La manutenzione predittiva come strumento di profitto

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1 I2 Industrial Innovation S.r.l. Via Lavagna, 6/a Parma Tel Fax La manutenzione predittiva come strumento di profitto Considerare la manutenzione non come un fattore di costo bensì come un centro di profitto consente di sfruttare appieno le potenzialità di una macchina a cura di Marco Vescovi 1

2 Introduzione Un breve cenno storico: nel 1965, Eivind Sohoel in Danimarca brevettò il metodo della misurazione degli impulsi di shock (Shock pulse method,) per identificare in anticipo gli impulsi di shock molto deboli provenienti dai cuscinetti volventi. Si voleva in questo modo riuscire a individuare una possibile criticità prima che si verificasse il guasto vero e proprio. Nasce così la strategia del Condition Monitoring. Nel corso degli anni sono stati elaborati metodi di valutazione sempre più semplici ed efficaci, dimostrando come il Condition Monitoring costituisca un importante fonte di profitto per le imprese, poiché garantisce l efficienza delle macchine coinvolte nella produzione. Riuscire a prevenire i guasti, dunque, è senz altro un ottimo affare. Ma cosa bisogna fare quando il ritmo della produzione aumenta proporzionalmente a una «tracimazione» dei costi? Come è possibile gestire delle interruzione di produttività se non c è la convenienza economica per farlo? Che cosa si può effettivamente fare per evitare che un ulteriore fermata si trasformi in una pesante perdita economica? Innanzitutto, bisogna tutelarsi contro gli imprevisti. In termini generali, si può dire che i leaders di mercato sono riusciti ad assumere una posizione dominante proprio perché hanno saputo ottimizzare i propri processi produttivi, rendendoli più affidabili ed efficienti rispetto alla concorrenza. Il fulcro di una produzione così ottimizzata è costituito dal Condition Monitoring strategico, che significa la manutenzione e la cura dei propri assets. Infatti, una strategia di manutenzione degli assets significativamente implementata, consente di individuare potenziali difetti di funzionamento prima che questi si trasformino in problemi. In teoria, questa affermazione risulta estremamente ovvia, ma non è così semplice tradurla in realtà. Qualunque fornitore è pronto a vendere un programma per la «rilevazione» dei dati, ma sono pochissimi quelli in grado di offrire un metodo per «valutare» tali dati. E un po come avere un aereo senza pilota, si investe in tecnologia, ma non si è in grado di utilizzarla. 2

3 Elementi da considerare prima dell implementazione E straordinariamente semplice stabilire quanto vale il Condition Monitoring. Se in una normale società di ingegneria ogni ora di guasto ordinario implica la perdita di un ingente somma di denaro, in una grande industria di processo lo stesso guasto provocherà un danno economico molto più elevato. Ecco perché è assolutamente necessario riuscire a capire quando e dove si verificherà il prossimo guasto. Di seguito vengono suggerite alcune valutazioni fondamentali. Individuare quali sono le aree maggiormente a rischio del sistema produttivo Si tratta di una vera e propria strategia. Il Condition Monitoring strategico è basato sull analisi della vulnerabilità; si tratta cioè di evidenziare dove il sistema produttivo è più vulnerabile in caso di fermo. Più è grave il danno economico provocato dal guasto, più impegnativo sarà riuscire a prevenirlo. Innanzitutto bisogna classificare i macchinari in base a tre livelli: - macchine che sono indispensabili nell ambito del processo produttivo: se si guastano, sarà compromessa la capacità di funzionamento o la sicurezza dell intero impianto; - macchinari che non sono direttamente coinvolti nel processo produttivo, ma che tuttavia lo influenzano indirettamente; - attrezzature che, almeno sul breve termine, hanno scarsa influenza sulle operations. Sulla base di questo semplice criterio di classificazione si può costruire una strategia di Condition Monitoring: se si ha la possibilità di accedere all archivio dei dati relativi al funzionamento, risulterà evidente quanto denaro consente di risparmiare l introduzione di procedimenti cautelativi. Naturalmente viene da chiedersi: sì, ma quanto costa tutto questo? 3

