Politecnico di Milano

Transcript

1 Politecnico di Milano Scuola di Ingegneria Industriale e dell Informazione Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Meccanica Analisi e riprogettazione della manutenzione tramite metodologia Reliability Centered Maintenance: caso di studio in un azienda del settore alimentare Relatore: Prof. Antonio Calabrese Correlatore: Ing. Lorenzo Boscarelli Correlatore: Ing. Federico Bucarelli Tesi di Laurea di: Alberto Jannaccone Matricola Anno Accademico 2014/2015

2 Alla mia famiglia

3 Indice Elenco delle figure 5 Elenco delle tabelle 7 Introduzione 13 Capitolo 1 Il ruolo della manutenzione: organizzazione ed obiettivi Definizione di manutenzione Mission della manutenzione Evoluzione storica dei modelli manutentivi La manutenzione a guasto o correttiva La manutenzione preventiva La manutenzione predittiva La manutenzione migliorativa Il ruolo dell Ingegneria di Manutenzione Criteri di progetto della manutenzione Indicatori di performance: parametri RAM Costi di manutenzione Gestione dei ricambi a magazzino Miglioramento continuo Sistemi Informativi di manutenzione 26 Capitolo 2 Metodologia Reliabilty Centered Maintenance (RCM) L approccio alla manutenzione basato sul metodo RCM Cenni storici sulla metodologia Fasi del processo Raccolta dei dati Scomposizione del sistema: System Work Breakdown Structure Analisi delle criticità del sistema Albero logico delle decisioni 41

4 2.3.5 Fattibilità economica del piano 43 Capitolo 3 L azienda Barilla S.p.A. e il processo di produzione della pasta Il settore di mercato e i principi aziendali Il comprensorio di Pedrignano L organizzazione del servizio di Manutenzione in Barilla Il ruolo dell Area Tecnica Il flusso informativo e manutentivo in Barilla Il SAP-PM: il TOOL per la gestione della manutenzione Codifica degli Asset ed Asset Tree Il processo produttivo Le fasi del processo produttivo La linea 8 dello stabilimento di Pedrignano Gestione del processo Definizione del parametro O.E.E. (Overall Equipment Effectiveness) Calcolo dell O.E.E. per il sistema produttivo 58 Capitolo 4 Progettazione della manutenzione per la linea 8 dello stabilimento semola in Barilla G.& R. Fratelli S.p.A Scomposizione funzionale della linea Analisi di criticità della linea di confezionamento Classificazione ABC per i gruppi funzionali del sistema Applicazione della metodologia FMECA al sistema Definizione degli interventi e periodicità dei controlli Risultati attesi dal piano di manutenzione Un esempio pratico 100 Conclusioni 103 Bibliografia 105

5 Elenco delle figure Figura 1.1 Ruolo della Manutenzione in funzione della fase del ciclo di vita Figura 1.2 Relazione gerarchica tra Politiche e Strategie di Manutenzione Figura 1.3 Costo Totale di Manutenzione in funzione del Livello di Manutenzione Figura 1.4 Ruolo dell Ingegneria di Manutenzione Figura 2.1 Schematizzazione metodologia RCM Figura 2.2 Andamenti tipici del tasso di guasto nel tempo Figura 2.3 Relazione tra scomposizione strutturale e funzionale di un sistema Figura 2.4 Classificazione ABC di Pareto Figura 2.5 Matrice di criticità Figura 2.6 Albero logico delle decisioni Figura 3.1 Comprensorio di Pedrignano (PR) Figura 3.2 Il flusso informativo per la Manutenzione in Barilla Figura 3.3 Asset Tree per la Linea 8 dello stabilimento semola Figura 4.1 Ordini di manutenzione a guasto Linea 4 di confezionamento Figura 4.2 Ordini di manutenzione a guasto Linea 7 di confezionamento Figura 4.3 Logic Flow per Classificazione ABC Figura 4.4 Risk Priority Number per le modalità di guasto Figura 4.5 Matrice di criticità per le modalità di guasto

6

7 Elenco delle tabelle Tabella 2.1 Classificazione ABC secondo M.I.B Maintenance Plan Tabella 2.2 Terminologia d'uso per analisi FMECA Tabella 2.3 Confronto tra Politiche di Manutenzione Tabella 3.1 O.E.E. reparto confezione Tabella 3.2 O.E.E. reparto produzione Tabella 4.1 Scomposizione funzionale per la linea di confezionamento Tabella 4.2 Correlazione tra gli Evaluation Factors e gli Standard di valutazione Tabella 4.3 Classifica ABC dei gruppi funzionali tramite modello M.I.B.-Maintenance Plan Tabella 4.4 Scala dell'indice di probabilità per metodologia FMECA Tabella 4.5 Scala dell'indice di gravità per metodologia FMECA Tabella 4.6 Scala dell'indice di rintracciabilità per metodologia FMECA Tabella 4.7 Applicazione della FMECA per la linea di confezionamento Tabella 4.8 Mappatura dell'indice di rischio Tabella 4.9 Relazione tra componente e parametro di controllo per il Condition Monitoring Tabella 4.10 Piano di manutenzione per la Linea 8 di confezionamento Tabella 4.11 Calcolo del parametro O.E.E. per la Linea Tabella 4.12 Incremento potenziale dell'efficienza globale della Linea con una manutenzione efficace Tabella 4.13 Costo degli interventi preventivi mirati all'eliminazione dei guasti avvenuti nel periodo compreso tra il 26/06/2015 ed il 24/11/

8

9 Sommario La manutenzione degli impianti industriali ha vissuto negli ultimi anni un profondo cambiamento del proprio ruolo strategico all interno del contesto produttivo, passando da semplice centro di costo che non genera valore aggiunto ad un sofisticato e complesso sistema gestionale che ha come obiettivo l aumento di disponibilità degli impianti e più in generale l incremento dell efficienza globale del sistema oggetto della manutenzione. Ciò è possibile anche e soprattutto per merito del ruolo rivestito dall Ingegneria di Manutenzione, una funzione aziendale che, grazie a strumenti di analisi sempre più adeguati e all adozione dei Sistemi Informativi di Manutenzione, ha come scopo la progettazione delle attività manutentive basandosi sulle effettive condizioni di funzionamento degli impianti. Lo scopo del presente lavoro, svolto durante l esperienza di stage presso l azienda Barilla, è stato la progettazione della manutenzione di una linea di confezionamento della pasta attraverso la metodologia Reliability Centered Maintenance (RCM), una politica di manutenzione che, attraverso l analisi di criticità del sistema, permette di definire le diverse strategie manutentive da applicare ai componenti elementari del sistema stesso, con l obiettivo di definire e realizzare solo le attività necessarie a garantire le condizioni di funzionamento ottimali e la gestione economica della manutenzione. Parole chiave: progettazione della manutenzione, Reliability Centered Maintenance, Condition Monitoring, Ingegneria di Manutenzione, asset, analisi FMECA 9

10

11 Abstract In the last years, the industrial plant s maintenance has lived a wide changing of its strategic role within productive contest. It has moved from a simple cost center to a complex management system that aim to the increase of plant s availability and to an improvement of global efficiency of the system. This is possible thanks to the role of Maintenance Engineering, a business function that uses analytic methods and the Computerized Maintenance Management Systems, to plan the maintenance activities on the base of real plant s conditions of working. The purpose of this work, done during the stage at Barilla Company, is the maintenance planning for a new packaging line for short pasta. The work has made through methodology known as Reliability Centered Maintenance (RCM), a maintenance policy that, by the critical analysis of the system, allows defining the strategies for elementary components maintenance of the system. This method allows defining and realizing just the activities useful to gain optimal working condition and the economic management of the maintenance. Key words: maintenance planning, Reliability Centered Maintenance, Condition Monitoring, Maintenance Engineering, asset, analysis FMECA 11

12

13 Introduzione Per beneficiare degli effetti di un buon servizio manutentivo e garantire che esso determini effettivamente un vantaggio competitivo per l azienda, è necessario diffondere in tutta l azienda la conoscenza dei vantaggi che comporta l utilizzo di tecniche manutentive basate sul Condition Monitoring rispetto alle tradizionali modalità di manutenzione a guasto o programmata. Mantenere sotto controllo lo stato del sistema attraverso analisi diagnostiche o dove possibile tramite ispezioni visive, riduce il rischio di avere lunghi tempi di fermata per guasti accidentali, oltre ad altri effetti collaterali sulla produzione. Progettare la manutenzione secondo le reali esigenze del sistema ed eseguire le attività nei momenti opportuni, permette innanzitutto di conservare il bene materiale e di mantenerlo nel suo funzionamento ottimale, ma non solo: l aumento di disponibilità, conseguito con la riduzione delle fermate impreviste, consente di incrementare i volumi di produzione e di gestire il processo produttivo in modo più semplice ed efficiente. Nel capitolo 1 si presenta il concetto di Manutenzione e si definisce il suo ruolo durante le fasi del ciclo di vita del bene da mantenere, si definiscono i vari modelli manutentivi in ambito industriale, mettendo in evidenza per ognuno i vantaggi e gli svantaggi. Infine si descrive il ruolo dell Ingegneria di Manutenzione e come esso si integra con le attività manutentive a carattere esecutivo; si descrivono inoltre i suoi principali obiettivi e gli strumenti utilizzati per raggiungerli. Nel capitolo 2 si presenta la metodologia Reliability Centered Maintenance, cioè quell approccio ed insieme di regole e strumenti che permettono di progettare in modo efficace ed economico la manutenzione degli impianti. Se ne descrive brevemente lo sviluppo storico e si analizzano in dettaglio le fasi operative e gli strumenti necessari per una sua corretta applicazione. Nel capitolo 3 si descrivono l azienda Barilla, i mercati in cui è presente e i valori trasmessi con i suoi prodotti. Inoltre si descrivono i processi produttivi, con particolare attenzione a quelli di produzione e di confezionamento della pasta e le loro fasi operative. Si determina inoltre il parametro O.E.E. (Overall Equipment Effectiveness) per analizzare il rendimento globale oggi raggiunto nelle diverse fasi produttive. 13

14 Nel capitolo 4 si descrive l applicazione della metodologia RCM al caso Barilla, attuata con il progetto della manutenzione per una nuova linea di confezionamento della pasta corta, nello stabilimento che produce pasta di semola. Il lavoro è stato effettuato attraverso un analisi di criticità dei modi di guasto degli asset produttivi, che ha permesso, attraverso un albero logico delle decisioni, di definire il mix ottimale di strategie manutentive. I risultati emersi hanno portato alla stesura di un piano di attività di controlli ed ispezioni, che sono state suggerite all azienda per la manutenzione dell impianto. Una corretta applicazione del metodo richiede una sua continua revisione, identificando i modi di guasto non individuati in questa trattazione e nell ottica del miglioramento continuo, conseguibile con il controllo e l analisi dei risultati ottenuti: la Reliability Centered Maintenance è, innanzitutto, una metodologia che consente sempre margini per il perfezionamento dei risultati raggiunti. 14

15 Capitolo 1 Il ruolo della manutenzione: organizzazione ed obiettivi 1.1 Definizione di manutenzione Nel contesto industriale al concetto di utilizzo di un impianto si associa immediatamente quello della sua manutenzione. L azione del tempo e l utilizzo logorano gli impianti, causando una caduta dell efficienza tecnica, rispetto a condizioni ottimali, e creando obsolescenza tecnologica. Per garantire il corretto funzionamento dell impianto durante il suo intero ciclo di vita, occorre effettuare interventi manutentivi rivolti ad assicurare che l evoluzione del sistema in esame sia coerente con quanto definito durante la sua progettazione. La disciplina manutentiva-conservativa è un area di studi, ricerche e prassi operative e gestionali di primaria importanza, in un contesto, come quello industriale, nel quale è necessario pianificare le attività per garantire la sicurezza delle persone e la disponibilità degli impianti. La Commissione Manutenzione dell UNI, nella norma UNI EN 10336, definisce la manutenzione come la combinazione di tutte le azioni tecniche, amministrative e gestionali, incluse le azioni di supervisione, previste durante il ciclo di vita di un entità e destinate a mantenerla o riportarla in uno stato in cui possa eseguire la funzione richiesta [1]. In termini aziendali significa assicurare la disponibilità degli impianti al minimo costo, realizzando le attività necessarie di natura tecnica ed organizzativa, che si esprimono nell esecuzione pratica degli interventi, e gestionale, attraverso la consuntivazione degli stessi interventi. La manutenzione, se concepita ed attuata in modo corretto, costituisce una funzione indispensabile per ogni tipo di sistema produttivo, permettendo di: minimizzare le fermate per guasti; garantire il funzionamento delle macchine nelle condizioni ottimali; contribuire ad aumentare l efficienza del sistema produttivo; effettuare le attività con la massima economicità; conservare il patrimonio impiantistico industriale per la sua intera vita utile; contribuire a garantire la sicurezza delle persone e la tutela ambientale. 15

16 1.2 Mission della manutenzione Di norma alla funzione manutentiva si associa un ruolo esclusivamente tecnico, di mantenimento, servizio e riparazione dei sistemi produttivi. Come riporta Albert H.C. Tsang, con questa concezione aziendale la manutenzione è concepita come un centro di costo, che non porta alcun valore aggiunto alla produzione e deve pertanto essere ridotto. È una visione non coerente con la realtà, poiché la manutenzione ha un ruolo strategico nella progettazione e nella conservazione degli impianti nel corso della loro vita utile [2]. Negli ultimi decenni la concezione della manutenzione si è profondamente evoluta e rinnovata, orientandola ad un ruolo sempre più complesso e centrale nel processo produttivo. Si è cioè trasformata, in termini di mission, da attività prevalentemente operativa di riparazione e fonte di costi, senza valore aggiunto al prodotto finito, ad un complesso sistema gestionale orientato a prevenire i guasti ed al miglioramento continuo. Si tratta di un passaggio che implica un considerevole mutamento culturale del management e del servizio di manutenzione in particolare. Analizzando attentamente l insieme delle attività manutentive che vengono effettuate, possiamo constatare che ciascuna di esse può essere classificata come appartenente ad una delle aree (Figura 1.1) che vengono identificate da due variabili: Figura 1.1 Ruolo della Manutenzione in funzione della fase del ciclo di vita dell asset la fase del ciclo di vita dell entità o bene oggetto di manutenzione; il grado di proattività della risposta manutentiva. Questa schematizzazione permette di formulare una definizione precisa della mission della manutenzione, il cui compito è di cooperare lungo tutto il ciclo di vita di un entità, 16

17 dalla sua progettazione alla dismissione, con l obiettivo di garantire la disponibilità operativa dell entità stessa ed il contenimento dei costi associati alla manutenzione [3]. 1.3 Evoluzione storica dei modelli manutentivi Come l approccio che il management aziendale ha avuto riguardo alla manutenzione, anche le tecniche manutentive sono profondamente cambiate, passando da attività prevalentemente operative e di riparazione del guasto ad un complesso sistema gestionale, orientato, più che altro, alla prevenzione del guasto. Un aspetto da definire in maniera rigorosa, prima di presentare i diversi modelli manutentivi (anche detti strategie manutentive ), è la distinzione tra politica e strategia di manutenzione: gerarchicamente, quest ultime si presentano in un secondo momento, caratterizzando l approccio operativo ai problemi della manutenzione, da sviluppare secondo i criteri forniti dalla politica manutentiva adottata. La politica manutentiva sta invece ad indicare l atteggiamento complessivo che l organizzazione assume nei confronti delle problematiche manutentive, che può poi esplicitarsi nell utilizzo di diverse strategie [4]. Lo schema della Figura 1.2 fornisce un idea delle relazioni gerarchiche che intercorrono tra i vari orientamenti. Dalla sua analisi si intuisce come l attività manutentiva si sviluppa, già da tempo, in tre diverse direzioni, contemperando altrettante categorie di interventi: Figura 1.2 Relazione gerarchica tra Politiche e Strategie di Manutenzione 17

18 interventi che sono realizzati solo dopo che il guasto si è presentato (manutenzione non programmata); interventi che scaturiscono da un logico e predeterminato piano programmato (manutenzione programmata); interventi incentrati sul tentativo di dare luogo ad un processo di miglioramento continuo nella gestione di queste problematiche (manutenzione migliorativa), a partire dalle procedure operative fino alla ridefinizione progressiva delle situazioni critiche, basandosi sull esperienza acquisita La manutenzione a guasto o correttiva La manutenzione correttiva o run-to-failure è la modalità più semplice e antiquata: si interviene solo dopo il manifestarsi del guasto. Questa strategia è efficace per sistemi non critici e facili da riparare a basso costo, quando cioè è conveniente aspettare l insorgere del guasto prima di intervenire, poiché la riduzione dei tempi di fermata e l aumento della disponibilità, ottenibili con altre modalità di manutenzione, non sono tali da giustificare il maggior onere derivante dall adozione di una strategia più sofisticata. Si tratta dunque di individuare il componente guasto e di prendere le misure atte a ristabilire la corretta funzionalità del sistema. Gli aspetti discutibili associati a questa strategia sono numerosi: i fermi macchina si presentano in maniera casuale e a volte nel momento meno opportuno; un guasto grave ed inaspettato su un componente può avere conseguenze deleterie su altri elementi del sistema, compromettendone la funzionalità con un aggravio consistente dei costi; riparazioni non programmate comportano spesso tempi lunghi di ripristino, ostacolando la produzione e tenendo occupato poco proficuamente il personale tecnico La manutenzione preventiva Rientrano in questa categoria gli interventi eseguiti in base alla convinzione che sia determinabile a priori la vita media di un componente e che si possa anticipare il guasto di un sistema complesso (macchina o linea di produzione), pianificando il momento dell intervento, in genere di sostituzione, in funzione del tempo di vita attesa del componente stesso. Questo approccio ha favorito la crescita culturale e organizzativa della funzione manutenzione, ma, se applicato in maniera generalizzata, non incide in modo sostanziale 18

