Itrasporti, elemento cardine delle moderne economie,

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1 INGEGNERIA DI MANUTENZIONE L ingegneria di manutenzione nel trasporto ferroviario e l integrazione con Sap R/3Pm Si descrivono le attività dell Ingegneria di manutenzione e l utilizzo di un sistema informativo integrato nel caso dei materiali rotabili Sistema informativo G. Antonucci, P. Marzoletti, Kpmg Consulting spa, Roma Mauro Bianchi, Segesta srl, Milano Pianificare la manutenzione Programmare le risorse Gestire ricambi e materiali tecnici Studiare e rimuivere i guasti Fig. 1. Integrare le attività di ingegneria dimanutenzione con il sistema informativo. Itrasporti, elemento cardine delle moderne economie, si trovano a dover soddisfare le esigenze di una società sempre più assetata di mobilità e di un opinione pubblica sempre meno incline ad accettare i ritardi e la mediocre qualità di determinati servizi, a fronte di una domanda di trasporto in costante crescita. La Comunità Europea impone interventi volti a migliorare l intero sistema dei trasporti. Un moderno sistema dei trasporti deve risultare sostenibile tanto dal punto di vista economico, sociale che ambientale. La politica europea dei trasporti fino al 2010 è regolamentata dal cosiddetto «Libro Bianco» che prevede, fra l altro, una politica fiscale e di bilancio per permettere di internalizzare realmente i costi esterni, soprattutto quelli ambientali e realizzare una rete transeuropea degna di tale nome; una politica della concorrenza per garantire, che soprattutto nel settore ferroviario, l apertura del mercato non sia ostacolata dalle compagnie dominanti già presenti, né si traduca in un degrado della qualità del servizio pubblico. Il trasporto ferroviario, nel senso proprio del termine, è il settore strategico dal quale dipende in maggiore misura il successo del riequilibrio soprattutto del comparto merci. Per rilanciare il settore occorre che le stesse compagnie ferroviarie operino in reciproca concorrenza. L arrivo di nuove imprese contribuisce a rafforzare la competitività del settore e deve essere accompagnato da misure volte a promuovere la ristrutturazione delle compagnie ferroviarie esistenti, tenendo conto delle ripercussioni sociali e delle condizioni di lavoro. Si tratta di riuscire a realizzare l apertura dei mercati non solo per il trasporto internazionale di merci ma progressivamente anche per il trasporto internazionale di passeggeri. Tale apertura dei mercati deve essere accompagnata da un ulteriore armonizzazione nel campo dell interoperabilità e della sicurezza. Per garantire l efficienza della gestione delle risorse e l affidabilità dei mezzi occorre andare verso l innovazione tecnologica e organizzativa della manutenzione con approccio ingegneristico. L approccio ingegneristico alla manutenzione è fondato su un insieme di metodi, strumenti e analisi in grado di fornire indicazioni tecnico-organizzative utili a rendere sempre più efficiente il sistema manutentivo e sempre più disponibile quello produttivo, ottimizzando le risorse (fig. 1). Il sistema delle imprese di servizi è sempre più strategicamente orientato al raggiungimento di «Best Practice», attraverso l ingegnerizzazione della manutenzione e l esternalizzazione delle attività «non core» e la conseguente focalizzazione sulle attività che generano i differenziali competitivi rilevanti. I responsabili della manutenzione devono essere guidati da principi di efficacia e di efficienza economica in modo da poter raggiungere e mantenere adeguati standard di qualità per quanto riguarda sia le condizioni oggettive delle infrastrutture sia la sicurezza dei viaggiatori, dei lavoratori e la tutela dell ambiente. In generale si può affermare che gli obiettivi dell ingegneria di manutenzione sono: l aumento della disponibilità degli impianti l ottimizzazione dei costi di manutenzione il miglioramento continuo sia per quanto riguarda la sicurezza che la qualità. MANUTENZIONE, Tecnica e Management / OTTOBRE