4 Capire cosa si ha bisogno di sapere Tecnologie come questa non offrono soluzioni, per ottenerle ci vogliono metodologie complete. Una razionale scelta delle metodologie è fondamentale per raggiungere un livello molto alto negli standard di sicurezza e, contemporaneamente, una ottimizzazione dei costi. E così possibile identificare la più comune delle cause di guasto, cioè cuscinetti danneggiati o non adeguatamente lubrificati. Il Vibration severity measurement (Vib), basato su uno standard internazionale, è un metodo estremamente pratico per valutare le condizioni generali di una macchina ed evidenziare eventuali disallineamenti, oppure parti o supporti allentati. L Evaluated vibration analysis method (Evam) è un metodo di analisi delle vibrazioni utilizzato per analizzare tutti i dati relativi alle misurazioni in un modo altamente sofisticato. Ne risulterà una valutazione automatica dei dati estremamente approfondita, che consentirà una rapida e semplice eliminazione del guasto. Scegliere una soluzione modulare Così come Roma non è stata costruita in un solo giorno, allo stesso modo qualunque soluzione deve affrontare necessariamente un periodo di adattamento e di ulteriore sviluppo. Si scelga un sistema modulare di Condition Monitoring da poter cominciare su scala ridotta, si eseguano dei test su alcuni singoli macchinari e poi si estenda il sistema in base alle proprie esigenze. E opportuno cominciare da macchine che siano fondamentali nel ciclo produttivo; per tale scopo, va benissimo anche un sistema portatile di misurazione, relativamente poco costoso. In un secondo tempo, lo si può implementare in un sistema di monitoraggio continuo. Un semplice Pc e un software per il Condition Monitoring consentiranno di gestire i dati, almeno virtualmente, da un numero illimitato di punti di misurazione. Niente ansie, dunque, né grandi investimenti. E possibile controllare il ritmo di crescita e il campo. Poiché le singole parti si integrano, non si corre mai il rischio di finire intrappolati in una situazione senza via d uscita, indipendentemente da come è stato costruito il sistema. E poiché tutti i componenti sono implementabili, è possibile utilizzare il materiale già acquistato anche quando si decide di sviluppare ulteriormente il sistema. Addestrare il personale Per quanto un sistema possa essere sofisticato, non lo sarà mai più di coloro che lo utilizzano. Ma per poter divenire davvero un centro di profitto, è necessario che un sistema possa essere utilizzato anche dal personale esistente, dopo un periodo di addestramento che sia il più breve possibile. La semplicità d uso è d obbligo. Invece di sommergere l operatore con una quantità spaventosa di dati complessi, occorre utilizzare metodi di misurazione evoluti in grado di analizzare i valori ricevuti, valutare i risultati e fornire una risposta in tempo reale: Luce verde: è tutto normale. Luce gialla: attenzione, sta per succedere qualcosa ma la situazione non è così grave. Luce rossa: pericolo. 4

5 Tuttavia, quanto sopra non significa che la semplicità del metodo renda inutile qualunque forma di training. Al contrario, l addestramento è fondamentale per garantire il successo di questo metodo di Condition Monitoring. In questo senso, è importantissimo il primo anno, in cui viene codificata, giorno per giorno, la normale attività lavorativa. Attenzione quindi a non lasciare che il fattore umano determini il fallimento di tale programma di Condition Monitoring. Scegliere un fornitore in grado di offrire un eccellente supporto post-vendita, così da non sentirsi abbandonati Spesso un rapporto d affari si gioca tutto quando si arriva al delicato momento del post vendita, quando il sistema è stato acquistato e installato, e al personale è stato insegnato come utilizzarlo. Molti pensano che a questo punto l affare sia concluso, e invece inizia proprio qui, poiché è questo il momento di dimostrare al cliente che ha fatto la scelta giusta, sia in termini di prodotto che di fornitore. E questo tipo di dimostrazione si basa sui fatti, non sulle parole. Essere pronti ad affrontare il futuro Confrontare i migliori competitors tecnologici; selezionare solo quelli dedicati al Condition Monitoring; ricordarsi che solo quelli che svolgono test sui macchinari industriali sono degni di fiducia. Una valida strategia di Condition Monitoring La corretta strategia a breve medio lungo termine garantisce il raggiungimento degli obiettivi. Supervisione e controllo totale L utilizzatore è in grado di supervisionare tutti i punti di misurazione e di focalizzarsi su quelli critici. La gente usa solo sistemi che siano facili da utilizzare L approccio al Condition Monitoring si basa su due concetti: - Condition Monitoring strategico si lavora sulla base del «bisogna conoscere». Vanno cioè definiti i difetti della macchina che si vuole indagare, dal momento che non è possibile effettuare una misurazione «a tappeto»; per ciascun compito, utilizzare il metodo di monitoraggio che fornisce una risposta tecnicamente corretta a fronte del minimo investimento, in termini sia di denaro che di tempo; - Valutazione dei dati sullo stato dei macchinari la trasformazione dei valori rilevati in valutazioni deve essere automatica e immediata. 5