19 sull affidabilità e sulla disponibilità di un impianto, parametri non strettamente legati alla sua vita utile, con un aumento significativo dell impiego di risorse umane e di materiali. Figura 1.3 Costo Totale di Manutenzione in funzione del Livello di Manutenzione La Figura 1.3 mostra l andamento dei costi di manutenzione a guasto e preventiva in funzione del livello di manutenzione aziendale. È evidente che per ottenere un costo totale accettabile è opportuno un bilanciamento tra le attività correttiva e programmata. Sempre nell ambito della manutenzione programmata e naturale evoluzione delle attività pianificate ad intervalli costanti (manutenzione preventiva ciclica), rientra la manutenzione su condizione, che promuove l esecuzione delle attività solo quando necessarie ed evita di bloccare capitali ingenti per garantirsi le parti di ricambio La manutenzione predittiva Dalle attività preventive programmate, ci si è indirizzati verso una visione più moderna delle problematiche manutentive, che ha condotto all utilizzo di tecniche non distruttive per testare i sistemi ed identificare con anticipo la presenza di guasti, così da poter programmare una revisione solo quando le condizioni della macchina ne determinano la necessità. Quest approccio, che è definito manutenzione predittiva, è un ulteriore sviluppo ed affinamento della manutenzione preventiva, e prevede la programmazione in tempo reale degli interventi in funzione delle condizioni della macchina e dei requisiti da rispettare, permettendo di evitare lunghi fermi macchina non previsti e contribuendo a migliorare l affidabilità globale del sistema, per giunta ad un costo contenuto. 19

20 La considerazione che sta alla base dell adozione di questo approccio è che, generalmente, un guasto non si manifesta all improvviso, ma nella maggioranza dei casi (soprattutto per i sistemi meccanici, idraulici e pneumatici), costituisce solo il punto di arrivo di un deterioramento progressivo. La manutenzione su condizione viene definita sulla base di parametri decisionali che consentono di capire quali siano le reali condizioni della macchina, attraverso l esecuzione di misure, ispezioni e controllo che, in genere, non prevedono lo smontaggio dei componenti della macchina. Queste azioni, effettuate ad intervalli regolari definiti per ogni funzione, consentono di rilevare quando le prestazioni di un componente iniziano a degradare e, sulla base di queste informazioni, si può decidere se effettuare l intervento prima che il guasto si verifichi. Le tecniche di più largo utilizzo sono: monitoraggio visivo: alla ricerca di eventuali segnali come cricche, difetti e disallineamenti; monitoraggio della rispondenza alle specifiche: verifica che i parametri di esercizio di un macchinario (temperatura, pressione, velocità, ) corrispondano ai valori previsti da progetto; monitoraggio delle vibrazioni e del rumore. Questa strategia, che adopera l andamento dei parametri monitorati per predire i guasti potenziali, è un processo diagnostico, che, fornendo indicazioni sullo stato di salute della macchina, consente di pianificare interventi di revisione, basandosi sulle effettive condizioni dei componenti piuttosto che sul tempo di funzionamento La manutenzione migliorativa Il limite della manutenzione predittiva è che pretenderebbe di fornire all operatore un segnale di allerta con un anticipo sufficiente a permettere di programmare le riparazioni necessarie. Se il servizio di manutenzione non rispondesse in maniera rapida al segnale, le condizioni di guasto incipiente potrebbero presto trasformarsi in quelle di guasto imminente. Reali benefici, per far fronte a questo problema, si possono conseguire con un altro tipo di manutenzione su condizione: la manutenzione migliorativa, detta anche Proactive Maintenance, che si realizza in anticipo rispetto a qualsiasi danno relativo ad un componente o alla prestazione del sistema, con interventi volti ad evitare l insorgere di quelle condizioni che possono condurre al deterioramento del sistema stesso. In sostanza, anziché monitorare i parametri che segnalano un guasto potenziale ed aspettare il raggiungimento di una certa soglia d allarme per pianificare l intervento, la manutenzione migliorativa si propone di individuare e correggere valori anomali delle 20

21 cause prime di guasto, dette radici del guasto, che potrebbero portare a condizioni di instabilità operativa. 1.4 Il ruolo dell Ingegneria di Manutenzione Con il termine Ingegneria di Manutenzione si intende la funzione che, utilizzando un insieme di tecniche e strumenti software che le sono propri, ha il compito di dedurre, dalle analisi quantitative svolte, adeguate proposte di miglioramento della manutenzione, sia dal punto di vista tecnico, che gestionale [5]. Il ruolo assunto dall Ingegneria di Manutenzione è il risultato di un evoluzione della manutenzione dalle forme puramente reattive verso forme sempre più sofisticate, in cui convergono concetti e metodi tipici dell ingegneria per ottenere risultati sempre migliori in termini di sicurezza, efficienza, efficacia e costi. Figura 1.4 Ruolo dell Ingegneria di Manutenzione 21

22 La Figura 1.4 permette di schematizzare la posizione organizzativa ed il ruolo dell Ingegneria di Manutenzione. In essa si identificano, partendo dal basso, i tre principali macroprocessi organizzativi della manutenzione: Il processo di Esecuzione della Manutenzione riceve gli ordini operativi dal processo di Gestione della Manutenzione e riporta ad esso lo stato di avanzamento degli stessi, oltre a tutte le informazioni sugli interventi preventivi o a guasto; Il processo di Gestione della Manutenzione genera un report delle sue attività che riguardano l organizzazione degli interventi, dalla fase di pianificazione alla loro consuntivazione, e lo invia alla funzione di Ingegneria di Manutenzione; Infine, il processo di Ingegneria di Manutenzione, utilizzando un insieme di tecniche e strumenti di supporto, ha il compito di dedurre dall analisi dei dati ricevuti, adeguate proposte di miglioramento delle attività manutentive, dal punto di vista tecnico e gestionale. Le deduzioni ed i piani realizzati dall Ingegneria di Manutenzione vengono quindi trasferiti come input alla Gestione della Manutenzione, che ha il compito di prepararne la messa in pratica. Tra le varie attività svolte dall Ingegneria di Manutenzione, le principali sono: progettare e promuovere le politiche e le strategie manutentive più adeguate al contesto specifico, analizzando l applicazione dei diversi modelli ed individuando il loro mix ottimale, cioè al minimo costo totale; pianificare interventi per il miglioramento dei parametri di affidabilità del sistema, inteso come insieme di elementi che si comportano come un entità che si propone la realizzazione di alcune funzioni o servizi; promuovere il miglioramento continuo delle prestazioni tecniche dei sistemi e dei costi di manutenzione; gestire le parti di ricambio; sviluppare e diffondere i Sistemi Informativi di Manutenzione; costituire il riferimento culturale di tutta l organizzazione manutentiva Criteri di progetto della manutenzione Il progetto delle strategie manutentive per un sistema produttivo richiede che si possieda una conoscenza adeguata dei beni da mantenere e del loro funzionamento. Definire un piano di manutenzione vuol dire non solo determinare le attività e la frequenza con la quale devono essere eseguite, ma, cosa ancora più importante, individuare le esigenze manutentive per ogni asset produttivo, per stabilire il mix ottimale di strategie che garantisca il corretto funzionamento del sistema ed elevata affidabilità. Per progettare correttamente la politica di manutenzione occorre valutare diversi aspetti, sia quelli che incidono sulle prestazioni affidabilistiche, sia su quelli economici. 22

23 I criteri principali da considerare sono: valutazioni di affidabilità: analizzare la scelta delle attività manutentive in base all affidabilità, significa valutare quali strategie siano potenzialmente applicabili in funzione della fase del ciclo di vita operativa in cui si trova l entità oggetto di manutenzione; ciò vuol dire, ad esempio, procedere con controlli periodici al mantenimento di un bene che non ha esaurito la propria età operativa, mentre potrebbe essere conveniente provvedere alla sua sostituzione se è vicino al termine della sua vita utile; valutazione economica: se da un punto di vista affidabilistico sono definibili i modelli di manutenzione in funzione dell età operativa del bene, la loro valutazione economica permette di individuare la politica migliore, per ottenere il minor costo totale di manutenzione; valutazione tecnica: a volte, la prestazione obiettivo che si persegue è di tipo tecnico, anziché economico. Ad esempio, se si desidera ottenere la massima capacità produttiva o continuità di servizio, l obiettivo è la massima disponibilità operativa, anche se questa condizione può non generare il minimo costo totale di manutenzione Indicatori di performance: parametri RAM Tra gli indicatori di performance più comuni per l Ingegneria di Manutenzione, vi sono i parametri RAM, dall inglese Reliability, Availability e Maintenability, che misurano lo stato di affidabilità, disponibilità e manutenibilità di un sistema produttivo. L affidabilità è la attitudine di un entità a svolgere una funzione richiesta in date condizioni, durante un intervallo di tempo definito [6]. Il parametro di manutenibilità misura invece la attitudine di un entità, in certe condizioni d uso, ad essere mantenuta o ripristinata in uno stato in cui possa eseguire la funzione richiesta, quando la manutenzione è effettuata in date condizioni e vengono adottate le procedure e le risorse prescritte [6]. Con il termine disponibilità, si intende la attitudine di un entità ad essere in grado di svolgere una funzione richiesta, in determinate condizioni, in un particolare istante o durante un intervallo di tempo, partendo dal presupposto che siano fornite le risorse esterne necessarie [6]. Una buona pianificazione delle attività da parte dell Ingegneria di Manutenzione deve garantire un elevato tasso di disponibilità dei macchinari, che si realizza incrementando affidabilità e manutenibilità degli stessi, sostenendo al stesso tempo il minimo costo totale di manutenzione. 23

24 Reliability (Affidabilità) Availability (Disponibilità) Maintenability (Manutenibilità) Definizione Probabilità che un componente o sistema svolga correttamente la sua funzione per un certo periodo ed in condizioni operative ben definite Probabilità che un componente o sistema svolga correttamente la sua funzione in un istante prefissato ed in condizioni operative ben definite Probabilità che il componente sia riparato entro un tempo prefissato comprendente la rilevazione del guasto e la riparazione. In altri termini, l'attitudine del sistema ad essere mantenuto rapidamente e facilmente Tabella 1.1 Parametri RAM Finalità Garantire una continuità nel servizio del sistema che si progetta, produce o gestisce Ridurre al minimo il fermo macchina, ottimizzare la produzione e al contempo garantire l'efficienza dei sistemi di sicurezza in stand-by Garantire il rapido ripristino dei componenti guasti Costi di manutenzione Il contenimento dei costi è uno degli obiettivi principali della funzione manutenzione; occorre tuttavia evitare l errore di voler risparmiare limitando la profondità dell intervento manutentivo: si risparmia quando si attua l intervento, ma è poi molto elevato il rischio di aumentare i costi totali di gestione. Per contenere i costi totali occorre considerare non solo il potenziale risparmio dei costi propri della manutenzione, ma anche il rischio di aumentare i costi indotti da una non adeguata manutenzione. Tra le voci di costo, le principali sono: 1. Costi diretti: Materiali; Manodopera interna; Prestazioni di terzi. 2. Costi indiretti: Costi di struttura; Gestione dei materiali tecnici; Servizi ausiliari; Costi amministrativi e informatici; Quota parte delle spese generali. 24

25 3. Costi indotti: Costi di mancato servizio o produzione; Costi di non qualità; Costi di non sicurezza. Il contenimento dei costi totali si ottiene applicando sempre più estesamente la manutenzione su condizione, la manutenzione predittiva e il miglioramento continuo: questi approcci permettono di presidiare e contenere le conseguenze del guasto e rendono possibile programmare e preparare i lavori di manutenzione, con il supporto di un adeguato assetto organizzativo del servizio Gestione dei ricambi a magazzino Quest attività è di primaria importanza per garantire la disponibilità di materiale tecnico di sostituzione in caso di interventi manutentivi di guasto o preventivi sulle macchine. Una corretta gestione delle scorte consente di minimizzare i tempi di fermata e i costi di immobilizzazione dei materiali, oltre ad evitare l obsolescenza tecnica dei materiali a magazzino. Generalmente la scelta della modalità gestione dei ricambi va ad integrare la progettazione delle attività manutentive, secondo il seguente criterio: gestione a scorta, per quegli asset o componenti che si è deciso di mantenere a guasto, cioè intervenire al ripristino solo quando non sono più in grado di compiere la funzionalità per cui sono stati progettati; gestione a fabbisogno, per quei componenti che sono soggetti a manutenzione preventiva, dei quali si è deciso di rifornirsi soltanto in prossimità dell esecuzione dell intervento tecnico di sostituzione. La gestione a scorta risulta solitamente la più impegnativa e onerosa, ma è irrinunciabile per fronteggiare il guasto imprevisto che richiede una immediata riparazione. Deve essere oggetto di una revisione continua, per assicurare un elevata reperibilità di materiale ma al costo minimo di immobilizzazione. 25

26 1.4.5 Miglioramento continuo Una volta fissati in maniera chiara gli obiettivi e raggiunti i valori attesi, in termini di affidabilità degli impianti ed economici, l Ingegneria di Manutenzione deve provvedere al controllo e al continuo incremento delle performance conseguite. Attraverso l integrazione tra la funzione esecutiva e quella gestionale di manutenzione, si deve infatti perseguire nel tempo un miglioramento progressivo dell affidabilità e manutenibilità dell impianto, e, di conseguenza, della sua disponibilità operativa e dell efficienza globale del processo produttivo. Questa strada è percorribile attraverso una razionale pianificazione delle attività, la loro corretta implementazione e il controllo delle prestazioni raggiunte, per analizzare con criticità eventuali carenze e prendere le necessarie contromisure, nonché le iniziative di miglioramento Sistemi Informativi di manutenzione La normativa UNI definisce il SIM (Sistema Informativo di Manutenzione) come un complesso di norme, procedure e strumenti atti a raccogliere ed elaborare le informazioni necessarie alla gestione delle attività di manutenzione e per il monitoraggio dell attività degli impianti [7]. Sono sistemi per la modellazione, l analisi e la simulazione che supportano l Ingegneria di Manutenzione nella progettazione o revisione della gestione della manutenzione, con l obiettivo di migliorare le prestazioni raggiunte dal sistema oggetto delle attività manutentive. Mettono a disposizione diversi tipi di analisi e di supporti nella scelta delle più efficaci strategie di manutenzione e gestione dei materiali di ricambio. Dal punto di vista dei contenuti, è possibile dire che i sistemi software per l ingegneria di manutenzione costituiscono il supporto operativo delle diverse metodologie di analisi ingegneristica dell affidabilità dei sistemi e della manutenzione in generale. 26

27 Capitolo 2 Metodologia Reliabilty Centered Maintenance (RCM) 2.1 L approccio alla manutenzione basato sul metodo RCM Per ottenere un vantaggio competitivo attraverso la funzione manutentiva, l organizzazione aziendale deve sviluppare internamente e diffondere a tutti i livelli la consapevolezza che la manutenzione non è un centro di costo, bensì una fonte di ricchezza e valore aggiunto. Da una ricerca condotta da AIMAN, Associazione Italiana di Manutenzione, a proposito della situazione della manutenzione a livello nazionale, è emerso come si preferiscano riduzioni di costo nel breve/medio periodo, piuttosto che il mantenimento nel tempo del volere dei beni. Inoltre, la tensione verso una sempre maggiore produttività ha comportato una progressiva riduzione della manodopera, che in manutenzione rappresenta circa i 2/3 della spesa complessiva. Questa visione della funzione manutentiva è ancora vincolata al concetto che al verbo mantenere si associa l evento esecutivo di riparazione del guasto, anziché l attività di conservazione nel tempo delle condizioni ottimali dei beni. Essa deriva principalmente da: Scarsa o mancata conoscenza degli impianti produttivi; Filosofie aziendali orientate alla produzione e non alla manutenzione; Mancata visione strategica nell Ingegneria di Manutenzione. In contrapposizione netta a questo concetto, si pone l approccio alla manutenzione di quelle aziende che si sono orientate verso la metodologia Reliability Centered Maintenance (RCM). Con questo termine ci si riferisce ad un insieme di regole e strumenti che consente di definire dei piani di manutenzione costituiti esclusivamente da quelle attività che, eseguite sull oggetto da mantenere, servono a garantirne le prestazioni e l affidabilità in rapporto sia alla sua importanza nel processo, che al contesto nel quale l oggetto si trova ad operare [8], [13]. Anziché ridurre i costi attraverso il taglio del personale e la riduzione delle attività di manutenzione, l approccio basato sulla RCM permette di conseguire una migliore efficienza del processo e incrementare l affidabilità degli impianti, che si traducono in 27