2 Ingegneria di Manutenzione È la mente dell organizzazione manutentiva Treno La progetta Carrello Accopiatoio Cassa Barre di traz. Pantografo La controlla La migliora Sala montata 1:n Assile Centri ruota Riduttore Cilindro freno con stazionamento Motore 1:n Statore Mot. Traz. Rotore Mot. Traz. Cilindro freno Motocompressore Cassone AT Gruppo statore Uomo morto Comando Controllo Motogen. Serbatoio Motogeneratore Azionamento Interruttore extrarapido Ripetizione a bordo Package Fig. 2. Ruolo e indirizzo dell ingegneria di manutenzione. L ingegneria di manutenzione, struttura organizzativa nelle realtà più avanzate preposta alla progettazione, al controllo e al miglioramento delle attività di manutenzione, deve avere una visione completa e pervasiva sulle logiche che governano il servizio di manutenzione e su ogni possibile aspetto di miglioramento perseguibile (fig. 2). A tal fine deve dotarsi di strumenti metodologici e promuovere il miglioramento su basi organizzative sistematiche. L ingegneria deve quindi avere un ruolo di indirizzo, guida e controllo delle attività di manutenzione. Parlare di ingegnerizzazione della manutenzione porta a considerare la manutenzione stessa non come un costo ma come un investimento e cioè come una possibile fonte di profitto che potrà essere concretizzato attraverso un recupero di tutti i differenziali di miglioramento di natura tecnica e organizzativa. Questa visione deve essere condivisa dal top management ed essere trasmessa ai livelli inferiori, attraverso una forte azione di coinvolgimento; solo in questo modo è possibile giungere a una vera e propria progettazione della manutenzione. L ingegneria di manutenzione genera effetti positivi su tutte le principali aree presenti all interno di una azienda ferroviaria. Area manutentiva: ottimizzazione della gestione delle risorse umane disponibili (ad esempio attraverso la definizione di standard di lavoro) e dei materiali tecnici con conseguente riduzione dei costi associati miglioramento misurabile in termini di efficacia e di efficienza degli interventi incremento nella disponibilità degli impianti/linee. Area movimento: migliore qualità del servizio di trasporto (riduzione dei ritardi) incremento della «produttività» (misurabile anche in termini di riduzione dei costi di manodopera e di materiali). Area progettazione: eliminazione dei maggiori difetti di progettazione, derivanti dal feedback manutentivo (database dei modi di guasto, degli effetti e delle criticità) standardizzazione e unificazione dei componenti (consentendo una gestione più semplice dei materiali tecnici) Fig. 3. Esempio di scomposizione tecnico-funzionale. implementazione di sistemi di condition-monitoring dedicati ad alcune tipologie di guasto più rilevanti progettazione orientata alla affidabilità (design for reliability). L obiettivo è valorizzare le specializzazioni peculiari della cultura ferroviaria e operare con logiche di integrazione per: progettare la manutenzione, ossia definire le politiche manutentive più opportune (preventiva, correttiva, migliorativa), individuare le condizioni tecnico-economiche ottimali per le sostituzioni, per standardizzare i cicli di lavoro, ecc controllare tecnicamente ed economicamente il sistema manutentivo, anche attraverso il benchmarking interno e, quando possibile, esterno migliorare il sistema attraverso un approccio integrato in termini di affidabilità, manutenibilità e logistica dei materiali tecnici. In un processo di ingegnerizzazione della manutenzione il Sistema informativo di manutenzione (Sim) è uno strumento essenziale in quanto fornisce le informazioni necessarie per l impostazione, la gestione e il controllo dell attività manutentiva, contribuendo alla efficienza/efficacia complessiva di tutto il sistema (Uni 10584). Un Sim è costituito da un complesso di norme, procedure e strumenti necessari per raccogliere ed elaborare le informazioni utili per la gestione e il monitoraggio delle attività manutentive. Attualmente il mercato offre una grande varietà di sistemi informativi di manutenzione di tipo informatico, comunemente noti anche come Cmms (Computerized maintenance management system). I sistemi informativi attualmente in commercio, nella maggior parte dei casi, sono stati sviluppati per realtà industriali. Le difficoltà nell utilizzo di tali sistemi, consistono nel fatto che i servizi di trasporto ferroviario presentano logiche di gestione delle attività manutentive specifiche del settore. Per quel che concerne la manutenzione dei mezzi rotabili gli obiettivi generali che si devono perseguire con una corretta gestione della manutenzione e il supporto di Sim sono: massimizzazione della disponibilità dei veicoli ottimizzazione della efficienza dei veicoli 22 MANUTENZIONE, Tecnica e Management / OTTOBRE 2002

