-impiantistica che ha individuato come ottimale la soluzione lunga 20 metri e alta 3. L’immagine di apertura dell’articolo mostra una panoramica del sistema automatizzato a installazione compiuta, dove in primo piano si nota il sistema di riempimento automatico delle ceste destinate alla consegna ai reparti.

L’immagine 1 illustra invece un dettaglio dell’interno del sistema, che pone in evidenza il gruppo di presa, in grado di traslare lungo il corridoio centrale ad una velocità media di 5 metri al secondo.

Immagine 1 – il gruppo di presa wireless e il corridoio interno del nuovo magazzino

La valutazione economica

Per la valutazione economica dell’investimento, i flussi di cassa uscenti considerati sono stati: l’investimento necessario per l’installazione del sistema (comprensivo del costo di ristrutturazione dei locali di Farmacia) e i costi di periodo relativi a manutenzione e servizio di assistenza full time.

Sulla base delle simulazioni svolte sono inoltre stati stimati e valorizzati i seguenti benefici: risparmio sul costo del personale, che con il sistema a regime può essere indirizzato ad attività a maggior valore aggiunto; risparmio per il migliore uso dello spazio, grazie alla maggior densità di stoccaggio delle confezioni garantita dal nuovo sistema; riduzione della spesa per prodotti scaduti; diminuzione degli errori ottenuta dalla conversione del 34% delle attività da manuali ad automatiche e riduzione della scorta complessiva grazie all’aumento dell’efficienza dei processi. In più, Poliambulanza si avvale dell’iperammortamento al 250% del piano Nazionale Industria 4.0. In conclusione, il bilancio fra costi e benefici determina la convenienza dell’investimento con indice di profittabilità del 22%, NPV pari a 51.000 euro e Pay Back Time intorno ai 7-8 anni.

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