28 possibilità di ampliare i volumi produttivi e gestire in maniera più efficace le risorse coinvolte nel processo. La sua adozione e applicazione concreta deve passare innanzitutto dall apertura mentale dell organizzazione aziendale al metodo stesso; tra i principali aspetti alla base di questo cambiamento citiamo i seguenti: la necessità di conservare nel tempo le funzioni e le prestazioni richieste al bene, piuttosto che la sua conservazione fisica; considerare la manutenzione di routine come un attività che elimina le cause di guasto e che non si limita solo ad attuarne le conseguenze; la manutenzione non è un centro di costo per l azienda, ma di profitto. La letteratura scientifica ha promosso negli ultimi anni la diffusione del metodo nel contesto industriale, permettendo alle aziende che ne hanno fatto uso nel modo corretto di raggiungere gli obiettivi prefissati in tempi rapidi. Moubray (2000) definisce la RCM come un processo che mira a definire cosa deve essere fatto per assicurare che gli asset produttivi continuino a fare ciò che l utilizzatore si aspetta che essi facciano in un determinato contesto operativo [9]; infatti, l obiettivo della filosofia trasmessa dal metodo è garantire lo stato di funzionalità dell impianto, con l affidabilità e disponibilità richieste, al minimo costo totale. Questa definizione è in linea con quanto espresso da Rusand (2004), secondo cui l RCM è una considerazione sistematica delle funzioni elementari del sistema, delle sue modalità di guasto, che determina una priorità di azioni basandosi sulla sicurezza, affidabilità ed economicità del piano, per definire obiettivi applicabili ed efficaci di manutenzione preventiva [10]. Una sua corretta applicazione consente di: migliorare le prestazioni operative ed il rapporto costo/efficacia; definire un piano di manutenzione o migliorare il piano esistente, eseguendo le attività più efficaci ed eliminando quelle non necessarie. 2.2 Cenni storici sulla metodologia La metodologia RCM fu implementata per la prima volta negli anni 60 dall aviazione civile americana. L obiettivo dell analisi era quello di stabilire delle linee guida per le manutenzioni degli aerei di linea, per i quali le attività preventive non erano sufficienti a garantire quel livello di affidabilità richiesto al bene per la sua missione. Questo progetto condusse alla realizzazione del documento Maintenance Evaluation and Program Development from the Air Transport Association, utilizzato per lo sviluppo di un piano di manutenzione per il Boeing 747 secondo quei concetti che contraddistinguono la metodologia RCM. 28

29 L approccio ha trovato largo successo in quei settori dove la manutenzione è indispensabile per garantire la sicurezza nell utilizzo dei sistemi, come le industrie di processo e le industrie critiche. Tuttavia, sta trovando ampio spazio anche nel manifatturiero, dove grazie ad una serie di accorgimenti e ad ispezioni per il rilevamento delle condizioni operative del sistema di produzione, porta ad indubbi vantaggi tecnici ed economici. In tutti i contesti in cui viene applicata, permette di rendere razionale la manutenzione su dati certi quali: utilizzo dell esperienza acquisita ma con verifica, volta per volta, di tutte le assunzioni; manutenzione preventiva come processo utile per anticipare i guasti, ma sempre sulla base di criteri di affidabilità; analisi logica delle decisioni al fine di evidenziare immediatamente e prevedere l impatto delle azioni correttive. La RCM nasce dal tentativo di trovare risposte ai seguenti interrogativi, che generalmente non vengono considerati in fase di progettazione della manutenzione: Cosa fa il sistema? In che tipo di avarie funzionali incorre? Quali sono le probabili conseguenze? Che cosa si può fare per prevenirle? E un processo indubbiamente costoso in termini di tempo e risorse coinvolte, ma aprirsi a questa metodologia permette di raggiungere tutti gli obiettivi possibili per la funzione aziendale di manutenzione. 2.3 Fasi del processo Il processo di applicazione del metodo è oggi definito in uno standard pubblicato dalla SAE (Society of Automotive Engineers). Tale documento, noto come Evaluation Criteria for Reliability-Centered Maintenance (RCM) Processes, dice che un processo, per essere un processo di RCM deve ottenere risposte soddisfacenti a queste sette domande che si devono fare nel seguente ordine [11]: 1. Quali sono le funzioni ed i relativi standard desiderati di funzionamento del sistema nel suo contesto operativo? 2. In quali modi il sistema può fallire la propria missione? 3. Cosa provoca i guasti funzionali? 4. Quali sono le conseguenze di ogni singolo guasto funzionale? 29

30 5. Quale è la gravità delle conseguenze del guasto? 6. Cosa si può fare per prevenire o predire ogni singolo modalità del guasto? 7. Cosa si dovrebbe fare nel caso di non fattibilità di azioni proattive? Questo approccio è integrato dall utilizzo delle informazioni raccolte sul processo e sul comportamento delle macchine, fondamentali per la determinazione delle decisioni da prendere per rispondere in modo soddisfacente alle domande elencate. L intero processo metodologico è schematizzato di seguito; si elencano anche quelli strumenti utili per l implementazione della RCM. Figura 2.1 Schematizzazione metodologia RCM Il metodo, per una sua corretta applicazione, richiede lo sviluppo di una sequenza di fasi, che, partendo dall analisi del sistema globale, permettono di individuare le strategie manutentive più adeguate per la conservazione degli asset produttivi. Si elencano di seguito le fasi principali: 1. Raccolta di informazioni. All inizio dell analisi è opportuno e necessario raccogliere le informazioni tecniche per ogni sistema e per i suoi componenti (meccanici, pneumatici, elettrici, elettronici); sono utili allo studio sia le informazioni descrittive 30

31 (schemi di sistema, layout) che operative (istruzioni per la manutenzione, standard delle prestazioni); 2. Identificazione e suddivisione del sistema. Uno dei principali compiti da realizzare è l identificazione di tutti i sottosistemi coinvolti nel processo produttivo, effettuandone una suddivisione logica grazie alla predisposizione di una System Work Breakdown Structure (SWBS). La scomposizione può essere sia a livello strutturale sia funzionale, anche se generalmente si preferisce il secondo approccio; 3. Analisi dei sottosistemi. La RCM prevede un analisi dei requisiti manutentivi dei vari sottosistemi, che si spinge fino a un dettaglio funzione della complessità del sistema stesso. Questa fase viene svolta individuando il livello di criticità di ogni apparato nei confronti di tre fattori principali: Sicurezza e impatto sull ambiente: permette di valutare quanto un guasto improvviso su un certo sottosistema sia deleterio nei confronti della sicurezza degli operatori, dei tecnici che realizzano il ripristino del sistema e dell impatto nei confronti dell ambiente esterno; Processo: si definisce un indice di priorità valutando quanto il guasto di un sottosistema influenzi lo stato del processo produttivo, cioè se ne causa l arresto, un rallentamento o non causa alcuna conseguenza significativa; Qualità del prodotto o servizio: è necessario definire anche il parametro di criticità nei confronti del livello qualitativo del prodotto/servizio reso; infatti, un guasto ad un sottosistema potrebbe generare uno scarto di lavorazione o non causare conseguenze sullo standard atteso di qualità. L analisi, grazie ad un flusso logico, consente di categorizzare i gruppi funzionali del sistema in base alla loro funzione nel processo e determinare un elenco prioritario di quegli elementi che necessitano di un ulteriore scomposizione. Vengono pertanto individuati i principali componenti che costituiscono i suddetti apparati e attraverso una FMECA (Failure Mode and Effects Criticality Analysis), vengono definite le loro modalità di guasto, le cause, e gli effetti del guasto a livello locale (macchina) e globale (impianto). L obiettivo della FMECA è quello di definire un ordine di criticità dei guasti identificabili sulle macchine, assegnando ad ognuno di essi un valore numerico sulla gravità e probabilità di accadimento e sul livello di rintracciabilità dell evento prima che esso si verifichi. 4. Scelta delle strategie manutentive. Questa fase operativa avviene attraverso l uso di un albero logico delle decisioni: al termine della scomposizione del sistema e dell analisi critica dei guasti potenziali per i diversi componenti, si utilizza una serie di domande per caratterizzare le eventuali avarie funzionali. Le risposte permetteranno di formulare un giudizio sulla criticità di ciascun guasto e sulla possibilità di individuare un controllo efficiente. 31

32 5. Periodicità dei controlli. Numerosi studi nel settore manutentivo hanno rivelato che, molto spesso, non esiste una correlazione inversa tra il tempo d utilizzo e l affidabilità di un componente: ciò non significa che esso non si usura, ma che gli istanti di tempo in cui si manifestano i guasti sono distribuiti in modo tale da rendere inutile un programma di manutenzione preventiva ciclica. Al contrario un approccio del genere potrebbe condurre all incremento del tasso medio di guasto. Considerando quest ottica, risulta conveniente adottare una periodicità iniziale dettata dall esperienza del personale di manutenzione, per poi modificarla in base alle conoscenze acquisite operativamente sul campo. 6. Efficienza di costo. Per poter essere sostenibile, un piano di manutenzione deve essere economicamente realizzabile. Si parla, in questo contesto, di efficienza di costo, intendendo misurare l efficienza raggiunta nell utilizzare delle risorse per ottenere certi risultati. In pratica bisogna valutare i costi annuali derivanti dallo svolgimento delle singole attività e compararli con i costi diretti annuali dei guasti che ciascuna attività mira a prevenire. Riassumendo, la RCM utilizza come base un modello di analisi delle cause di guasto che consente al manutentore di definire i piani e le modalità di gestione degli interventi [4]. Per conseguire questo risultato, una corretta implementazione della metodologia deve riguardare i seguenti aspetti: stimolare la valutazione delle conseguenze dei guasti, in modo da integrare le decisioni circa la sicurezza, i parametri economici e i costi di manutenzione; sviluppare la ricerca sui modelli di comportamento al guasto dei sistemi complessi, per avere un approccio innovativo nella scelta delle più opportune politiche di prevenzione, o nell individuazione di attività alternative qualora la manutenzione preventiva non sia applicabile; combinare queste attività, in un processo che garantisca la generazione di scelte ottimali alla ricerca del miglioramento continuo Raccolta dei dati La prima fase del processo è mirato a raccogliere ed analizzare le informazioni sul sistema in esame, per definirne le caratteristiche tecniche ed operative. Lo scopo della raccolta dei dati è, secondo Overman (2007), la ricerca delle modalità di guasto caratteristiche per il sistema e in generale per i sottosistemi che lo compongono per identificare le azioni più appropriate a seconda delle esigenze [11]. E infatti abbastanza intuibile come ogni componente (sia esso meccanico, pneumatico, elettrico o elettronico) è destinato a rompersi senza adeguati interventi di ispezione e mantenimento: seppure una corretta progettazione sia indispensabile per il buon 32

33 funzionamento del sistema, l usura e le condizioni di ciclo operativo determinano un effetto di degradamento nel tempo delle sue prestazioni fino all evento di rottura. Questo effetto può essere prevenuto grazie a degli interventi manutentivi mirati al monitoraggio e controllo dello stato del sistema, ma per questioni strettamente legati all impiego dispendioso di risorse (tempo, manodopera, materiali) è impensabile e soprattutto poco utile tentare di anticipare ogni tipologia di avaria funzionale. Figura 2.2 Andamenti tipici del tasso di guasto nel tempo Si riportano in Figura 2.2 le curve caratteristiche del tasso di guasto, definito come probabilità di accadimento del guasto in funzione del tempo, per un generico sistema elettronico o elettrico (grafico in alto) e meccanico o pneumatico (grafico in basso). E evidente che, tipicamente per sistemi meccanici, lo stato d usura causa un effetto di invecchiamento, con conseguente crescita della probabilità del guasto quando il sistema è prossimo all esaurimento della vita utile prevista in fase di progettazione. In sistemi elettrici ed elettronici, invece, la probabilità di guasto è generalmente elevata nella fase iniziale, fenomeno detto di mortalità infantile, mentre nella fase di vita utile rimane pressoché costante in funzione del tempo: questo comportamento fa sì che, per questo tipo di componenti, sia quasi impossibile prevedere e anticipare il momento in cui si presenterà l avaria, anche ricorrendo ad azioni di controllo. Inoltre, ogni guasto non è soltanto descritto dalla sua probabilità di accadimento, ma anche da l impatto che esso ha nei confronti dello stato del sistema: potrebbe portare allo 33

34 stato di fermo l intero impianto, eventualmente con effetti anche in termini di sicurezza, o non avere alcun conseguenza significativa sull esecuzione del processo produttivo. Diventa quindi fondamentale identificare le caratteristiche tecniche degli asset del sistema attraverso la raccolta delle informazioni per valutare, categorizzare e definire le priorità degli interventi, poiché la sola conoscenza dei possibili stati di guasto non è sufficiente per individuare le attività di manutenzione più appropriate Scomposizione del sistema: System Work Breakdown Structure Il livello di dettaglio della scomposizione è funzione della complessità degli asset produttivi; infatti, all interno di uno stesso sistema, potrebbe essere necessario spingersi all identificazione dei singoli componenti per certi tipi di asset, mentre per altri potrebbe bastare la visione d insieme per definire le opportune attività di manutenzione. Inoltre, una corretta articolazione del sistema permette di individuare le diverse esigenze di manutenzione e l allocazione ottimale delle risorse manutentive. Un aspetto molto importante per l esecuzione della metodologia consiste nel fatto che la scomposizione fisica del sistema va integrata e completata con quella funzionale: per una corretta progettazione della manutenzione bisogna prima definire le caratteristiche operative e le prestazioni standard di ogni elemento che compone il sistema [9]. L identificazione degli elementi più critici e delle loro funzionalità è una fase preliminare necessaria per condurre una buona analisi sulle modalità e sugli effetti dei singoli guasti. Figura 2.3 Relazione tra scomposizione strutturale e funzionale di un sistema 34

35 In Figura 2.3 è mostrata la relazione tra la natura fisica e funzionale delle entità. Così come per ogni sistema si può definire la una sua missione operativa, anche ogni suo asset, sottosistema e componente elementare ha una specifica funzione da realizzare per garantire il raggiungimento della missione stessa Analisi delle criticità del sistema Dopo aver definito le condizioni operative del sistema, la fase successiva della metodologia RCM si focalizza sulla ricerca degli apparati (asset produttivi e gruppi funzionali) più critici. Per poterla eseguire sono necessari degli strumenti di supporto per determinare innanzitutto i sottosistemi maggiormente soggetti a guasti e, in un secondo momento, per valutare qualitativamente e quantitativamente quanto l insorgere di un guasto determini il decadimento delle prestazioni attese. A tale scopo si elencano i principali strumenti che sono stati utilizzati, definendone gli obiettivi del loro impiego: 1. Analisi di Pareto Nella fase iniziale dell analisi è necessario mettere in evidenza quali siano gli asset che penalizzano maggiormente il processo in termini di numero di interventi di manutenzione per guasto e ore sottratte alla produzione. Per poter compiere questo tipo di studio è di fondamentale importanza ricorrere ai Sistemi Informativi di Manutenzione, che consentono la raccolta dei dati di guasto e le rendono disponibili per condurre l analisi del sistema. Il livello di affidabilità dello studio è quindi funzione della bontà dei dati raccolti: tanto maggiore è il numero e il dettaglio dei dati, tanto maggiore sarà anche la consistenza dei risultati ottenuti sull andamento dei guasti occorsi al sistema. Attraverso l analisi di Pareto sarà possibile tracciare una mappa della criticità degli asset e, se i dati utilizzati lo consentono, dei singoli gruppi funzionali. Come mostra la Figura 2.4, generalmente si individuano tre macro aree: 35

36 Figura 2.4 Classificazione ABC di Pareto Area A: rientrano in questa zona un esiguo numero di sottosistemi, all incirca il 20% del numero totale, ma in termini di perdite essi sono responsabili della quasi totalità degli eventi di guasto (80%); Area B: in questa area è possibile trovare una quantità maggiore di sottosistemi (circa il 40% del totale); ad essi si deve un incidenza minore sulle perdite di produttività del sistema (15%); Area C: comprende la restante quota dei sottosistemi (40%), ma sono soggetti ad un numero di interventi per guasto che influenza solo marginalmente il sistema globale (5%). L individuazione degli elementi più soggetti a guasto, permette di capire in che direzione focalizzare l attenzione nelle successive fasi di ricerca delle criticità. 2. Classificazione ABC dei sottosistemi La fase successiva dell analisi ha lo scopo di identificare la criticità degli elementi ad un livello di dettaglio maggiore rispetto a quello definito con Pareto. Anche in questa ricerca è buon uso far uso del Sistema Informativo di Manutenzione adottato dalla funzione di Ingegneria di Manutenzione, ma se queste informazioni non fossero disponibili, o per mancanza dei dati o perché si sta valutando le esigenze di un nuovo sistema per cui non esiste uno storico dei guasti, si può far ricorso ad un analisi puramente qualitativa. Questa permette di definire quanto un guasto ad un sottosistema infici le prestazioni del sistema e, attraverso una valutazione dei risultati ottenuti, sarà possibile definire sottosistemi di classe A, B e C. I sottosistemi produttivi sono assegnati alle diverse categorie in base a quanto essi siano critici secondo una serie di parametri, che sono elencati e definiti di seguito: 36