3 Equipaggiamento di Trazione e Frenatura 01 Pantografo Banco di manovra Ausiliari A.T 02 Compressore Inverter Impianti di Sicurezza 03 III. corsia Diff. Sonora Cassa Arredi 04 Compless. Meccanici 05 Fig. 4. Esempio di catalogo di unità (vagone). Impianto Freno 06 Ausiliari M.T. e B.T. 07 minimizzazione delle interruzioni non pianificate del servizio ottimizzazione delle interruzioni pianificate ottimizzazione dei costi di esercizio e manutenzione conformità alle disposizioni di legge ambientali, di sicurezza e qualità. Con l introduzione dei sistemi Erp (Enterprice resource planning systems) il Sim viene a rappresentare una porzione di un più ampio sistema informativo aziendale. I sistemi Erp supportano la gestione aziendale su diversi piani: quello della integrazione delle attività in processi, quello della comunicazione fra le unità aziendali, quello della tempestività e qualità delle decisioni. L utilizzo di un Erp come Sap può risultare una componente fondamentale per il recupero di competitività di un azienda di trasporto ferroviario, favorendo l adozione dei migliori modelli di business dove possibile. La realizzazione di un ambiente di business flessibile permette la condivisione delle informazioni e ne facilita l accesso, semplifica e omogeneizza i processi e, di conseguenza, riduce gli sprechi e le spese generali amministrative, permettendo un controllo continuo e assistito delle informazioni in ogni fase della loro vita aziendale. Significative riduzioni sono previste nelle attività a basso o nullo valore aggiunto, quali la duplicazione di operazioni di rilevazione dati e data entry. Fornire delle soluzioni alle carenze di sistemi non integrati può permettere al personale una migliore gestione di funzioni complesse e di concentrarsi maggiormente sull analisi del presente e del futuro, piuttosto che nella quadratura e nella documentazione del passato, con una migliore capacità di risposta alle funzioni interne e all utente esterno. Il modulo Pm (Plant maintenance) di Sap R/3 oltre ad avere le caratteristiche necessarie a svolgere il ruolo di Sim aziendale garantisce l integrazione con le altre aree/funzioni. Un Erp, e in particolar modo un Sim, affinché possa costituire un valido ed efficace strumento di supporto, deve recepire però le esigenze specifiche del settore in cui opera. Le esperienze maturate hanno dimostrato che, nel settore della manutenzione dei rotabili, le principali funzionalità necessarie in risposta alle specifiche esigenze individuate, sono qui di seguito elencate. Funzionalità a supporto della gestione delle anagrafiche dei materiali di manutenzione. Una efficace gestione dei dati anagrafici dei materiali di manutenzione costituisce un pilastro fondamentale di un Sim. L anagrafica dei materiali deve infatti avere caratteristiche strutturali e funzionali che consentano di compendiare e supportare le connotazioni tecniche, logistiche e commerciali di complessivi e parti di ricambio. Classificazione e applicabilità dei ricambi di manutenzione. Classificazione materiali in base alle caratteristiche tecniche e merceologiche. In questo ambito, risulta di particolare utilità predisporre funzionalità che permettano di classificare i materiali sulla base delle loro caratteristiche di applicabilità tecnica al tipo di vettura/apparato/complessivo/assieme. Gestione parti serializzate. Gestione puntuale (serializzata) delle parti di ricambio di maggiore criticità o rilevanza economica. Gestione stati materiale revisionabile. Gestione dei diversi stati in cui può trovarsi un materiale revisionabile (nuovo, guasto, ricondizionato, da rottamare ecc.) supportata da una logica di valutazione separata che consente l aggiornamento esatto e puntuale dello stato dei beni e del valore delle giacenze. Gestione equivalenti commerciali. Gestione degli equivalenti commerciali corrispondenti a un materiale di ricambio. Deve essere possibile registrare quali sono i materiali reperibili sul mercato considerati tecnicamente equivalenti al ricambio, individuandoli per mezzo della codifica della casa costruttrice. Ai codici degli equivalenti commerciali deve essere possibile fare riferimento in qualsiasi documento del ciclo degli acquisti. Funzionalità a supporto della manutenzione per componenti. Con manutenzione per componenti si intende quella manutenzione orientata a gestire l oggetto di manutenzione non come un complesso unico ma come assieme di componenti, ciascuno con una propria identità. Tutti i mezzi afferenti alla realtà ferroviaria sono