Strumenti per un analisi predittiva ai fini di una manutenzione efficace. SPS IPC Drives Italia 2014 Ing. Alessio Forafò Panasonic Electric Works

Transcript

1 Strumenti per un analisi predittiva ai fini di una manutenzione efficace. SPS IPC Drives Italia 2014 Ing. Alessio Forafò Panasonic Electric Works Italia

2 Ciclo di vita della macchina Il ciclo di vita di una macchina, specialmente nei periodi di crisi come quello che stiamo vivendo, assume un ruolo sempre più importante nei bilanci aziendali. Ecco quindi che concetti come manutenzione, prevenzione guasti, ecc. vanno considerati e analizzati fin dalla progettazione della macchina. Guasti L insorgere di un guasto può portare a ingenti sperperi di denaro. Oltre al danno economico per la sostituzione del componente danneggiato si hanno una serie di costi indiretti quali: - Mancata produzione/erogazione del servizio; - Scarsa qualità del prodotto; - Riduzione dei volumi di produzione; - Ritardo nelle consegne; -

3 Guasti infantili solitamente si possono eliminare mediante il processo di rodaggio. Guasti per usura si verificano se l apparato non è sottoposto a perfetta manutenzione. Guasti casuali si verificano ad intervalli casuali in maniera improvvisa del tutto inaspettata.

4 Manutenzione La manutenzione può essere fatta in diverse modalità ma il suo obiettivo è quello di massimizzare la vita utile della macchina con il minimo costo globale; ciò si traduce nella riduzione della durata e della frequenza dei guasti. Manutenzione su condizione (Condition Based Managment, CBM), che costituisce un alternativa rispetto alla programmazione degli interventi a determinate scadenze temporali, essendo dinamicamente legata alla conoscenza dello stato attuale del sistema. Si procede sempre, ma solo quando necessario Per fare ciò occorre predisporre di diverse tecnologie: - Per il monitoraggio dello stato della macchina e delle condizioni ambientali in cui lavora; - Per l elaborazione dei segnali ricevuti; - Per l Information and Communication Technology (ICT), ossia la remotizzazione dei dati, il tele-controllo e la tele-manutenzione.

5 Monitoraggio dei fattori critici MTTF (Mean Time To Failure) Tempo medio di funzionamento prima che si verifichi un guasto. Per i componenti elettromeccanici, idraulici e meccanici soggetti ad usura (es. relè ed elettrovalvole) il tasso di guasto aumenta con il numero di cicli lavorati. Scegliere componenti con MTTF/B10 elevato Temperatura di esercizio Innalzamenti o abbassamenti della temperatura di esercizio per cui è stata progettata la macchina portano ad un repentino degrado dei componenti costituenti la macchina stessa. Installare opportuni trasduttori di temperatura: termocoppie, PT100, NTC e PTC, per monitorare la temperatura di esercizio. Integrare questi segnali a bordo del PLC e tramite opportune funzioni di regolazione della temperatura (PID) agire sui sistemi di riscaldamento e/o condizionamento.

6 Monitoraggio dei fattori critici Pressione Nel caso di macchine pneumatiche o oleodinamiche occorre monitorare la pressione di esercizio. Installare opportuni sensori di pressione, preferibilmente con uscita analogica, per monitorare le pressioni della macchina in funzione del ciclo di lavoro. Qualità dell energia elettrica La presenza di sovratensioni, sbilanciamento tra le fasi, armoniche, ecc... possono provocare un deterioramento repentino dei componenti presenti sulla macchina. Installare analizzatori di rete per monitorare la qualità dell energia fornita alla macchina e i consumi dei vari attuatori.

7 Elaborazione dei dati I vari segnali, relativi allo stato di funzionamento della macchina, devono essere processati da un controllore centrale (es. PLC). L utilizzo di bus per il trasporto dei segnali acquisiti dai vari sensori semplifica il cablaggio della macchina e la circolazione delle informazioni verso il sistema di elaborazione dei dati.

8 Elaborazione dei dati Il PLC deve conteggiare il numero di manovre eseguite da ogni attuatore e confrontare i valori acquisiti con i dati di targa dei vari componenti. Tramite opportuni monitor, pannelli operatore, sistemi di segnalazione (es. SMS, , ecc.) sarà possibile segnalare all operatore l insorgere di un guasto o la necessità di effettuare una manutenzione preventiva.

9 Elaborazione dei dati Il logging di tutte le operazioni eseguite dalla macchina e delle varie anomalie riscontrate riducono i tempi di intervento nel caso di guasti o malfunzionamenti.

10 Information and Communications Technology (ICT) La continua evoluzione dell ICT consente di delocalizzare la manutenzione e la gestione della macchina. Le piccole macchine che non dispongono di un sistema di elaborazione a bordo potranno inviare tutti dati ad un sistema di calcolo centralizzato. Ogni macchina potrà inviare i dati al sistema centralizzato via FTP o sul «cloud» via HTTP.

11 Information and Communications Technology (ICT) Grazie all utilizzo di pagine web è possibile monitorare l impianto da qualsiasi posizione ed intervenire nel caso di guasti risolvibili senza l intervento di persona. L utilizzo di connessioni VPN e di server remoti dislocati sul cloud consentono di eseguire le operazioni di telemanutenzione in totale sicurezza e senza doversi preoccupare della tipologia del servizio internet fornito alla macchina.

12 Information and Communications Technology (ICT) Possibilità di ripristinare il programma originale qualora vi fossero dei problemi durante il trasferimento del progetto sul PLC.

13 Manutenzione vs. Sostituzione L introduzione della manutenzione predittiva porta sicuramente a dei miglioramenti nell affidabilità della macchina, ma d altro canto può portare ad un rincaro del costo della macchina, in termini di hardware e organizzazione del personale, che deve essere valutato caso per caso. Macchine non critiche: sono quelle caratterizzate da semplicità costruttiva, da facilità di manutenzione o marginalità di utilizzo nel contesto produttivo, per le quali può essere sufficiente o conveniente adottare una politica di attesa del guasto (manutenzione correttiva). Macchine critiche: sono quelle sulle quali è necessario concentrare gli sforzi per minimizzare guasti o fermate non previsti, perché incidono direttamente e drasticamente su quantità e qualità del processo produttivo. Per esse è necessario adottare tecniche preventive e, quando possibile, predittive. Invecchiamento tecnologico: caso per caso va valutato se al termine del periodo di vita utile della macchina vale la pena di sostituire i componenti usurati o se è meglio sostituire l intera macchina con una più performante e che consente di ottenere risultati migliori con tempi e costi inferiori. Il confine tra manutenzione e sostituzione è quindi molto labile e deve essere valutato caso per caso in base alla tipologia di macchina e al suo utilizzo nel contesto produttivo.

14 Grazie per l attenzione