37 Sicurezza/Ambiente: definisce il livello di criticità nei confronti della sicurezza delle persone coinvolte e del danno ambientale conseguente al verificarsi di un avaria funzionale del sottosistema; Qualità: questo parametro misura quanto un sottosistema svolga una funzione più o meno importante nel garantire lo standard qualitativo del prodotto o servizio realizzato dal processo; Utilizzo della macchina: si determina la continuità di impiego del sottosistema all interno del ciclo operativo, cioè se esso sia sempre coinvolto attivamente nella missione del sistema o se sia impiegato solo in determinati momenti o fasi; Perdita di produzione: indica se, nel caso in cui un sottosistema non sia in grado di svolgere le funzioni previste, il suo arresto determina una fermata del sistema, un suo rallentamento o non comporti alcun effetto collaterale; Manutenibilità: il parametro di manutenibilità quantifica il tempo di intervento necessario al ripristino del sistema; se un sottosistema è difficilmente accessibile, determina una perdita significativa, al contrario se è facilmente riparabile, avrà un influenza minore. Ad ogni parametro viene associato un corrispondente valore numerico e attraverso un flusso logico che utilizza i pesi assegnati si individuano le categorie di appartenenza dei diversi apparati. Le categorie sono definite secondo la tabella indicata di seguito: Classe A Criticità L'asset/sottosistema è molto critico e ci sono gravi conseguenze in caso di guasto B L'asset/sottosistema ha un livello di criticità medio C L'asset/sottosistema ha un livello di criticità solo marginale Tabella 2.1 Classificazione ABC secondo M.I.B Maintenance Plan Per ogni classe, si procede nelle seguenti modalità: Classe A: comprende gli apparati più critici, che hanno un impatto sostanziale in termini di sicurezza o continuità del processo; per questa categoria è necessario 37

38 provvedere ad una scomposizione ad un dettaglio maggiore, per identificarne i componenti critici e prendere le adeguate misure per prevenire l insorgere delle avarie; Classe B: appartengono a questa categoria apparati che hanno un influenza minore rispetto alla classe precedente, ma è comunque opportuno verificarne le principali modalità di guasto e valutare eventuali azioni di intervento preventivo; Classe C: comprende elementi che hanno un impatto solo marginale e non determinano perdita di sicurezza e funzionalità del sistema sostanziali; vengono mantenuti a guasto e non richiedono un ulteriore scomposizione rispetto alla visione di insieme. 3. Analisi FMECA La corretta applicazione del processo RCM prosegue con una FMECA, metodologia di studio affidabilistico le cui origini concettuali sono di supporto alla progettazione di sistemi complessi. Negli anni più recenti ha, tuttavia, trovato molto spazio di applicazione in altri ambiti di utilizzo, quali l analisi di processo e la manutenzione degli impianti industriali. Secondo la normativa UNI 10336, costituisce un elemento fondamentale nell ingegneria di manutenzione, nel cui ambito si è affermata come lo strumento d elezione per: l analisi delle modalità di guasto delle entità complesse; l identificazione dei suoi elementi critici dal punto di vista dell affidabilità; la definizione ragionata del piano di manutenzione a partire dai componenti critici. Sostanzialmente la metodologia FMECA è una procedura fondata su due criteri principali: il primo è costituito dalla scomposizione gerarchica dell entità in sottogruppi a complessità decrescente, fino ad arrivare al livello di dettaglio voluto (eventualmente fino ai componenti elementari del sistema) per ottenere una struttura ad albero rovesciato secondo il principio dell analisi funzionale; il secondo criterio consiste nell esecuzione dell analisi di affidabilità ad ogni livello e cioè nella determinazione di modo, causa, meccanismo ed effetto del guasto a quel livello, valutando in modo opportuno la criticità del componente in esame. Alla fine di questo processo di analisi si ottiene un quadro estremamente articolato e documentato del modo e della probabilità con cui si possono generare i guasti nell entità e, su tale base, si possono definire le azioni di progettazione, pianificazione e miglioramento della manutenzione o del progetto dell entità. Prima di descrivere nel dettaglio la metodologia, si richiama la terminologia utilizzata nel corso di una FMECA nella seguente tabella [5]. 38

39 Termine Modo di guasto Meccanismo del guasto Causa del guasto Significato Modo in cui si manifesta il guasto ed il suo impatto sulle operazioni di un'entità (può essere totale, parziale o intermittente) Fenomeno naturale di degrado del funzionamento di un'entità che perdurando nel tempo può portare al guasto della stessa (può essere un processo fisico di carico meccanico, di carico termico o fisico/chimico di invecchiamento Origine determinante che spiega il guasto, cioè "la circostanza che porta al guasto", di un'entità (può essere dovuta a molti fattori, tra cui una non adeguata progettazione, installazione, ad usura, ad un utilizzo improprio o ad errata manutenzione) Effetto di guasto Conseguenze che un modo di guasto ha sulle funzionalità di un'entità Effetto locale Conseguenze che un modo di guasto ha sulla funzionalità di un'entità a livello di scomposizione più basso (livello di macchina) Effetto finale Conseguenza che un modo di guasto ha sulla funzionalità di un entità a livello di scomposizione più alto (livello di sistema globale) Azione correttiva Modifica documentata del progetto, del processo, di una procedura, dei materiali utilizzati, implementata per correggere un difetto progettuale e/o prevenire o limitare una causa di guasto Tabella 2.2 Terminologia d'uso per analisi FMECA Dopo aver introdotto i termini specifici per l impiego del metodo, si descrive la sequenza logica delle fasi che compongono la metodologia: Scomposizione dell asset nei suoi gruppi funzionali principali e componenti elementari; Individuazione dei modi di guasto, dei meccanismi e delle cause potenzialmente associati all entità: Individuazione dei sintomi di guasto incipiente/avvenuto associati a ciascun modo di guasto, e dei metodi e delle modalità di rilevazione precoce/successiva al guasto; 39

40 Analisi delle criticità, tramite attribuzione dell indice di criticità, o indice di rischio, associato a ciascun modo di guasto; Individuazione delle azioni correttive e pianificazione della manutenzione. L analisi di criticità, che è l obiettivo della FMECA, consiste nel valorizzare il rischio operativo di ciascun modo di guasto; questo processo è basato sull assegnazione di un cosiddetto indice di rischio che può essere calcolato con diverse modalità. Questo indice è noto come Risk Priority Number ed è calcolato come il prodotto di tre fattori: Dove: RPN = S P D S è il fattore che misura la severity, cioè la severità (o gravità) degli effetti del guasto; P è il parametro di probability, cioè la probabilità di accadimento dell evento in questione; D è il fattore di detection, che misura la facilità con cui il guasto può essere rilevato in anticipo mediante rilevazione del sintomo premonitore e/o la facilità con cui è rilevato a guasto avvenuto. Ciascun fattore deve essere definito a partire da una propria scala a punti, definita secondo un approccio semi-quantitativo. La scala è costruita assegnando dei punteggi crescenti in corrispondenza delle condizioni di rischio associate: più alto è il punteggio, peggiori sono la severity (l effetto di guasto è più grave), la probability (è più probabile che si verifichi il guasto), la detection (è meno facile rilevare in anticipo il guasto incipiente e/o diagnosticare il guasto avvenuto). Definita la scala di riferimento per i tre fattori, viene usata per calcolare l indice di rischio RPN per ciascun guasto del sistema. Fatto il calcolo, si procede all ordinamento dei diversi guasti per indice RPN decrescente. Il risultato ottenuto permette di selezionare i modi di guasto a maggior indice di criticità, ma per l implementazione degli interventi manutentivi, soprattutto nel caso di un sistema nuovo, potrebbe essere preferibile focalizzare le attenzioni sul parametro calcolato come prodotto tra severity e probabibilty. Si definisce un nuovo indice di rischio: R = S P Infatti, poterebbero emergere dei guasti caratterizzati da un indice RPN elevato, ma con valori di severity e probability bassi ed un alto valore di detection. In fase di prima progettazione potrebbe essere più opportuno porre le maggiori attenzioni sui guasti con parametro R elevato, ed affrontare successivamente le restanti avarie funzionali del sistema. In base al parametro appena definito, si definisce una matrice di criticità (Figura 2.5), le cui aree sono funzione dei parametri di gravità e probabilità di accadimento del guasto. 40

41 L obiettivo di questo strumento è evidenziare quali guasti appartengono alle diverse aree del grafico, e, a seconda di dove essi siano posizionati, stabilire un ordine di priorità di intervento manutentivo. Figura 2.5 Matrice di criticità Albero logico delle decisioni Compiuta l analisi di criticità con il metodo FMECA, si passa alla fase propositiva e decisionale della metodologia RCM. In questa fase, sono individuate le azioni correttive per prevenire o limitare una possibile causa di guasto. Le azioni correttive sono tipicamente sotto la responsabilità del servizio di manutenzione e possono comprendere: provvedimenti a carattere non periodico di manutenzione migliorativa (piccole modifiche di progetto di impianto); revisioni periodiche dell impianto e, dove possibile, introdurre ispezioni e controlli (manutenzione predittiva) con una certa cadenza temporale, che sarà poi ritarata in base alle necessità reali degli asset; integrare le scelte manutentive con le procedure di gestione dei ricambi, cioè stabilire quali materiali gestire a scorta e a fabbisogno, in base alle scelte fatte in fase di pianificazione delle attività di manutenzione. 41

42 Queste decisioni vengono prese in base all esistenza di un segnale debole, inteso come sintomo premonitore di un futuro guasto e la sua monitorabilità, l esistenza di una previsione di durata (cioè se esistono indicazioni sulla vita utile di un componente) per poter programmare ispezioni a cadenza o sostituzioni preventive, l esistenza di indicazioni o raccomandazioni sui criteri di manutenzione fornite dal costruttore. Ogni guasto viene processato da un albero logico delle decisioni, con cui è possibile valutare le modalità di gestione del guasto stesso. Il percorso decisionale è rappresentato nel seguente diagramma di flusso, denominato albero logico delle decisioni. Figura 2.6 Albero logico delle decisioni 42

43 Percorrere il diagramma significa porsi una serie di domanda sulle caratteristiche di un entità, in particolare sui componenti soggetti a guasto. Si individua la modalità di guasto e, attraverso una serie di domande a cui è possibile rispondere soltanto sì o no, si associa ad una sola categoria manutentiva. Questo processo permette di definire: attività di ispezioni programmate a scadenza, eventualmente tramite l impiego di strumenti diagnostici (analisi vibrazionali, termografie, controllo dello stato degli oli, analisi tramite strumentazioni specifiche per l assorbimento elettrico di un motore) per l applicazione di manutenzione predittiva; attività di sostituzioni a tempi fissati, mediante l implementazione di manutenzione preventiva ciclica; attivare la manutenzione correttiva a guasto, in attesa di una revisione del piano a seguito della raccolta dei dati storici sul trend dei guasti. Si definisce così la politica di manutenzione, grazie alla scelta e all integrazione delle diverse strategie manutentive. Questo processo, per attuare il miglioramento continuo, deve essere continuamente rivisitato e aggiornato, in funzione dei risultati raggiunti dalla funzione manutenzione e in presenza dei dati di guasto raccolti sul sistema Fattibilità economica del piano Dopo aver progettato il piano manutentivo sono emersi le linee guida che hanno portato alla sua definizione, che sono riassunte di seguito: scomposizione del sistema fino ai componenti elementari, mediante analisi funzionale; analisi di criticità per definire gli asset/gruppi funzionali più influenti sulla operatività del sistema e identificazione dei principali modi di guasto; scelta della strategia manutentiva (predittiva, preventiva ciclica e correttiva) per ogni modalità di guasto e della periodicità degli interventi, ed eventuale successiva revisione del piano iniziale in base ai risultati raggiunti. Così facendo non si tiene conto del costo del piano generato: per essere applicato, esso deve essere sostenibile non solo da un punto di vista tecnico, ma anche economico. La verifica di fattibilità economica di un piano manutentivo richiede un confronto tra il costo totale di manutenzione e i benefici attesi nel tempo dall applicazione delle strategie manutentive prescelte, che possono rivelarsi dispendiose. Questo aspetto è impossibile da verificare in fase di progetto del piano, poiché la manutenzione mira alla conservazione delle prestazioni dell impianto durante l intero ciclo di vita utile. È una valutazione non semplice da fare, cosicché spesso si mira solo al 43

44 contenimento del costo attuale (costi diretti), senza valutare il costo complessivo cumulato nel tempo di una manutenzione inadeguata (costi indotti). Per indicare, seppur in modo qualitativo, i benefici dovuti all utilizzo del metodo RCM e alla sua attuazione, facciamo ricorso alla seguente tabella, in cui si confrontano i risultati ottenibili con una manutenzione standard con quelli ottenibili con la RCM: Piano di manutenzione standard Piano di manutenzione definito mediante RCM Strategie manutentive adottate Manutenzione correttiva Manutenzione preventiva ciclica Manutenzione correttiva Manutenzione preventiva ciclica Manutenzione predittiva Vantaggi -Contenimento dei costi diretti di Manutenzione; -Semplicità di gestione del piano (non c è necessità di pianificare ispezioni e controlli sull'impianto e ripianificare la cadenza degli stessi in base alle condizioni del sistema); -Contenimento dei costi totali di manutenzione, specialmente la voce di costo indotto o di mancata produzione; -Possibilità di programmare gli interventi in base alle effettive condizioni di funzionamento dell'impianto; Svantaggi -Aumento dei costi totali con legge quadratica (costo cumulato di Manutenzione); -Non è nota la condizione effettiva dell'impianto: intervento ad emergenza o senza conoscere lo stato reale delle macchine; -Aumento dei costi diretti di manutenzione per l'esecuzione dei controlli e l'installazione di eventuali strumenti diagnostici; -I risultati del piano sono evidenti su un orizzonte di tempo medio-lungo; -Le risorse disponibili (manodopera, tempo) sono limitate; Tabella 2.3 Confronto tra Politiche di Manutenzione 44

45 Capitolo 3 L azienda Barilla S.p.A. e il processo di produzione della pasta 3.1 Il settore di mercato e i principi aziendali L azienda Barilla nasce a Parma nel 1877 da un laboratorio di pane e pasta. Oggi possiede 30 siti produttivi in tutto il mondo (14 in Italia e 16 all estero) e gestisce direttamente 9 mulini che forniscono il 70% della materia prima impiegata nella produzione di pasta e di prodotti da forno. Prima marca in Italia e nel mondo per la produzione di pasta, nei prodotti da forno il gruppo Barilla è primo in Italia e terzo in Europa, nei sughi pronti è leader in Europa continentale e nei pani croccanti è prima nei Paesi scandinavi. Alla guida dell azienda c è, da oltre 130 anni, l esperienza imprenditoriale di una famiglia che oggi, con i fratelli Guido, Luca, Paolo ed Emanuela, è giunta alla quarta generazione. La sua missione è diffondere nel mondo prodotti alimentari riconosciuti dal consumatore come eccellenti per gusto, di qualità superiore e che contribuiscono a un alimentazione nutrizionalmente equilibrata. Azienda leader nel settore grazie a forti investimenti in ricerca, innovazione e tecnologie, Barilla basa la sua produzione alimentare su due principi fondamentali: la qualità dei prodotti, l attenzione a un alimentazione sana e, naturalmente, il gusto, valore gastronomico che caratterizza tutta l offerta. L esportazione riguarda più di 100 paesi, dagli stabilimenti escono ogni anno quasi 1,7 milioni di tonnellate di prodotti alimentari che sono consumati in tutto il mondo con i marchi Barilla, Mulino Bianco, Voiello, Pavesi, Alixir, Wasa, Harry s (Francia, Spagna e Russia), Lieken Urkorn, Golden Toast e Kamps (Germania), Accademia Barilla, Misko (Grecia), Filiz (Turchia), Yemina e Vesta (Messico). Onestà, trasparenza, innovazione, responsabilità sociale e ambientale sono i valori, frutto di una forte e riconosciuta identità culturale, in cui Barilla s identifica. Questa identità, nata dallo stile imprenditoriale dei fondatori, si è man mano rafforzata in più di 130 anni di conduzione da parte della stessa famiglia, divenendo una delle risorse fondamentali per l azienda. La coerenza con principi e valori tradizionali e sempre attuali, la gestione delle risorse umane come un patrimonio fondamentale e sistemi di produzione all avanguardia fanno di Barilla una delle aziende alimentari più considerate nel mondo come espressione del saper fare italiano. 45