progettati secondo principi di modularità sia fisica che funzionale (fig. 3). La capacità di poter descrivere attraverso un Sim la modularità degli oggetti di manutenzione costituisce un prerequisito alla gestione di qualsiasi politica manutentiva Scomposizione tecnica degli oggetti di manutenzione. Gestione della distinta base di manutenzione. Attraverso la distinta base di manutenzione è possibile effettuare una puntuale scomposizione tecnica dell oggetto da manutenere. La distinta base deve essere accessibile direttamente durante l elaborazione di un «ordine di lavoro», consentendo la selezione, l immediata verifica di disponibilità e l impegno a magazzino dei materiali necessari al completamento dell intervento manutentivo. Scomposizione funzionale degli oggetti di manutenzione, gestione del catalogo vettura. Il catalogo vettura consente di definire una scomposizione funzionale dell oggetto di manutenzione (fig. 4). Le segnalazioni di guasto debbono poter essere direttamente riferite alle voci del catalogo. I dati raccolti debbono poter essere successivamente elaborati e costituire una base su cui sviluppare analisi di tipo Fmea e Fmeca. Gestione del sistema tecnico. Tracciabilità d impiego di tutti i componenti serializzati. Questa funzione deve MANUTENZIONE, Tecnica e Management / OTTOBRE

4 permettere la mappatura puntuale dei complessivi serializzati in uso sui vari mezzi in un dato istante e di mantenerne traccia storica. L analisi dei dati raccolti fornisce un utile strumento per l evidenziazione di comportamenti anomali o criticità legate a uno specifico componente. Funzionalità necessarie alla gestione della composizione dei convogli (treni) e del flusso informativo che ne deriva. In molte realtà che effettuano manutenzione di materiale rotabile, il cliente non è costituito dall utente finale ma dal servizio che esercisce il trasporto. Compito del servizio manutenzione è quello di rendere disponibili al servizio che effettua movimento i convogli nel numero necessario e nelle condizioni richieste. Il convoglio costituisce pertanto l entità di raccordo e collegamento tra i due servizi; a esso sono connessi una serie di dati e informazioni che devono essere accessibili a entrambi i servizi affinché possano assolvere efficientemente alle proprie funzioni. Il Sim sviluppato per la realtà ferroviaria deve pertanto consentire di gestire dati e informazioni relativi ai convogli e supportare il flusso informativo tra i due servizi. Tracciabilità delle composizione dei convogli. Mappatura delle vetture (carrozze e locomotori) che costituiscono un convoglio. La composizione dei convogli deve poter essere documentata tenendo traccia sia della situazione corrente che di un record storico. I convogli, data la loro intrinseca variabilità, non costituiscono oggetti di anagrafica ma sono gestiti attraverso la registrazione documentale del periodo di validità di aggregati temporanei di locomotori e carrozze. Supporto all attività di composizione dei convogli. L accoppiamento dei convogli, solitamente di competenza del servizio manutenzione, deve essere supportato, da un punto di vista informativo, da funzionalità che consentano l immediata visualizzazione e selezione delle vetture disponibili. La lista delle vetture disponibili deve essere automaticamente aggiornata in base ai vincoli conseguenti alla situazione corrente (vetture già assegnate a un convoglio, vetture guaste e vetture in riparazione). Gestione stati convoglio. Gestione di vari stati in cui può trovarsi un convoglio (disponibile per il servizio, in servizio, guasto, richiamato per attività di manutenzione preventiva). Il passaggio da uno stato all altro deve poter essere indotto automaticamente in conseguenza alla registrazione di eventi riferiti a un componente del convoglio (quale una segnalazione di guasto vettura) o espressamente impostato dal servizio competente a seguito dell effettuazione di una data attività (richiamo per manutenzione, consegna a fronte di richiamo ecc.). Gestione delle comunicazioni tra i servizi. Notifica informatica e cartacea delle attività di rilievo effettuate sui convogli. Le attività effettuate sui convogli (composizione e consegna, richiamo, restituzione a fronte di richiamo ecc.) debbono essere di immediata evidenza informatica per tutti gli utenti abilitati, oltre a poter essere notificate a mezzo di documento stampato (fonogramma), individuabile da codice univoco, all ufficio