6 Il know how e l expertise Utilizzare le risorse umane, le conoscenze e gli strumenti a disposizione in modo da ottenere il miglior rapporto costi/efficienza. Cosa bisogna sapere? Innanzitutto, vanno definiti i difetti che bisogna monitorare. Il Condition Monitoring deve sempre partire dalla lista dei difetti specifici di una macchina. Solo se l utilizzatore sa esattamente cosa si aspetta dal metodo di monitoraggio può servirsene in modo efficace e corretto; viceversa, rischia di raccogliere semplicemente dei dati (attività che implica dei costi) invece di contribuire alla manutenzione dei macchinari di un impianto. La specifica dei compiti presiede alla scelta delle tecniche e dei punti di misurazione. I difetti che ci si aspetta di rilevare sono tipici di quello specifico macchinario e sono quindi ben noti al personale addetto. Problemi meccanici tipici Gli strumenti e le tecniche di misurazione disponibili sono estremamente competitive. Anche se lo Shock pulse measurements e il Vibration severità measurements sono tecniche relativamente semplici (e quindi facilmente utilizzabili dal personale), sono in grado di rilevare i difetti di una macchina tanto quanto gli altri metodi. Chiunque è in grado di offrire tecnologia, ma bisogna scegliere solo chi può dare un metodo Sono tre i metodi di misurazione in grado di fornire risultati di valutazione. La maggior parte dei fornitori di attrezzature per il Condition Monitoring offre tecniche di misurazione che producono solo dati di misurazione, ma non valutazioni. World class performance Questo è un termine di management che descrive sia l obiettivo che la strategia utilizzata per raggiungerlo. La competizione, a livello internazionale, spinge le aziende a uno standard sempre più elevato di performance. Oggi non basta più essere leader del proprio settore. Gli investimenti di capitale vengono fatti per ottenerne il massimo ritorno, così si arriva a una competizione generalizzata nell ambito del mercato. Quando viene definito un nuovo livello di efficienza, tutte le aziende che operano in quel settore vi si devono adeguare. Per poter far fronte a questa sfida, il management si serve di nuovi strumenti e strategie. Ottimizzazione delle performance Per raggiungere i livelli di performance richiesti dal mercato globale, il management ha sviluppato una sorta di scienza empirica, servendosi di tecniche e metodi nuovi. La produzione e la vendita sono considerate come un unico processo multifase in cui ciascun livello deve essere perfettamente in sintonia con quello successivo per poter raggiungere i massimi risultati. 6

7 Il Benchmarking è utilizzato come strumento per misurare le performance della propria azienda confrontandole con quelle delle aziende più significative dello stesso settore, per trovare il modo di implementarle. Si prenda per esempio una gara automobilistica. Non è detto che a vincere sia necessariamente il pilota più bravo o la macchina più veloce; arrivare alla vittoria è un processo composto da più fasi, ciascuna delle quali può essere analizzata e migliorata, così da avere un insieme complessivamente migliore. Il motore, la trasmissione, i freni, i pneumatici, il carburante, l assistenza ai box - ogni singolo componente di una lunga lista contribuisce alla vittoria della macchina e del pilota. La manutenzione come centro di profitto Uno dei fattori economici è la manutenzione. Nella maggiore parte delle industrie, il budget per la manutenzione rappresenta una buona fetta del giro d affari. Da un punto di vista meramente economico, il problema legato alla manutenzione è che è molto facile valutarne i costi, ma diventa estremamente difficile stabilirne il ritorno in termini di fatturato. Con un argomentazione tanto obsoleta quanto sbagliata, si è soliti dire: «Possiamo agevolmente ridurre il budget a disposizione della manutenzione, perché tanto le nostre macchine non si rompono». Tagli eccessivi alla manutenzione causano sempre grossi problemi, e invece di risparmiare si spende di più. Oggi il management tende a considerare la manutenzione non come un fattore di costo bensì come un centro di profitto poiché consente di sfruttare appieno le potenzialità di una macchina. Il trend nell industria Storicamente, il trend dello sviluppo industriale è stato quello di avere unità produttive sempre più grandi gestite da sempre meno persone. Per quanto possibile, il lavoro umano è stato sostituito da quello delle macchine, mentre la produzione è stata concentrata in un unico sito. Adesso però questo trend, soprattutto per le aziende «mature» che operano in mercati consolidati, ha fatto il suo tempo; non è più possibile, infatti, pensare di crescere e aumentare i profitti chiudendo le piccole unità e licenziando i lavoratori. Strumenti tradizionali Il management tradizionale è caratterizzato da una visione piuttosto limitata, che si basa sul concetto di «singole parti»; ogni parte di un insieme deve svolgere al meglio il proprio ruolo, per raggiungere 7