46 3.2 Il comprensorio di Pedrignano Figura 3.1 Comprensorio di Pedrignano (PR) Il comprensorio produttivo di Pedrignano (Figura 3.1), sede centrale dell azienda, inizia la propria attività nel 1969, e grazie alla lungimirante visione di Pietro Barilla, presidente dell azienda in quel periodo, e ad un elevato investimento in tecnologie, rimane ancora oggi il più grande stabilimento per la produzione di pasta al mondo. La capacità produttiva totale annua è di circa tonnellate, distribuite nei prodotti semola (pasta lunga, pasta corta, formati speciali), uovo e tortellino, ognuno dei quali è realizzato all interno di uno specifico sito produttivo. Allo stabilimento semola, la cui costruzione coincide con quella del comprensorio, sono stati affiancati gli stabilimenti uovo (1997) e tortellino (1999) - i cui prodotti erano in precedenza realizzati in impianti più piccoli o tramite co-packer per soddisfare l aumento dei loro volumi di vendita ed ampliare la presenza dell azienda in quei settori di mercato. 46

47 3.3 L organizzazione del servizio di Manutenzione in Barilla Il progetto degli stabilimenti Barilla è opera del gruppo d Ingegneria centrale, con sede a Parma, mentre il loro mantenimento è affidato all Area Tecnica di ogni sito produttivo. Essa provvede alla conservazione dell impianto ed al mantenimento della sua efficienza (servizio di manutenzione), apportare modifiche e correzioni alle strutture per rinnovarne e/o migliorarne il rendimento e la funzionalità (reparto ingegneristico) e alla contabilizzazione delle spese che ne derivano (sezioni acquisti) Il ruolo dell Area Tecnica L organizzazione aziendale ha, tra le sue varie funzioni, quella di allineare e uniformare nel tempo metodologie, processi e Best Practices tra tutti gli stabilimenti Barilla, condividendo informazioni in modo proattivo, senza l ausilio di consulenti esterni, cosicché tutti gli stabilimenti parlino la stessa lingua e condividano strumenti utili per attuare i miglioramenti e valutarne gli effetti. Gli strumenti che l Area Tecnica utilizza sono rivolti a raggiungere i seguenti obiettivi: ottimizzare la vita utile del bene, l efficienza operativa e l efficacia dell attività di pianificazione e di esecuzione della manutenzione; ottimizzare la gestione dei ricambi; gestire le risorse ed ottimizzarne l impiego. Il tutto nel rispetto di norme e regolamenti interni ed esterni, diffondendo i valori e la cultura Barilla. Le responsabilità dell area tecnica coprono quattro principali categorie di processi: Processo di Manutenzione: consiste in attività di codifica e classificazione basate su parametri strategici e di criticità, nella definizione ed applicazione delle strategie manutentive più adatte e nella pianificazione delle attività sulla base del budget assegnato. Processo di gestione dei ricambi: consiste nel garantire la disponibilità dei pezzi di ricambio, al fine di eseguire le strategie di manutenzione predefinite. Processo ingegneristico: identifica, seleziona e gestisce, in termini di costi e tempi, i progetti di manutenzione riguardanti gli impianti, apportando miglioramenti e innovazione per conformarsi alle prestazioni standard, a leggi e regolamenti e alle esigenze aziendali. Processo di gestione dell energia: consiste nel monitorare ed ottimizzare l utilizzo di energia ed acqua, e nella gestione dei progetti di risparmio energetico. 47

48 3.3.2 Il flusso informativo e manutentivo in Barilla Per comprendere al meglio le funzioni e procedure dell Area Tecnica è importante fornire una panoramica sul flusso generale delle attività di manutenzione in Barilla. E possibile osservare, in Figura 3.2, come il flusso risulti composto da 17 passaggi principali. I primi cinque punti elencati sono gli input che possono originare un intervento di manutenzione. Il primo input ha origine nell area produttiva e gli altri dal reparto di manutenzione: 1. Richiesta dalla produzione: l area produttiva (reparto produzione o confezione) richiede un intervento di manutenzione. 2. Storia della manutenzione: in conformità ai dati manutentivi storici è possibile pianificare un attività di manutenzione. 3. Su guasto: la manutenzione, in questo caso, è conseguente ad un guasto avvenuto su una macchina. 4. Ispezione: l ispezione rappresenta una delle più importanti attività di manutenzione, perché permette di rilevare eventuali guasti e, di conseguenza, pianificare un attività di manutenzione preventiva o migliorativa. 5. Preventiva: può essere generata dai controlli, come già detto, o da un programma delle attività di prevenzione al guasto. L analisi degli input alla manutenzione porterà eventualmente a validarli: un input validato diventa un Work Order (ordine di lavoro, punto 8), in caso contrario si torna al generatore di input collegato con un feedback. Un Work order è una disposizione di carattere operativo che prescrive le attività, (di riparazione, controllo, taratura, lubrificazione, sostituzione), sia le risorse (operatori, attrezzature mezzi e materiali), sia le competenze (operai, tecnici specialisti, esperti), necessarie allo svolgimento degli interventi programmati. Nello specifico rappresentano delle istruzioni operative, che devono essere emesse per qualunque intervento da eseguire. Per ogni attività riportano le informazioni necessarie per realizzare gli interventi e per aggiornare il data base di manutenzione, quali: localizzazione dell intervento; equipment interessato; data di inizio dei lavori e durata; materiali ed attrezzature utilizzati; addetti di manutenzione coinvolti; Successivamente al rilascio dei Work order, questi sono fisicamente consegnati ai manutentori e viene controllata la disponibilità dei materiali. Se tutte le risorse sono disponibili, il Work Order generato diventa un intervento (punto 13). L intervento dà origine ad un report (contenente tutti i dati reali che lo descrivono). Se la causa del problema è stata individuata ed il problema risolto, il ciclo si chiude dopo aver 48

49 fornito al reparto un feedback su quanto accaduto. In caso contrario, l ordine di lavoro resta aperto e saranno necessari altri interventi fino alla risoluzione del problema. Figura 3.2 Il flusso informativo per la Manutenzione in Barilla 3.4 Il SAP-PM: il TOOL per la gestione della manutenzione Dal 2011 l azienda Barilla utilizza in tutti i suoi stabilimenti italiani un Sistema Informativo che supporta la gestione integrata di tutte le aree dell azienda, il SAP. L azienda, con questo software, ha integrato tutti i processi aziendali, da quelli creatori di valore (vendita, produzione, acquisti) a quelli infrastrutturali (amministrazione, marketing, gestione delle risorse umane). Tutti gli utenti dispongono così, in modo trasparente, delle informazioni necessarie per compiere le proprie attività. PM (acronimo inglese di Plant Maintenance Manutenzione Impianti ) è il termine con il quale si identifica il modulo dell applicazione software che supporta il sistema informativo per la gestione della manutenzione, integrato con l Enterprise Resources Planning (ERP) aziendale. La presenza di un sistema informativo di manutenzione e il suo grado di complessità sono spesso funzione delle dimensioni di un azienda. Un elevato numero di interventi giornalieri, la presenza di un ampio magazzino ricambi e la quantificazione dei costi presentano spesso notevoli problemi di gestione. Il sistema informativo di manutenzione rappresenta l integrazione tra tecnologia e conoscenza, tra gestione e procedure manutentive applicate sul campo. 49

50 Data la consistenza del proprio patrimonio di immobili e di impianti, Barilla ha percepito la necessità di raccogliere in maniera sistematica le informazioni relative alle risorse produttive, per renderle poi disponibili alle analisi dei costi di manutenzione. È proprio all interno di questo cambiamento che Barilla ha compreso l importanza di un supporto quale il Sistema Informativo, visto non solo come contenitore di informazioni, ma anche come strumento essenziale per la gestione dei processi e dei flussi informativi. Quindi, si può affermare che il SIM, più che uno strumento software, deve essere visto e concepito come un sistema di organizzazione manutentiva attraverso il quale la manutenzione stessa utilizza i risultati, pianificando i cambiamenti, standardizzando i metodi, apportando efficacia ed efficienza all intera azienda Codifica degli Asset ed Asset Tree La manutenzione programmata attiva richiede una gestione informatizzata, perciò ogni asset è identificato da un codice alfanumerico all interno dell azienda e nel modulo SAP- PM. A ogni codice sono associate una descrizione della macchina e delle sue caratteristiche tecniche. Il sistema di codifica è molto intuitivo ma è opportuno riportare delle definizioni preliminari per comprenderlo agevolmente. Un asset è l'unità elementare, interna all'azienda, caratterizzata da un proprio ciclo di vita, da sottoporre alle attività di manutenzione ed è: univocamente identificata all'interno dello stabilimento Barilla da un codice specifico (etichetta); identificabile all'interno dell'asset Tree della Barilla (struttura che intende individuare, per ogni equipment/impianto, la posizione fisica, le sue principali caratteristiche ed il suo stato (in uso - non in uso)); ulteriormente dettagliato e scomposto nelle sue componenti (sub-equipment) per la manutenzione, qualora si ritenesse necessario. Le proprietà tangibili della Società (terreni, fabbricati, macchinari, mobili) per motivi contabili sono rappresentati da asset. La gestione del ciclo di vita del patrimonio della Società è il processo che gestisce i beni dalla loro acquisizione al loro smaltimento. La codifica degli impianti è, pertanto, necessaria per identificare inequivocabilmente ogni investimento e ogni attività di manutenzione effettuata sulla specifica macchina, per facilitare l interpretazione dell Asset Tree a scopi di manutenzione e per gestirlo al meglio attraverso il Sistema Informativo ufficiale dell azienda (SAP). Ogni stabilimento Barilla ha definito il suo Asset Tree elencando gli elementi che lo compongono in base alle esigenze operative e contabili. La definizione dell Asset Tree è compito del Responsabile dell Area Tecnica ed è sottoposto a periodici aggiornamenti. La Figura 3.3 fornisce una rappresentazione 50

51 sintetica della struttura dell Asset Tree per il comprensorio Barilla di Pedrignano. I livelli dell Asset Tree sono: Comprensorio: è il livello più alto dell Asset Tree, che agglomera impianti e macchinari situati in una zona geografica specifica e circoscritta; Stabilimento: è il livello immediatamente al di sotto del comprensorio, con cui si intende un complesso di capitali, di macchine, mezzi e addetti atti a sfruttare risorse materiali ed energetiche per la realizzazione di prodotti finiti. Ogni edificio di produzione, identificato e separato dalle altre costruzioni, è uno stabilimento produttivo. Tutte le strutture installate fisicamente al suo interno che non riguardano la produzione rientrano nella voce Varie del Comprensorio. Reparto: individua un area specifica all interno dello stabilimento, come materie prime, produzione, confezionamento, magazzino dei prodotti finiti. Tutte le altre macchine localizzate fisicamente nel reparto ma estromesse dalle aree, rientrano nella voce Varie di Stabilimento. Linea o Gruppo: identifica la linea o il gruppo correlati rispettivamente ai processi di confezione o produzione; per convenzione, si utilizzano termini tecnici diversi per denotare un insieme di tecnologie presenti nella stessa fase del processo produttivo. Fase del processo: definisce la fase operativa del processo di produzione. Macchina: è l unità elementare indivisibile, caratterizzata da una propria vita indipendente. Figura 3.3 Asset Tree per la Linea 8 dello stabilimento semola 51

52 L esempio si riferisce alla linea 8 dello stabilimento semola e mostra l utilità dell Asset Tree, in cui ogni risorsa è individuata ed etichettata singolarmente. La vista gerarchica Comprensorio Stabilimento Reparto Linea/Gruppo Fase Macchina, permette di visualizzare in modo intuitivo la posizione di ogni asset, e permette, dal punto di vista amministrativo, di contabilizzare gli interventi relativi ad esso. La struttura dell Asset Tree, infatti, consente al Sistema Informativo aziendale SAP individuare rapidamente una risorsa e di visualizzare la sua storia degli interventi di manutenzione. Facilita, quindi, l inserimento dei dati e la realizzazione della struttura patrimoniale dell azienda. In SAP-PM è definito l equivalente dell Asset Tree aziendale, denominato Equipment Tree dedicato al processo di manutenzione. L unità elementare scelta dall azienda come livello ultimo di dettaglio dell albero è, dunque, l equipment (il singolo macchinario). È possibile definire, a seconda delle esigenze specifiche dell impianto, un ulteriore livello sottostante l equipment, il livello di sub-equipment. Tuttavia, l Asset Tree (così come l Equipment Tree) è stato progettato considerando principalmente le necessità contabili. A volte, per meglio indirizzare le attività di manutenzione, potrebbe essere utile giungere al livello di sub-equipment, per localizzare equipment e sub-equipment sull impianto e di orientare le strategie di manutenzione in modo più mirato. 3.5 Il processo produttivo Il processo produttivo della pasta comprende numerose fasi, dalla macinazione del grano allo stoccaggio del prodotto finito. Nei silos a monte del mulino vengono raccolte le diverse varietà di grani, che, una volta verificata la loro qualità, nel mulino sono miscelati, puliti, condizionati ed infine decorticati e macinati. All interno dello stabilimento sono collocati i reparti di produzione e confezionamento, separati da una batteria di sili fissi dove è immagazzinato il semilavorato, il che consente di disaccoppiare le due fasi, che possono quindi avere ritmi di lavorazione diversi. Il reparto produttivo, le cui tecnologie in uso sono praticamente rimaste invariate dalla data d installazione, comprende 11 gruppi di produzione, di cui i gruppi 1, 2, 4 e 5 realizzano i formati di pasta lunga, il 3 per i formati speciali, il 6, 7, 8, 9 e 10 per la pasta corta e le pastine, e l 11 per le tagliatelle e i nidi. Il confezionamento avviene in linee dedicate rispettivamente alla pasta corta e alla pasta lunga, per una differenza sostanziale tra i due processi: oltre a caratteristiche tecnologiche diverse, il confezionamento della pasta corta avviene in discontinuo rispetto alla produzione, mentre per la pasta lunga il sistema è da considerarsi semi-continuo, poiché il confezionamento deve avvenire entro poche ore dal termine della produzione. Nel primo caso, si parla di sistema produttivo discreto, in quanto le caratteristiche fisiologiche del semilavorato consentono il suo stoccaggio in polmoni d accumulo e la 52

53 successiva fase di confezionamento a seconda della necessità di un prodotto piuttosto che un altro; al contrario, per la pasta lunga non è possibile prevedere una soluzione analoga per la fragilità del prodotto, che viene accumulato per qualche ora nelle sfilatrici, un sistema che permette una parziale dislocazione tra i reparti, ma soltanto temporanea. Le fasi operative della confezione del prodotto prevedono il suo imballaggio primario in astucci di cartone o bobine di cello, secondario in casse di cartone le cui caratteristiche cambiano in funzione del mercato a cui è destinato uno specifico item, e il terziario che realizza il pallet di prodotto finito. Il prodotto finito è poi stoccato nel magazzino tradizionale o in quello automatico, a seconda dei criteri di gestione e movimentazione dei diversi item Le fasi del processo produttivo Per comprendere più nel dettaglio la produzione e il confezionamento, che sono quelle a maggior contenuto ingegneristico e tecnologico, si fornisce una descrizione delle singole fasi operative del processo. La produzione del semilavorato include le seguenti operazioni: 1. Miscelazione degli ingredienti. Dal mulino la semola viene portata nel reparto tramite dei condotti e viene miscelata con una dose di acqua prefissata, così da formare un impasto che viene movimentato e sminuzzato fino all ingresso nel gruppo di produzione. 2. Deaerazione dell impasto. Una volta che si è formato un impasto omogeneo, viene de-aerato in una vasca sottovuoto, per evitare contaminazioni gassose che potrebbero causare fragilità del prodotto durante la cottura. 3. Compressione e trafilazione. L impasto è trasferito ad una camera nella quale una vite senza fine lo comprime verso filiere di estrusione, nel caso di pasta lunga e corta, oppure verso filiere di estrusione che creano una sfoglia che poi è stampata in paste corte o tagliata a nido di rondine. La durata complessiva di queste fasi, tra la miscelazione dell impasto e l uscita dalle trafile, è di circa 15 minuti e l umidità della pasta dopo la trafilazione è di circa 30/32%. 4. Incartamento. E l inizio della essicazione del prodotto, che è soggetto ad una forte ventilazione per attuare una prima rapida essiccazione superficiale e garantire una certa consistenza, per impedire eventuali deformazioni o incollamenti di prodotto nelle fasi successive. Nel caso dei gruppi di pasta lunga la parte di impianto che esegue questa operazione è detta incartamento, nei gruppi di corta è detta intel. Al termine della fase il semilavorato ha un umidità del 18/20%. 53