interessato. Funzionalità di supporto alla gestione delle politiche manutentive di uso corrente in ambito ferroviario. Le politiche manutentive più comunemente attuate presso le realtà di ambito ferroviario sono la manutenzione correttiva e la manutenzione preventiva. Dato l ingente costo di molti apparati e complessivi che costituiscono i mezzi, tutte le realtà trovano vantaggioso sottoporli a cicli di ricondizionamento prima di procedere a una definitiva alienazione. Il ricondizionamento può essere effettuato utilizzando risorse proprie o rivolgendosi a ditte esterne. Un Sim completo deve pertanto fornire adeguato supporto allo svolgimento di tutte le attività connesse all attuazione di queste politiche. Manutenzione correttiva. I Sim sviluppati in ambito ferroviario debbono garantire piena copertura e supporto a tutte le fasi costituenti un atto di manutenzione correttiva, e cioè: segnalazione del guasto analisi del guasto segnalato (conferma del guasto, rilevazione e localizzazione, identificazione del componente causa del guasto) diagnosi e definizione degli interventi attuazione degli interventi (sostituzione e installazione del ricambio, riparazione «on fleet» ecc.) impiegate ecc.). È tuttavia rilevante osservare che alcuni automatismi propri di un sistema integrato possono contribuire a snellire le procedure riducendo le attività da svolgere a sistema. Tra gli altri, possono essere ricordati i seguenti esempi: i componenti da sostituire sono selezionabili direttamente dalla distinta base di manutenzione dell oggetto in riparazione. L utilizzo di una piattaforma Erp permette di effettuare una immediata verifica di disponibilità dei ricambi necessari e il loro eventuale impegno la eventuale sostituzione di complessivi da ricondizionare implica la registrazione della modifica effettuata sulla struttura del mezzo, la modifica dello stato del complessivo guasto e il suo successivo deposito in magazzino in attesa di ricondizionamento la registrazione di una segnalazione di guasto riferita a una vettura componente un convoglio comporta l automatica impostazione dello stato di guasto per l intero convoglio. Manutenzione preventiva programmata (Hard Time). La manutenzione programmata è una tipologia di manutenzione preventiva eseguita in accordo con un piano stabilito basato su scadenze temporali (tempo di calendario) o sul raggiungimento di valori prefissati da parte di una determinata grandezza misurata (chilometri percorsi). Le fasi costituenti un atto di manutenzione programmata sono: segnalazione del raggiungimento della scadenza fissata definizione della data di effettiva attuazione dell intervento attuazione degli interventi previsti impiegate ecc.) Per una loro completa copertura occorre che il Sim sviluppato consenta di gestire: strategie di manutenzione specializzate per famiglie di oggetti in cui siano riepilogate le cadenze di effettuazione degli interventi e la loro eventuale gerarchizzazione 24 MANUTENZIONE, Tecnica e Management / OTTOBRE 2002

5 piani di manutenzione specifici per ciascun oggetto per cui è prevista l attuazione di politiche di manutenzione Hard Time contatori specifici per ciascuna grandezza rilevante ai fini dell attuazione delle politiche di manutenzione Hard time riferiti a tutti gli oggetti interessati task list riepilogative delle operazioni da effettuare in corrispondenza di ciascuna scadenza per ogni tipologia di macchina, comprensive di una stima preventiva della manodopera e dei materiali necessari al completamento di ogni operazione. È infine rilevante osservare che: per alcune delle grandezze di interesse per le politiche di manutenzione Hard time il valore riferito all intero complessivo (ad esempio percorrenza chilometrica) rimane valido per tutti i componenti allocati su di esso. Per una più agevole gestione di queste eventualità, risulta particolarmente vantaggioso poter predisporre automatismi che, basandosi su definizioni di ereditarietà tra componenti, permettono l aggiornamento immediato di tutti i contatori sensibili a quella grandezza facenti parte del sistema tecnico al momento del rilevamento affinché l approssimarsi della scadenza sia segnalata con l anticipo necessario a programmare l intervento, occorre disporre di una serie di parametri attraverso cui poter regolare l anticipo con cui sia generato un documento di richiamo poiché alcuni interventi Hard time sono, in taluni casi, riferiti esclusivamente a specifici