8 l efficienza del tutto. Spesso però non è questo il risultato che si ottiene, poiché i miglioramenti che si verificano in un settore possono avere un impatto negativo sugli altri aspetti di un attività. Le possibilità nascoste Spesso i costi di manutenzione messi a budget sono solo la punta dell iceberg. I costi reali, molte volte sotto forma di mancati guadagni, sono nascosti, o riemergono in qualche altro budget. Il modello DuPont Il modello DuPont viene usato per calcolare il tasso di ritorno sul capitale investito. La parte blu illustra il risultato delle attività correnti, dove i ricavi sono controbilanciati dai costi per stabilire i profitti. La parte verde rappresenta gli assets, compresi i macchinari per la produzione. Il tasso di ritorno si evince dividendo il profitto con gli assets complessivi. Come calcolare il profitto In un sito produttivo, la maggior parte dei ricavi deriva dalla vendita di prodotti. I costi diretti sono determinati dalla realizzazione dei prodotti da vendere, e quindi dipendono dalla dimensione quantitativa delle produzione. Il margine lordo di contribuzione si ottiene detraendo i costi diretti dai ricavi. I costi ordinari comprendono tutti quei costi che non riguardano direttamente la produzione; il costo relativo alla manutenzione rientra in questo ambito. Il profitto viene calcolato detraendo i costi ordinari dal margine lordo di contribuzione. Assets management Un aspetto dell asset management è quello di valutare con attenzione i rapporti tra le varie risorse interne: il personale, i macchinari e la tecnologia di processo. Scopo di tale valutazione è quello di ottimizzare l intero ciclo produttivo piuttosto che dedicarsi a miglioramenti parziali. 8

9 Ridefinizione dei costi e dei ricavi Un altro aspetto dell asset management è quello di stimare quanto si potrebbe ricavare dall ottimizzazione delle risorse interne. Si vuole raggiungere il risultato più alto, invece di accontentarsi di un «confortante» margine di produttività, poiché raramente la performance produttiva di un impianto, e di conseguenza i suoi ricavi, si avvicinano al potenziale massimo per cui è stata progettata l attrezzatura. La differenza tra i ricavi potenziali e quelli reali si chiama «perdita di contribuzione». Inserendo la perdita di contribuzione nel modello economico si ottiene uno strumento che consente una miglior valutazione dei risultati di una manutenzione efficace. La perdita di contribuzione non è un costo immaginario: le perdite di produttività causate da guasti che si potevano evitare possono essere stimate in somme reali di denaro. Quindi, un aumento dei costi di manutenzione può rapidamente essere ripagato dalla conseguente riduzione degli altri costi ordinari (parti di ricambio, assicurazioni, contractors), dei costi diretti e soprattutto della perdita di contribuzione. La filosofia manutentiva si è andata significativamente sviluppando nel tempo. La manutenzione implica interventi e sostituzioni basate sulle ore di funzionamento dei macchinari, per poter eseguire gli interventi di manutenzione sui macchinari stessi quando necessario. I modelli più recenti spostano l accento da requisiti manutentivi puramente tecnici alla sicurezza in ambito produttivo, e dalla riparazione di guasti conosciuti a miglioramenti in fase progettuale, volti a eliminare le cause stesse di guasto. Impatto della manutenzione su condizione Investire nella manutenzione su condizione significa aumentare nel breve termine i costi ordinari, cioè il budget di manutenzione. Ma l effetto sul lungo termine è una diminuzione di tutti i fattori di costo (cosa che aumenta i profitti), oltre a una riduzione nel valore d inventario degli assetst, il che aumenta ulteriormente il tasso di ritorno. Fare un uso migliore delle proprie potenzialità La perdita di contribuzione diminuisce se si aumenta l Ope: più prodotti da vendere e di qualità migliore. Come effetto conseguente, ciò va ad aumentare la sicurezza nella fornitura e influenza positivamente anche la domanda del prodotto. Costi ridotti e profitto aumentato Un aumento temporaneo del budget di manutenzione è compensato dai risparmi che si ottengono alle voci «costi ordinari» e «costi diretti». 9

10 Un piccolo investimento comporta un tasso di ritorno Esempio delle conseguenze di un investimento in Condition Monitoring. L ottimizzazione delle performance porta al più alto profitto sul Life Cycle di macchine e impianti E necessario calcolare la perdita di contribuzione insieme agli altri fattori di costo per poter effettuare una valutazione adeguata del profitto sul Life Cycle. Un aumento dei costi ordinari, che includono il budget di manutenzione, è giustificato se porta a una riduzione dei costi totali, compresa la perdita di contribuzione. Perché il Condition Monitoring? Il principale argomento a favore del Condition Monitoring è la considerevole riduzione dei costi determinata dalla riduzione del tempo impiegato in una riparazione necessaria. Difatti, una riparazione programmata significa minor tempo di attesa e minor tempo per effettuare il lavoro. A questo bisogna aggiungere il costo del danno che deriva da una fermata. 10