54 5. Essiccamento. Serve per portare la pasta ad un valore di umidità non superiore al 12,5%, limite massimo consentito dalla legge. La fase consiste in un continuo susseguirsi di zone dove il prodotto viene investito da aria calda e secca, che essicca gli strati superficiali, e da zone non ventilate, dove si ha la diffusione dell umidità dall interno agli strati più esterni. L acqua ceduta dalla pasta è poi espulsa verso l ambiente attraverso ricambi di aria. Nel caso della pasta lunga l impianto è definito essiccatoio, per la corta si identifica come 1 e 2 teles. 6. Raffreddamento. Ha lo scopo di abbassare la temperatura del semilavorato, per evitare fenomeni di condensa che causano muffe o macchie sulla pasta stessa. Al termine del processo, la cui durata dipende dalle dimensioni del formato di pasta (in media 6-8 ore per la pasta corta, 9-12 per quella lunga) il prodotto è pronto per essere confezionato. La pasta corta è stoccato in una batteria di sili fissi, se si sta confezionando un lotto di un item diverso, mentre per quella lunga il processo è in sequenza diretta, potendo stoccare il semilavorato soltanto per qualche ora nelle sfilatrici. Nel processo di confezione si distinguono le seguenti fasi: 1. Confezionamento primario. La pasta viene posta nell imballaggio primario, cioè quello in diretto contatto con il prodotto. Il semilavorato è trasferito dal silo al reparto con nastri trasportatori, è pesato da una bilancia computerizzata e infine confezionato. Ogni pacchetto è raccolto da un nastro, attraversa un metal-detector che rileva eventuali residui metallici (nel qual caso la confezione è ovviamente scartata) e pesata da una bilancia di controllo che la espelle se è al di sotto del peso minimo consentito. 2. Confezionamento secondario. Terminati questi controlli, indispensabili per avere un prodotto conforme agli standard di qualità, i pacchetti sono trasportati alla macchina incassatrice, che genera l imballaggio secondario o collo. Su di esso viene applicata un etichetta contenete le informazioni necessarie a permettere la rintracciabilità del prodotto. 3. Confezionamento terziario. I colli di prodotto finito vengono indirizzati dalla linea di confezionamento alla zona di pallettizzazione, dove sono impilati, incellofanati e prelevati da una navetta LGV che li stocca all interno del magazzino, in attesa della spedizione. 54

55 3.5.2 La linea 8 dello stabilimento di Pedrignano Per pianificare correttamente la manutenzione di un impianto, è necessario prima identificare ogni fase del processo e gli asset che lo realizzano. Nel presente elaborato, in cui si presenta una metodologia di progetto della manutenzione, si analizza il processo di confezionamento realizzato dalla linea 8 dello stabilimento semola del comprensorio di Pedrignano. La linea ha caratteristiche decisamente innovative rispetto ad altre presenti nel reparto, per l elevato livello di automazione che consente di effettuare rapidi cambi attrezzature sulle macchine e favorisce la diagnostica delle anomalie del processo. Una prima scomposizione ci permette di identificare i macchinari o equipment presenti nella linea, che realizzano le operazioni principali del confezionamento; i macchinari, di cui sarà necessario determinare i requisisti manutentivi, sono: 1. Alimentazione del semilavorato. Il semilavorato è alimentato da una sequenza di dispositivi che portano il prodotto dall area di stoccaggio alle macchine di confezione. Sono nastri trasportatori ed elevatori a tazze, oltre ad un elemento detto vibrovaglio che, grazie ad un doppio setaccio, separa il prodotto buono da elementi residui o scarti del processo. 2. Bilance di pesatura. La pasta attraversa una tramoggia di scarico che alimenta un sistema di pesatura del prodotto costituito da due bilance indipendenti. Avendo due bilance in parallelo si migliora la continuità operativa, nel caso in cui uno dei due gruppi che realizzano la singola dose per l imballaggio primario incorra in un avaria funzionale. 3. Astucciatrice. Questa macchina inserisce il semilavorato nell imballaggio primario un astuccio di cartone - e incolla le alette che lo chiudono. L astuccio vuoto è alimentato da una torretta con delle ventose, poi viene aperto ed inserito su un tassello calettato su una catena rotante. Quando giunge vicino alla testa degli imbuti, che riceve la pasta delle bilance, avviene lo scarico del prodotto. Gli astucci confezionati sono poi depositati su di un nastro e trasportati alle stazioni successive. 4. Metal-detector. Genera un campo elettromagnetico e rileva eventuali contaminanti ferrosi, che possono essere prodotti per usura e strisciamenti tra le parti meccaniche nelle fasi precedenti. Se si rileva un residuo anomalo, la confezione viene scartata. 5. Bilancia di controllo del peso. Gli astucci transitano in una cella di pesatura, che individua le confezioni sottopeso o con un sovrappeso eccessivo. Un meccanismo di espulsione, dotato di pistone pneumatico, scarta il pacchetto anomalo. Il semilavorato è recuperato: viene rimacinato e rialimentato nelle fasi iniziali del processo. 6. Sistema di trasporto degli astucci. Gli astucci arrivano alla macchina di confezionamento secondario su dei nastri trasportatori, che hanno anche la funzione 55

56 di garantire un certo accumulo, consentendo alla macchina astucciatrice di continuare a lavorare, per un certo periodo, se una macchina a valle ha un arresto. 7. Incassatrice. Questo macchina crea il collo, cioè la scatola di cartone ondulato in cui si inseriscono gli astucci. Ha tre moduli in serie, che realizzano rispettivamente il prelievo del fustellato di cartone e la formatura della cassa, il prelievo degli astucci, la loro stratificazione ed inscatolamento, e, infine, la chiusura dell imballo. 8. Etichettatrice. La cassa di prodotto finito esce dall incassatrice e un dispositivo le appone un etichetta contenete le informazioni che permettono di rintracciare il prodotto qualora si riscontrino difetti qualitativi, sia all interno che all esterno dello stabilimento. 9. Sistema di trasporto delle casse. Come per gli astucci, i nastri di trasporto non solo trasferiscono il prodotto, ma servono anche da accumulo del numero di colli adeguato a realizzare un pallet di prodotto finito nella fase di palletizzazione. Un ulteriore dettaglio di scomposizione funzionale delle fasi del processo è necessario per applicare correttamente la metodologia su cui si basa la Reliability Centered Maintenance. Infatti, solo definendo le funzioni svolte dagli apparati o gruppi funzionali che compongono ogni macchina si possono individuare le criticità del processo e definire puntualmente i possibili guasti del sistema Gestione del processo Il processo produttivo nei reparti di produzione e confezione impiega un elevato numero di risorse sia materiali che di manodopera. In base alla richiesta del mercato si esegue lo scheduling, su orizzonte settimanale e poi giornaliero, specificando il mix e i volumi di prodotto richiesti a ciascun reparto. Lo scheduling è concepito per generare un processo razionale, mirando ad utilizzare in modo flessibile la capacità produttiva, con lotti di produzione brevi, cercando di minimizzare la quantità di materiale in circolo e il tempo di giacenza medio a magazzino. Per raggiungere questi obiettivi è fondamentale avere elevata affidabilità e disponibilità dei macchinari, poiché una fermata improvvisa dovuta ad un guasto, se non risolto nei giusti tempi, comporta l impossibilità di realizzare il programma di produzione e di raggiungere gli obiettivi suddetti. Un fermo macchina sul confezionamento fa aumentare la quantità di materiale stoccato nei sili e aumenta di conseguenza i costi. Se poi i sili, che sono un polmone d accumulo, fossero saturi, dalla produzione non si potrebbe scaricare nuovo semilavorato, il processo si arresterebbe e il prodotto in eccesso dovrebbe essere rimacinato o scartato. Questa situazione è assolutamente da evitare, poiché l avviamento della produzione richiede elevati tempi di transitorio per la messa a regime dei parametri di temperatura e umidità. 56

57 Il reparto di confezionamento, pertanto, deve garantire continuità di funzionamento per assorbire il semilavorato di produzione senza creare intoppi, poiché anche disponendo di una sovraccapacità produttiva essa potrebbe non essere sufficiente in caso di guasti gravosi. 3.6 Definizione del parametro O.E.E. (Overall Equipment Effectiveness) Per effettuare una prima analisi delle prestazioni dello stabilimento, si è rilevato l O.E.E. dei reparti, un parametro fondamentale per l analisi e il monitoraggio delle cause che generano perdite di volumi di produzione. La conoscenza dell O.E.E. è essenziale per ridurre le perdite, adottando adeguati programmi di miglioramento, e permette di: stabilire il livello prestazionale di un area produttiva; classificare e quantificare le principali cause di perdite di efficienza; misurare il valore aggiunto apportato alla produzione da una macchina o un impianto. Sono tre i fattori con i quali si definisce l O.E.E.: Livello di Disponibilità A: è il rapporto tra il tempo in cui l impianto o la macchina può essere utilizzato ed il tempo totale per il quale l impianto o la macchina sono stati schedulati (che comprende, oltre al tempo effettivo di utilizzo, anche il tempo di riparazione); Livello di Performance o Efficienza produttiva E: è il rapporto tra la produzione reale e quella teorica nel tempo di effettivo utilizzo; Livello di Qualità della produzione Q: è il rapporto tra la produzione buona, al netto di sfridi e scarti, e quella totale. Riassumendo in un unica espressione, l O.E.E. di un generico impianto è pari a: Dove: O. E. E = A E Q A = ORE SCHEDULATE DI PRODUZIONE ORE PERSE PER INDISPONIBILITA TECNICA ORE SCHEDULATE DI PRODUZIONE E = Q = ORE DISPONIBILI ALLA PRODUZIONE ORE PERSE PER INEFFICIENZE PRODUTTIVE ORE DI PRODUZIONE "BUONA" ORE DI PRODUZIONE TOTALI ORE DISPONIBILI ALLA PRODUZIONE 57

58 Come si vede dalle definizioni, si tratta di un indice generale e calcolabile per ogni tipologia d impianto. Tra le principali cause di decremento dell O.E.E. individuiamo: perdite per rotture e guasti; perdite per set-up e configurazione delle macchine; perdite per velocità ridotta; perdite per microfermate e funzionamento a vuoto delle macchine; perdite per difetti nella qualità e rilavorazioni; perdite per instabilità del processo produttivo ed avviamento tecnico. Noto il valore di questo parametro, e conoscendo le cause di perdita, si può intervenire sui fattori più penalizzanti, per conseguire un miglioramento Calcolo dell O.E.E. per il sistema produttivo Per fare una prima stima di quanto le inefficienze di processo incidano sul tempo di produzione, si sono analizzati i dati raccolti dal TOOL aziendale PRO.MO. per i gruppi di produzione della pasta corta e per le linee di confezionamento 4 e 7 del comprensorio di Pedrignano, che, per tecnologie utilizzate e prodotti realizzati, sono analoghe alla linea 8, per la quale si vogliono progettare le attività manutentive. Lo strumento PRO.MO. Barilla consente il controllo continuo dei parametri significativi del processo produttivo, mettendo in relazione i parametri di processo con gli obiettivi e il loro andamento storico e fornendo la base per azioni correttive continue ed immediate. E, infatti, un strumento di misura del processo produttivo, che fa parte del Sistema di Controllo aziendale, mirato a misurare gli output, a confrontarli con valori assegnati di riferimento e ad esporre i dati, per facilitare l analisi degli scostamenti dai risultati attesi e intraprendere adeguate azioni correttive. La precisione e il dettaglio dei dati a disposizione, con cui si misurano le prestazioni del sistema, influiscono ampiamente sull efficacia delle fasi successive: il vantaggio che deriva dalla disponibilità di informazioni corrette, consistenti e complete, è la possibilità di evidenziare tutte le causali dei mancati utilizzi del sistema e la relativa incidenza. La disponibilità effettiva dell impianto è diminuita, oltre che dai tempi per interventi di manutenzione, da altri arresti che diminuiscono il rendimento globale della linea. Per stimare l entità di queste fermate si è esaminato il Report di prestazione e di fermate dell impianto relativo al 2014 (dal 01/01 al 31/12), che riporta tutti i tempi e le causali di fermata. Nel report si distinguono tutte le fermate, alcune delle quali pianificate ad inizio anno. Fermate di tipo A: sono quelle fermate inevitabili e comprendono le seguenti voci: 58

59 1. Attività di disinfestazioni/sanificazione dei locali. Avvalendosi di personale altamente qualificato e con l ausilio di tecnologie innovative, Barilla svolge attività di sanificazione in tutto il sito produttivo. Le operazioni, che devono essere programmate e controllate costantemente, mirano ad eliminare tutte le potenziali fonti di contaminazione che possono rendere il prodotto non conforme agli standard qualitativi richiesti dalle norme vigenti, in particolare dalle norme igieniche molto severe che tutte le aziende del settore alimentare sono tenute a rispettare. 2. Agitazioni Sindacali. Sono i tempi persi per scioperi, manifestazioni, assemblee in cui è coinvolta la manodopera. 3. Manutenzione programmata preventiva. Comprende gli interventi manutentivi programmati di revisione, controllo, sostituzione e riparazione. 4. Tempi per mancata richiesta del prodotto. Durante la produzione non è sempre richiesto il contemporaneo funzionamento di ogni gruppo di produzione e linea di confezionamento; infatti, sfruttando la flessibilità delle tecnologie impiegate, si può conservare una certa capacità produttiva in esubero e saturare i macchinari in uso. 5. Pause fisiologiche degli operatori. Per adeguarsi alle normative di legge, su un turno giornaliero di 8 ore gli operatori hanno diritto a 30 minuti di pausa; questi tempi, ovviamente, vanno a ridurre il numero di ore disponibili alla produzione. Fermate di tipo B: comprendono quelle voci che effettivamente impattano sulla disponibilità del sistema, facendo decrescere le ore disponibili per la produzione; comprendono: 1. Tempi tecnici di Avviamento/Fermata. Sono tempi imputabili al solo reparto di produzione, per l avviamento e spegnimento degli impianti, che per motivi tecnologici sono in funzione, ma non realizzano prodotto. 2. Guasti e riparazioni. Sono i tempi spesi per interventi del servizio di manutenzione, per un guasto meccanico o elettrico. Al tempo effettivo di intervento, vanno aggiunti i tempi per l attesa del manutentore, per il reperimento dei materiali tecnici e quelli di diagnosi del guasto e di riavvio del sistema. 3. Fermate e microfermate. Comprendono le perdite per anomalie di processo o deviazioni del funzionamento dei macchinari dallo standard. Gli arresti hanno una durata molto inferiore rispetto alla risoluzione di un guasto e di solito non richiedono l intervento del servizio di manutenzione, ma sono risolti dagli addetti di linea. 4. Cambio formato e set-up delle macchine. Sono i tempi necessari a riattrezzare le macchine quando cambia il prodotto realizzato, a svuotare il sistema e a pulirlo, per evitare contaminazioni tra prodotti diversi. 59

60 5. Pulizie. Servono a garantire il funzionamento ottimale dell impianto. Un requisito igienico-sanitari fondamentale nella produzione alimentare è la pulizia scrupolosa e sistematica di tutti i macchinari e apparecchiature utilizzate nel processo produttivo. Fermate di tipo C: sono le fermate, o microfermate, che avvengono durante il turno di produzione. Dipendono totalmente dalla gestione del processo, e, al contempo, sono l indicatore dell efficienza dell impianto; sono dovute alle seguenti cause: 1. Varie per rendimento. Ne fanno parte i tempi persi per mancanza di personale a causa di periodi di ferie, di carenza di manodopera o di altri motivi organizzativi. 2. Varie per mancato utilizzo. Comprendono essenzialmente fermate legate a prove tecnologiche o collaudi. In base a queste causali di fermata si sono calcolati gli indici di disponibilità ed efficienza produttiva per i reparti di produzione e confezionamento, verificando l incidenza delle singole voci e individuando quali di queste generano le perdite maggiori. Grazie al modello PRO.MO. è stato possibile conoscere le ore schedulate su ogni gruppo e linea, che corrispondono alle ore potenziali di funzionamento operativo dell impianto. A partire dalle ore schedulate si determinano le seguenti voci: Ore disponibili: sono le ore effettivamente rese disponibili alla produzione, ottenute per sottrazione tra le ore schedulate e le fermate di tipo B. Ore nette di produzione: sono le ore ottenute per differenza tra le ore disponibili e i tempi persi per le inefficienze o perdite comprese nelle fermate di tipo C. Si riportano in una tabella i risultati ottenuti dall analisi sulle linee di confezionamento 4 e 7, che sono interessanti poiché si prevede che la linea 8 possa avere prestazioni simili. 60

61 LINEA 4 LINEA 7 Ore Perc sul totale Ore Perc sul totale Ore schedulate 6217, ,36 Guasti e riparazioni 434,89 6,99 484,22 7,09 Fermate e microfermate 1437,61 23, ,85 19,89 Cambio formato e set-up 284,69 4,58 273,03 4,00 Pulizie 259,20 4,17 166,87 2,44 Ore disponibili A 3800,80 61, ,39 66,58 Varie per rendimento 279,53 7,35 389,85 8,57 Varie per mancato utilizzo 232,77 6,12 213,70 4,70 Ore produzione E 3288,50 86, ,84 86,73 O.E.E. 52,89 57,74 Tabella 3.1 O.E.E. reparto confezione Per il reparto di produzione si sono analizzati tutti i gruppi di pasta corta, poiché ognuno di essi potrebbe alimentare la nuova linea di confezionamento. A differenza del reparto di confezione, la disponibilità totale non è diminuita da fermate o microfermate, poiché il processo è in continuo e un suo arresto provoca conseguenze sulla qualità del prodotto in essiccazione; si considerano invece i tempi di avviamento e spegnimento dei gruppi, che sono previsti dallo scheduling della produzione, in quanto sono fasi necessarie per portare i parametri di processo a valori desiderati. Anche in questo caso si riportano in tabella i risultati ottenuti: 61