sottocomponenti (ad esempio verifica periodica della tenuta dei serbatoi dei compressori), può risultare vantaggioso disporre di funzionalità che permettono di generare il documento di richiamo per l oggetto di manutenzione principale sul quale sono montati. Manutenzione preventiva condizionale (on condition). La manutenzione condizionale è una tipologia di manutenzione preventiva eseguita in corrispondenza del superamento di un valore prestabilito da parte di un parametro descrittivo dello stato dell oggetto da manutenere. Le fasi costituenti un atto di manutenzione condizionale possono essere riassunte in: segnalazione del superamento del valore soglia analisi dello stato dell oggetto di manutenzione, definizione della effettiva necessità di eseguire l intervento e data dell intervento attuazione degli interventi previsti impiegate ecc.). Per una completa gestione di questa tipologia di manutenzione preventiva è necessario che il Sim renda possibile, oltre alle funzionalità già illustrate per la manutenzione programmata, la definizione e il controllo di piani di ispezione per il rilevamento diretto di quelle grandezze non monitorate mediante sistemi automatici. Funzionalità a supporto del controllo dei costi derivanti dalle attività manutentive. Uno degli obiettivi da cui un Sim non può prescindere è quello di rappresentare uno strumento di valutazione e controllo dell efficienza del sistema manutentivo aziendale. Esso deve pertanto consentire di raccogliere i dati relativi ai costi derivanti dalle attività di manutenzione nella forma più opportuna per effettuare le successive attività di analisi. Occorre pertanto che il Sim consenta di ripartire e aggregare i dati secondo diverse logiche. Quelle che seguono sono alcune delle possibili esigenze proprie di una realtà che effettua manutenzione di materiale rotabile: imputazione dei costi puntuale per oggetto di manutenzione con possibilità di successiva aggregazione per famiglia di vettura, linea percorsa ecc. ripartizione dei costi per voce di spesa (manodopera interna, acquisizione di servizi esterni, consumo di materiali) ripartizione dei costi in quota di spese vive e quota da destinare ricapitalizzazione patrimoniale. Conclusioni. L ingegnerizzazione della manutenzione è la «strada obbligata» per aziende in cui la manutenzione rappresenta una delle «core competence». Per poter ottenere risultati è necessario adottare un approccio strategico e strutturato. Strategico perché non deve limitarsi a cogliere le occasioni attuali, ma deve essere finalizzato a un presidio di lungo periodo; strutturato nel senso della standardizzazione dei metodi di intervento, di un efficienza delle risorse, degli strumenti e su di una chiara definizione del ruolo dell ingegneria di manutenzione. Il sistema informativo di manutenzione può essere il «driver» per progetti con tale ambizione, ma deve essere preceduto e affiancato da una fase di profonda analisi critica della situazione attuale della manutenzione, i cui risultati in termini di superamento delle criticità sono la base per lo sviluppo dello strumento. Gli Autori Gianluca Antonucci, laureato in Ingegneria Aeronautica, dal 98 in Kpmg Consulting spa dove si occupa dello sviluppo e implementazione di Sistemi Informativi integrati a supporto dei processi logistico manutentivi. Ha preso parte a progetti di reingegnerizzazione dei processi manutentivi nel settore della manutenzione rotabili. Attualmente è Project Leader e responsabile del Modulo Pm (Plant maintenance) in progetti nei settori del Trasportation e Food&Beverage. Paolo Marzoletti, laureato in ingegneria gestionale dal dicembre del 2000 in Kpmg Consulting spa dove si occupa dello sviluppo e implementazione di Sistemi Informativi integrati a supporto dei processi manutentivi. In questo ambito, le principali esperienze maturate hanno riguardato i settori del Trasportation e Food&Beverage. Nel 1999 ha svolto attività di stage presso l Officina di Manutenzione Motori Alitalia di Fiumicino, effettuando uno studio metodologico per lo sviluppo di un Dss nella pianificazione e controllo delle attività manutentive per propulsori di aeromobili. Mauro Bianchi, lavora per Segesta srl dal 98 dove si occupa dello sviluppo e implementazione di progetti di reingegnerizzazione dei processi manutentivi e delle metodologie a sostegno dell ingegneria di manutenzione specie in ambito ferroviario. MANUTENZIONE, Tecnica e Management / OTTOBRE