62 GRUPPO 6 GRUPPO 7 GRUPPO 8 GRUPPO 9 GRUPPO 10 Ore Perc. sul totale Ore Perc. sul totale Ore Perc. sul totale Ore Perc. sul totale Ore Perc. sul totale Ore schedulate 5608, , , , ,95 Tempi tecnici avv./fermata 180,42 3,22 201,57 2,85 198,20 3,53 250,36 4,46 238,64 4,26 Guasti e riparazioni 71,74 1,28 51,61 0,73 46,33 0,83 39,15 0,70 18,62 0,33 Cambio formato e set-up 44,90 0,80 25,44 0,36 51,79 0,92 62,28 1,11 35,80 0,64 Pulizie 1,42 0,03 11,44 0,16 1,20 0,02 7,76 0,14 0,00 0,00 Ore disponibili A 5309,80 94, ,50 95, ,56 95, ,35 94, ,89 95,14 Varie per rendimento 13,77 0,26 17,72 0,26 18,16 0,34 6,7 0,13 13,28 0,25 Varie per mancato utilizzo 1,81 0,03 1,56 0,02 15,66 0,29 1,83 0,03 3,16 0,06 Ore produzione E 5294,22 99, ,22 99, ,74 99, ,82 99, ,45 99,71 O.E.E. 94,40 95,63 94,86 94,48 94,87 Tabella 3.2 O.E.E. reparto produzione Nel calcolo dell O.E.E. non è stato considerato il parametro che misura la qualità del prodotto. Questa scelta deriva principalmente da due motivi: il primo è che i dati utilizzati non consentono di determinare se la non conformità del prodotto è dovuta ad un anomalia in produzione piuttosto che in confezione, con l impossibilità di attribuirla a uno dei due reparti. Inoltre, con le analisi quantitative si è voluto mostrare non tanto il rendimento del processo produttivo globale, ma quello del confezionamento e le cause che lo deprimono. Notiamo infatti che il tasso di disponibilità è circa 61-66% per il reparto di confezione, mentre in produzione si raggiunge il 94-95%. Una differenza così elevata rende indispensabile un buffer d accumulo tra le due aree, che le svincoli e permetta di stoccare il semilavorato a fronte di fermate o inefficienze prolungate in confezionamento. A partire da queste considerazioni, il lavoro della tesi si è indirizzato a definire un piano di manutenzione che garantisca una maggiore disponibilità degli equipment coinvolti nel processo e, di conseguenza, favorisca una gestione più efficiente e riduca la quantità e il costo di materiale in ciclo. 62

63 Capitolo 4 Progetto della manutenzione per la linea 8 dello stabilimento semola in Barilla G.& R. Fratelli S.p.A. Nel presente capitolo si evidenzia quella che è stata la parte esecutiva ed il contributo personale del lavoro di stage e di tesi. Per il progetto della manutenzione della linea di confezionamento si è fatto ricorso alla metodologia RCM, utilizzando le sue linee guida e gli strumenti per eseguire un analisi di criticità dei requisiti manutentivi degli asset produttivi. Si sono evidenziati i macchinari più critici del sistema, per poi scendere ad un livello di dettaglio maggiore, identificando i principali modi di guasto dei componenti elementari del sistema. Attraverso un analisi FMECA (Failure Mode and Effects Criticality Analysis), si è stabilito un ordine prioritario di intervento per le modalità di guasto individuate e, con l ausilio di un albero logico delle decisioni, si sono definiti gli interventi di manutenzione coerenti con livello di gravità, probabilità di accadimento e rintracciabilità del guasto prima che si verifichi. Dopo aver compilato un elenco delle modalità di guasto, sono state individuate e suggerite all azienda quelle attività di manutenzione necessarie per assicurare un adeguato controllo delle condizioni del sistema e contenere il rischio di accadimento di guasti accidentali. 4.1 Scomposizione funzionale della linea La prima fase della metodologia proposta consiste nella scomposizione del sistema, per definire quali sono i sottosistemi che realizzano le fasi operative e le funzioni che eseguono. L approccio adottato per la progettazione delle attività manutentive ha come obiettivo non tanto il mantenimento della natura fisica dei beni, quanto garantire che essi siano in condizioni tali da poter svolgere le funzionalità di progetto. Attraverso l utilizzo dei manuali d uso delle macchine e l analisi della linea eseguita sul campo, si sono identificati i gruppi funzionali per il sistema in esame, che sono elencati di seguito, con una breve descrizione delle funzionalità specifiche: 63

64 64

65 65

66 66

67 Tabella 4.1 Scomposizione funzionale per la Linea di confezionamento 67

68 Ordini di Mtz. a guasto Classifica ABC 4.2 Analisi di criticità della linea di confezionamento Il progetto della manutenzione per la linea di confezionamento ha previsto come prima fase l individuazione della tipologia di sistema e dei macchinari più critici. Gli asset del sistema operano in serie e qualsiasi fermo macchina causa una fermata dell intera linea. Tuttavia è impensabile che il livello di manutenzione sia così elevato da evitare qualsiasi guasto, poiché questa strategia darebbe origine a costi non sostenibili. Si è ritenuto un indicatore affidabile della criticità di un asset il numero di ordini di manutenzione a guasto aperti da quando l azienda ha adottato il Sistema Informativo di manutenzione SAP-PM. Non potendo analizzare l andamento degli interventi sulla nuova linea, che non ha ancora uno storico delle fermate significativo, si è voluto trarre delle indicazioni sul comportamento delle linee ad essa tecnologicamente simili. A tale scopo sono stati estratti dal software SAP-PM gli ordini di manutenzione aperti su altre linee di confezionamento (nel periodo compreso tra il 01/01/2013 e il 05/11/2015), per evidenziare le macchine critiche e trarre indicazioni sulle cause più ricorrenti. L analisi è stata realizzata mediante un grafico di Pareto (Figura 4.1 e Figura 4.2), che mostra la distribuzione percentuale dei guasti sui diversi asset che compongono le linee 4 e 7; si nota come la maggior parte degli interventi di manutenzione sia stata eseguita sulle macchine Astucciatrice ed Incassatrice. Ordini di Mtz. a guasto Linea 4 Numero Ordini di Mtz. a guasto Classifica ABC % 80% 60% 40% 20% 0% Asset Figura 4.1 Ordini di manutenzione a guasto Linea 4 di confezionamento 68

69 Ordini di Mtz. a guasto Classifica ABC Ordini di Mtz. a guasto Linea 7 Numero Ordini di Mtz. a guasto Classifica ABC % 80% 60% 40% 20% 0% Asset Figura 4.2 Ordini di manutenzione a guasto Linea 7 di confezionamento Questo risultato è in linea con quanto ci si poteva aspettare dalla scomposizione del sistema, poiché sono le due macchine più complesse, con il maggior numero di gruppi funzionali, che realizzano la quasi totalità delle fasi operative che aggiungono valore al prodotto in fase di confezionamento. Questo studio preliminare permette di affermare che, per un adeguata scelta delle attività di manutenzione, queste due macchine richiedono un analisi approfondita, per identificare i componenti con le esigenze manutentive più elevate Classificazione ABC per i gruppi funzionali del sistema Partendo da queste considerazioni, il lavoro è proseguito con l analisi di criticità per gruppo funzionale. Si è fatto ricorso ad una metodologia utilizzata dall Ingegneria di Manutenzione in Barilla, denominata Made In Barilla Maintenance Plan. Il Made in Barilla (M.I.B) è un metodo originato dall organizzazione aziendale, concepito per conseguire il miglioramento continuo che Barilla ricerca in ogni sua funzione. Nell Area Tecnica di stabilimento il M.I.B. ha introdotto un approccio con cui si stima la criticità delle attrezzature coinvolte nel processo produttivo. Il risultato è una mappatura delle criticità dell impianto, che consente di concentrare le risorse di manutenzione su asset e gruppi più critici. Il metodo utilizzato per l analisi di criticità è definito Classificazione ABC e consiste nell assegnare ogni asset e/o gruppo funzionale ad una delle tre macro-categorie (A, B, C), rappresentative di uno specifico livello di criticità. Il livello è definito in base alla funzione svolta dall apparato e agli eventuali effetti negativi che un suo guasto determina nei confronti di cinque parametri, noti come Evaluation Factors: 69

70 Sicurezza e ambiente Qualità del prodotto/servizio reso Disponibilità della risorsa Perdita di produttività Manutenibilità L applicazione del metodo avviene attraverso due fasi: 1. Definizione degli Standard di valutazione. Per ognuno dei cinque Evaluation Factors si definisce un livello di valutazione associando un valore numerico compreso in un range da 1 a Applicazione del logic flow. Nella seconda fase si determina il livello critico A, B, C sulla base delle valutazioni espresse nella fase precedente. Evaluation Factors Sicurezza e ambiente (S) Qualità del prodotto (Q) Disponibilità della risorsa (U) Standard di valutazione Se c'è un guasto, sicurezza e/o ambiente sono fortemente compromessi Se c'è un guasto, il difetto generato impatta su clienti interni ed esterni Le conseguenze del guasto riducono la disponibilità della risorsa del 100% Se c'è un guasto, sicurezza e/o ambiente sono parzialmente compromessi Se c'è un guasto, il difetto impatta sui clienti interni Le conseguenze del guasto riducono la disponibilità della risorsa del 66% Nessuna conseguenza significativa in caso di guasto Nessuna conseguenza significativa in caso di guasto Le conseguenze del guasto riducono la disponibilità della risorsa fino al 33% Perdita di produzione (O) In caso di guasto, la produzione di arresta In caso di guasto, la produzione subisce un rallentamento Nessuna conseguenza significativa in caso di guasto 70 Manutenibilità (M) La risorsa è difficilmente accessibile e ripristinabile in tempi rapidi La risorsa ha un livello di accessibilità e facilità di ripristino in caso di guasto media La risorsa è accessibile e facilmente ripristinabile Tabella 4.2 Correlazione tra gli Evaluation Factors e gli Standard di valutazione La Tabella 4.2 mostra la correlazione tra Evaluation Factors e gli Standard di valutazione e consente di definire la criticità della funzione del sottosistema all interno del processo. La Figura 4.3 mostra invece l applicazione del logic flow per attribuire i sottosistemi alle macro aree A, B, C, in modo condizionale rispetto alle istruzioni if-then-else, specificate

71 nel metodo M.I.B Maintenance Plan: dopo aver assegnato un valore numerico ad ogni Evaluation Factors, si percorre il flusso logico indicato in figura, che consente di associare un gruppo funzionale ad una categoria (A, B o C) in base ai valori assegnati. Figura 4.3 Logic Flow per Classificazione ABC Gli Evaluation Factors sono elencati, nel flusso logico, in ordine decrescente di gravità: più critici sono i sottosistemi che in caso di disfunzione incidono sulla sicurezza delle persone e dell ambiente. Con un foglio di calcolo su Excel si è effettuata la classificazione ottenendo il livello di criticità in base ai valori assegnati agli Evaluation Factors. In particolare, nello svolgimento del lavoro, sono state fatte le seguenti considerazioni: Sicurezza: attraverso ispezioni ed indagini sul sistema durante il processo operativo, sono state stimate le conseguenze del possibile guasto di ogni apparato sulla sicurezza di ambiente e persone. Nella valutazione si è considerato che sono presenti sistemi di sicurezza che interrompono il ciclo produttivo in caso di avarie, proteggendo gli impianti, l ambiente e gli operatori dai rischi che ne potrebbero derivare. Per questo motivo è stato assegnato un valore pari ad 1 a questo fattore di valutazione, per ogni apparato del sistema. Qualità: è stato valutato l impatto in termini di non conformità del prodotto allo standard richiesto, in caso di avaria funzionale dei sottosistemi considerati. Il controllo di qualità deve garantire un prodotto conforme alle specifiche in termini di peso, assenza di residui di produzione, assenza di contaminazioni ferrose, adeguatezza degli imballaggi (primario e secondario) allo standard qualitativo. Si definisce di seguito la logica adottata per l assegnazione dei pesi: 71

72 Peso=3: per i gruppi funzionali il cui malfunzionamento comporta difetti qualitativi del prodotto che l operatore non può scorgere. Queste eventuali non conformità del prodotto arrivano sul mercato e, infine, al consumatore finale. Peso=2: per i gruppi funzionali che in caso di guasto generano difetti di lavorazione che possono essere corretti nel corso del processo. Gli operatori che lavorano sulla linea hanno la possibilità di rendersi conto della difettosità del prodotto conseguente al guasto del macchinario e di impedire che il prodotto arrivi sul mercato. Peso=1: per i gruppi funzionali i cui guasti non influenzano lo standard qualitativo del prodotto. Disponibilità della risorsa: si riferisce al tasso di utilizzo del sottosistema nel ciclo produttivo, cioè se esso sia costantemente coinvolto nella produzione o se la sua funzione sia richiesta soltanto in determinate fasi operative. Peso = 3: assegnato agli apparati che partecipano in modo continuo alla produzione. Peso = 2: se l apparato non è costantemente coinvolto nelle fasi operative. Peso=1: per gli apparati che svolgono la propria funzione soltanto in rare occasioni. Perdita di produttività: con questo parametro si stina la perdita di produttività del sistema nel caso in cui il gruppo funzionale incorra in un guasto. Peso=3: per i gruppi funzionali che, in caso di guasto, determinano un arresto del macchinario e della linea. Peso=2: per i gruppi funzionali il cui guasto determina un rallentamento della produzione, ma non causa il blocco del sistema. Peso=1: per i gruppi funzionali che non presentano criticità significative nei confronti dell efficienza produttiva, e il cui guasto non comporta alcuna conseguenza. Manutenibilità: l ultimo fattore di criticità indica la facilità di accesso al sottosistema e di ripristino in caso di un suo guasto. Peso=3: per i sottosistemi che, se soggetti ad un guasto, comportano lunghi tempi di fermo, o perché sono difficilmente raggiungibili essendo all interno del corpo macchina, o perché, data la loro complessità, richiedono del tempo per la diagnosi del problema ed il successivo ripristino dello stato operativo. Peso=2: per gli apparati che presentano un livello di criticità medio riguardo ad accessibilità e semplicità di ripristino e, comportano un tempo di fermata ridotto. 72

73 Peso=1: per gli apparati che causano un tempo di fermata minimo del sistema. La tabella seguente illustra la criticità e la classifica ABC dei gruppi funzionali del sistema. Descrizi one gruppo Confez. Primario Confez. Primario Equipment Sub-Equipment S Q W O M Classe Alimentazione semilavorato Bilancia di pesatura Nastro telescopico a estrazione da silo B Nastro telescopico a estrazione da silo B Nastro trasportatore dai sili fissi B Elevatore a tazze B Nastro di alimentazione della tramoggia B Tramoggia C Nastro di alimentazione vibrovaglio B Nastro di alimentazione vibrovaglio B Vibrovaglio A Nastro uscita dal vibrovaglio B Elevatore a tazze B Nastro di alimentazione della tramoggia B Tramoggia di alimentazione delle bilance B Sensoristica e dispositivi di controllo B Canali vibranti di alimentazione B Piatto dispersore vibrante B Canaline radiali vibranti C Tramogge di accumulo C Tramogge di pesatura C Unità di comando pesatura A Tramogge di memoria C Tamponi C Tramoggia di sincronizzazione C Unità di comando di sincronizzazione B Gruppo pneumatico C Sensoristica e dispositivi di controllo B 73

74 Confez. Primario Confez. Primario Confez. Primario Confez. Primario Astucciatrice Metal Detector Bilancia di controllo peso Sistema di trasporto astucci Magazzino automatico astucci B Torretta estrazione astucci B Meccanismo di espulsione astucci C Carosello di alimentazione astucci con alveoli A Unità di incollatura a caldo lembi inferiori B Meccanismo piega alette C Meccanismo di espulsione astucci C Torretta di rifasamento B Torretta di rifasamento B Testa di riempimento degli astucci A Unità di incollatura a caldo lembi superiori B Meccanismo piega alette C Meccanismo di espulsione astucci C Convoglio di uscita B Convoglio di ribaltamento B Sensoristica e dispositivi di controllo B Testa del metal detector A Nastro trasportatore B Meccanismo di espulsione degli astucci A Sensoristica e dispositivi di controllo B Nastro trasportatore ingresso bilancia B Nastro di pesata B Unità di peso A Nastro trasportatore uscita bilancia B Meccanismo di espulsione degli astucci A Sensoristica e dispositivi di controllo B Nastro trasportatore B Buffer di accumulo a spirale B Nastro trasportatore B Buffer di accumulo a spirale B Nastro trasportatore B Sensoristica e dispositivi di controllo B 74

75 Confez. Secondario Confez. Secondario Incassatrice Etichettatrice Sistema multibelt alimentazione astucci B Robot automatizzato prelievo scatole C A Robot automatizzato formatura C A Magazzino automatico fustellati delle scatole B Unità di incollatura a caldo B Robot automatizzato prelievo degli astucci C A Robot automatizzato prelievo degli astucci C A Tramoggia di traslazione astucci impilati B Robot automatizzato inscatolamento C A Sistema di traslazione casse B Robot automatizzato prelievo vassoi C A Robot automatizzato coperchiatura C A Magazzino automatico fustellati dei coperchi B Sistema di trasporto casse complete B Ribaltatore casse B Nastro di uscita rotazione casse B Sensoristica e dispositivi di controllo B Meccanismo stampa etichette C Meccanismo alimentazione etichette C Cilindro applicatore etichette C Sensoristica e dispositivi di controllo B Sistema di Sistema di trasporto di trasporto B Confez. trasporto Buffer di accumulo a spirale B Secondario casse Sensoristica e dispositivi di controllo B Tabella 4.3 Classifica ABC dei gruppi funzionali tramite modello M.I.B.-Maintenance Plan I risultati emersi dall analisi mostrano la presenza di un elevato numero di sottosistemi critici, il cui guasto ha un impatto rilevante in termini di disponibilità della linea e perdita di produttività. Questa conseguenza è principalmente dovuta al fatto che non esistono ridondanze, fatta eccezione per il sistema di bilance di pesatura, che ha due macchine in 75

76 parallelo: se una delle due non fosse nelle condizioni di compiere le proprie funzioni, la linea continuerebbe a produrre, anche se con produttività ridotta. Gli elementi più critici si trovano soprattutto nelle Astucciatrice ed Incassatrice, gli asset che trasformano il semilavorato di produzione in prodotto finito. L approccio adottato dall Ingegneria di Manutenzione in Barilla, con il metodo M.I.B. Maintenance Plan, definisce le strategie manutentive in funzione della categoria di appartenenza di ogni gruppo funzionale. Con tale modalità si gestirebbero a guasto gli apparati appartenenti alla classe C e con interventi di manutenzione preventivi ciclici gli apparati di classe A e B, con attenzione maggiore per la classe A dove, se possibile, sarebbe opportuno ricorrere alla manutenzione predittiva. Tuttavia, questa scomposizione non è esaustiva, poiché all interno di uno stesso gruppo funzionale si possono trovare componenti con caratteristiche molto diverse, per i quali la definizione di attività preventive a scadenza fissa può non essere sufficiente a garantirne il mantenimento delle condizioni ottimali nel tempo. Per progettare la manutenzione in modo più accurato, si è pensato di applicare il metodo RCM alle entità significative in base alla classificazione ABC. Si sono così assegnati gli elementi di classe C alla strategia a guasto, poiché la loro funzionalità nel processo è marginale, mentre per quelli di classe A e B è stata realizzata un ulteriore scomposizione, per individuare i singoli componenti costituenti e definirne loro esigenze manutentive. Per raggiungere questo obiettivo si è fatto ricorso all analisi FMECA, essenziale per attuare la metodologia RCM. Si sono evidenziati i componenti elementari del sistema, ricercando le modalità e le cause di guasto principali e mappando il loro livello di criticità. Poi, per ogni modalità di guasto del sistema, si è definito il miglior approccio manutentivo utilizzando il cosiddetto albero logico delle decisioni Applicazione della metodologia FMECA al sistema La FMECA è un analisi di tipo bottom-up utilizzata nell analisi di rischio per individuare le eventuali criticità di un sistema/sottosistema/apparato. Si analizza ogni componente, individuandone i possibili malfunzionamenti, le loro possibili cause e valutandone gli effetti locali e sul sistema. La FMECA prevede che ogni parte dell impianto sia accuratamente analizzata, considerando tutti i suoi modi di guasto e i relativi effetti funzionali sul sistema. L analisi di criticità permette di quantificare la gravità degli effetti di ciascun modo di guasto e di classificarli in base ad un indice quantitativo. L output finale di una FMECA è un piano di manutenzione personalizzato per la specifica macchina, mirato a perseguire e monitorare la crescita della disponibilità impiantistica. Questo strumento non è oggi utilizzato dall Ingegneria di manutenzione Barilla, dove i piani di manutenzione sono definiti e progettati ricorrendo a metodologie che si fondano su: know-how ed esperienza dell Area Tecnica di stabilimento; 76

77 manuali d uso dei macchinari; consulenze dei fornitori/progettisti dei macchinari. Tuttavia si è riconosciuto che dall applicazione della FMECA, integrando la classificazione ABC dei gruppi funzionali, si potrebbero trarre vantaggi e informazioni utili per definire le attività manutentive. L attuazione della FMECA può infatti facilitare: il progetto dei cicli di manutenzione preventiva o la pianificazione di interventi per la manutenzione migliorativa; la revisione del piano di manutenzione definito, per definire azioni correttive, preventive o di miglioramento per limitare i guasti a cui è soggetto il sistema. L analisi FMECA è stata compiuta con le seguenti fasi: 1. Identificazione dei componenti da sottoporre all analisi: L analisi tecnica è iniziata scomponendo gli apparati individuati come critici dalla classificazione ABC, fino ad ottenere un albero di item significativi per la manutenzione, contenente tutti i componenti da monitorare. La scomposizione funzionale si articola su tre differenti livelli: Primo livello: è occupato dalla macchina o asse. Secondo livello: è relativo ad una fase del processo e ad un gruppo funzionale specifico. Terzo livello: comprende i componenti significativi critici, in cui ha origine il guasto che si estende ai livelli superiori. 2. Ricerca delle possibili modalità di guasto: Consiste nell individuare la maniera in cui il componente smette di assolvere la propria funzione specifica. E una descrizione della non adeguatezza a svolgere quanto richiesto. In questa fase vanno elencati tutti i possibili modi di guasto per il componente, anche quelli con probabilità di accadimento marginale. 3. Ricerca delle possibili cause del guasto: Si indicano tutte le possibili cause del guasto, in quanto in genere molte cause hanno effetto su un unico modo di guasto e va analizzato quali siano più facili da ridurre o controllare. L individuazione delle cause agevola la ricerca dei rimedi per prevenire i guasti. 77

78 4. Definizione degli effetti potenziali del guasto: Gli effetti del guasto influiscono sull esecuzione delle attività della macchina e del sistema. Per ogni modalità di guasto si indicano gli effetti generati a livello locale e globale. 5. Definizione della probabilità del guasto Si attribuisce un valore numerico alla probabilità di verificarsi del guasto. Tale valore non è espresso in termini assoluti, ma relativi. Nel caso specifico, la scala dei punteggi è stata definita come riportato di seguito: Indice di Probabilità (P) 1 Altamente improbabile (>10 anni) 2 Improbabile (dai 6 ai 10 anni) 3 Probabile (dai 2 ai 6 anni) 4 Altamente probabile (<2 anni) Tabella 4.4 Scala dell'indice di probabilità per metodologia FMECA 6. Definizione dell indice di gravità del guasto Questo indice stima il danno indotto dal guasto sul sistema. Anch esso è espresso in termini relativi secondo una scala a punteggio definita secondo la seguente tabella: Indice di Gravità (S) Il guasto non inficia la produzione e il funzionamento della macchina nel breve 1 termine 2 Il guasto inficia sul funzionamento della macchina ma non della linea 3 Il guasto rallenta la produzione 4 Il guasto causa la creazione di scarti 5 Il guasto implica un fermo linea <2 ore, perdita di produzione e/o scarti 6 Il guasto implica un fermo linea tra le 2 e le 8 ore, perdita di produzione e/o scarti 7 Il guasto implica un fermo linea >8 ore, perdita di produzione e/o scarti 8 Il guasto implica produzione non conforme con danni ad ambiente e persone Tabella 4.5 Scala dell'indice di gravità per metodologia FMECA 78

79 7. Definizione dell indice di rintracciabilità del gusto Il parametro stima la probabilità di individuare la condizione di guasto incipiente prima che esso si verifichi. È legato alla possibilità da parte degli operatori e dei dispositivi elettronici installati sulla macchina di rintracciare le suddette condizioni. Si riporta la scala dei valori a cui si è fatto ricorso per l analisi: Indice di Rintracciabilità (D) I dispositivi elettronici sono in grado di diagnosticare il modo di guasto, isolarne la causa e impedire che il guasto si verifichi. Non sono necessari ulteriori controlli sulla macchina Alte probabilità che i controlli in essere sulle macchine diagnostichino una causa potenziale e il conseguente modo di guasto. I controlli impediranno un fallimento imminente La macchina fornisce indicatori di "guasto imminente" rilevabili dall'operatore che potrà segnalare eventuali anomalie ma non impedire che il guasto si verifichi I controlli sulle macchine non impediscono che il guasto occorra ma potranno isolare la causa e il conseguente nodo di guasto dopo che questo si è verificato Possibilità remote che i controlli in essere (dispositivi elettronici e operatori) forniscano indicazioni su una causa potenziale e il conseguente guasto I controlli in essere (dispositivi elettronici e operatori) non sono in grado di rilevare la causa potenziale e il conseguente guasto Tabella 4.6 Scala dell'indice di rintracciabilità per metodologia FMECA 8. Calcolo dell indice RPN (Risk Priority Number) Il Risk Priority Number è il prodotto tra gli indici di probabilità, gravità e rintracciabilità del guasto. Serve a ordinare, in base alle priorità definite dall analisi, le attività della FMECA. L applicazione della FMECA ed i risultati ottenuti sono riassunti nella seguente tabella. 79

80 80

81 81

82 82

83 83

84 84

85 Tabella 4.7 Analisi FMECA per la Linea di confezionamento 85

86 Risk Priority Number (R.P.N.) L output dell analisi FMECA è riassunto dall indice R.P.N., che, per ogni modalità di guasto, ne indica il rischio in funzione della probabilità di accadimento, gravità del danno generato e possibilità di rintracciare l insorgere del guasto stesso prima che si verifichi. Una volta definito l indice di rischio per le modalità di guasto indicate in tabella, è stata tracciata una mappatura della loro pericolosità, come mostra la Figura Indice di rischio per le modalità di guasto della linea Modi di guasto principali Figura 4.4 Risk Priority Number per le modalità di guasto La figura riporta sull asse delle ascisse le modalità di guasto individuate per la linea di confezionamento e in ordinata l indice R.P.N. calcolato al termine della FMECA. Dall analisi emerge un numero esiguo di modalità con R.P.N. elevato, cioè molto gravose per le prestazioni del sistema in caso si verifichino, un basso numero di modalità con indice basso e, infine, un ampio numero di modi di guasto con valori di R.P.N. medioalti, caratterizzati o da un alto indice di gravità e basso indice di probabilità o viceversa. Per definire i necessari controlli dei modi di guasto individuati, si è tuttavia preferito tenere conto non dell R.P.N., ma dell indice di rischio R, ottenuto dal prodotto tra l indice di gravità (S) e l indice di probabilità (P). Questa scelta è legata al fatto che, soprattutto in fase di progetto della manutenzione per un impianto nuovo, è opportuno indirizzare le principali attenzioni verso i modi che generano un elevato danno al sistema o che sono molto frequenti, indipendentemente dal valore del parametro di rintracciabilità. In base a queste considerazioni, in presenza di una probabilità elevata, si è pensato che il modo più efficace per ridurre l indice di frequenza del corrispondente guasto sia quello di isolarne e analizzarne le cause, intervenendo con sostituzioni e controlli periodici. In presenza di un indice di gravità significativo, invece, si ha a che fare con modalità che costringono a lunghi tempi di fermata del sistema e che potrebbero generare danni collaterali ad altri sottosistemi produttivi. Poiché non è possibile neutralizzare gli effetti gravosi del guasto, si è pensato di intervenire con controlli periodici e analisi diagnostiche, come le analisi termografiche sui quadri elettrici delle macchine e l acquisizione delle vibrazioni e della trasmissione di onde d urto di pressione (impulsi), rilevabili installando trasduttori sulle motorizzazioni principali. 86

87 Si riporta nella seguente Figura 4.5 la mappatura dell indice di rischio R per le modalità di guasto individuate con la FMECA su una matrice di criticità bidimensionale, lungo i cui assi si individuano l indici di gravità e probabilità di accadimento del guasto. Matrice di Criticità Figura 4.5 Matrice di criticità per le modalità di guasto La figura mostra nell asse verticale il numero di modalità di guasto con uguale valore dei due indici S e P, indipendentemente dalla loro natura. A seconda della combinazione dei valori di questi due indici, si distinguono tre diverse aree di criticità, come si riporta di seguito: S\P Tabella 4.8 Mappatura dell'indice di rischio Area verde: comprende le modalità di guasto caratterizzate da elevati valori di severity in corrispondenza di probabilità di accadimento remote, oppure modi di guasto molto frequenti, ma dagli effetti non gravosi sul sistema. Per queste modalità 87

88 non si prevedono azioni preventive, per l improbabilità del loro accadimento o perché è più conveniente ripristinare il sistema a guasto avvenuto, piuttosto che mettere in atto controlli mirati ad impedire che si verifichino. Area arancione: comprende modi di guasto con consistenti valori di severity e probability. Per queste modalità si possono prevedere interventi periodici, controlli ed ispezioni, per verificare le condizioni dei componenti e contenere la probabilità di accadimento del guasto. Nel caso in cui i modi di guasto siano altamente improbabili e/o abbiano effetti poco significativi sul sistema, potrebbe essere conveniente intervenire a guasto avvenuto. Area rossa: si trovano nell area maggiormente critica tutte le modalità caratterizzate da elevati valori sia di severity che di probability. È pertanto necessario programmare la manutenzione preventiva e dove possibile quella predittiva, per evitare di incorrere in guasti che in caso di accadimento potrebbero generare lunghe fermate. 4.3 Definizione degli interventi e periodicità dei controlli L analisi FMECA del sistema ha consentito di mettere in evidenza i guasti in cui il sistema potrebbe incorrere, e, secondo un approccio analitico, stimarne l impatto e un indice di criticità per determinare un ordine di priorità di intervento. Il lavoro è proseguito con la definizione delle attività di manutenzione, controlli e ispezioni delle macchine, per garantire il corretto funzionamento del sistema e il mantenimento delle sue condizioni ottimali nel tempo. Per raggiungere l obiettivo, si è fatto ricorso ad uno strumento noto come albero logico delle decisioni, che, per ogni modalità di guasto individuata, permette di definire la migliore strategia manutentiva per contenere la probabilità di accadimento del guasto. La condizione da verificare per poter applicare questo metodo è definire se, per la modalità di guasto considerata, esista un segnale debole, quale sintomo di un imminente degrado delle prestazioni fino al raggiungimento dello stato di guasto funzionale. Come definisce Tarar (2014), l esistenza di un segnale debole permette il controllo delle condizioni del componente e di intervenire quando è stato raggiunto un valore limite, sotto il quale è opportuno non scendere [12]. Questi avvertimenti possono essere rintracciati tramite: il monitoraggio delle performance dei componenti, in particolare attraverso i sensi: lo stato di usura di alcuni componenti potrebbe essere facilmente identificabile grazie ad analisi visive o uditive sul sistema; le analisi diagnostiche grazie a strumenti specifici, come l acquisizione delle vibrazioni trasmesse dalle motorizzazioni, la misurazione degli impulsi causati 88

89 dall usura dei cuscinetti, e le analisi termografiche, eseguite sui componenti elettrici per evidenziare punti a temperatura elevata per difetti del materiale o possibili sovratensioni. Componente Motoriduttore Sistema di trasmissione ad ingranaggi Pompa del vuoto Nastri Rumore Livello dell'olio Rumore Vibrazioni Parametri da monitorare Impulsi trasmessi dai cuscinetti Valore della pressione Tensionamento Allineamento Tensionamento Cinghie e catene di trasmissione Allineamento Rumore Q.E. macchine Temperatura dei componenti elettrici Tabella 4.9 Relazione tra componente e parametro di controllo per il Condition Monitoring Questo approccio permette di definire attività predittive o basate sul Condition Monitoring dei parametri prestabiliti, per intervenire sul sistema solo quando necessario e in base alle reali condizioni dell impianto. Dove non è possibile identificare dei parametri di controllo, si ricorre alla manutenzione preventiva, programmando degli interventi per il mantenimento del sistema, con la possibilità di rivederne la frequenza nel tempo. Nel presente lavoro, per definire le attività preventive, si è fatto ricorso alle raccomandazioni dei fornitori contenute nei manuali d uso delle macchine, oltre ovviamente alle indicazioni del personale di manutenzione. Si riporta nella seguente tabella l elenco delle attività di manutenzione proposte all azienda Barilla per il mantenimento del sistema, oltre alla cadenza temporale di intervento ed il personale coinvolto. 89

90 90

91 91

92 92

93 93

94 94 Tabella 4.10 Piano di manutenzione preventiva per la Linea di confezionamento