1. GLI IMPIANTI INDUSTRIALI

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1 1. GLI IMPIANTI INDUSTRIALI Impianto industriale: parte di un organizzazione (impresa/azienda) in cui, mediante opportune risorse (macchine, energia, lavoro), si compiono delle trasformazioni a carico dei beni in ingresso per ottenere in uscita beni di maggior valore per l impresa. Processo produttivo: insieme di attività che grazie all impiego di energia e lavoro comportano delle modifiche fisiche e/o chimiche i materiali in ingresso. Processo industriale = processo produttivo + sottosistemi gestionali. Fattori produttivi (4M): - materiali; - manodopera; - attrezzature; - capitale. Tipi di impianto: - impianti di produzione (tecnologici); - impianti di servizio (ausiliari). Classificazione degli impianti di produzione: - in funzione della natura delle trasformazioni (chimico, tessile, meccanico ) - in funzione delle dimensioni (piccola, media, grande impresa); - in funzione del livello di integrazione; - in funzione del fattore produttivo rilevante (capital intensive/labour intensive); - in funzione del diagramma tecnologico del processo (monolinea (cemento/alluminio), sintetici (assemblaggio/produzione per ricetta), analitici (petrolchimica/tessile), misti); - in funzione delle caratteristiche progettuali e gestionali (flusso produttivo (produzione unitaria, a lotti, continua), modalità di risposta al mercato (produzione per commessa, per magazzino), modo di realizzazione del prodotto (per parti, per processo)). Sistemi produttivi: - fabbricazione (job shop/celle di fabbricazione/linee transfer/processo); - assemblaggio (a posto fisso/ad isola/a trasferimento). Classificazione degli impianti di servizio: - in base all entità servita (servizi per gli impianti di produzione/servizi per le persone); - in base al tipo (alimentazione (centrifughi)/ scarico (centripeti)); - in base alla funzione svolta (produzione e distribuzione dell energia/controllo condizioni di lavoro/trasporto e stoccaggio materiali). Impianto di servizio composto da: - generatore del servizio (centripeto/centrifugo); - rete di distribuzione; - rete di collegamento tra impianto e utenza.

2 2. FACILITY MANAGEMENT Definizione: disciplina che coordina lo spazio lavorativo con le risorse umane e l attività propria dell azienda. Prassi di considerare le infrastrutture degli ambienti di lavoro con le persone e con l attività dell organizzazione. fornitura di servizi integrati resi ad un organizzazione Facility management Building management, Asset management, Property management. - Building management: gestione tecnico-manutentiva degli immobili; - Asset management: ottimizzazione del patrimonio immobiliare; - Property management: gestione del patrimonio immobiliare degli investimenti e dei servizi (controllo delle unità e dei costi degli immobili e fornitura di supporto tecnicogestionale). Servizi di facility management: - servizi a manutenzione di immobili e impianti; - servizi di trasporti; - servizi di gestione ambientale; - servizi alle persone; - servizi allo spazio (traslochi, gestione e riprogettazione degli spazi); - servizi all edificio (manutenzione infrastrutture). Global Service (UNI 10685): la fornitura di un servizio di manutenzione e di gestione in modo imprenditoriale completo e con responsabilità totale, anche legislativa, del risultato contrattuale circa la disponibilità alla produzione e conservazione del bene oggetto del contratto. attività contrattuale di fornitura di servizi basata sul risultato. Interessa che il servizio sia soddisfatto, non importa come viene raggiunto Outsourcing : acquisizione da terzi di determinate attività. Outsourcing del Facility Management: acquisizione da un terzo della fornitura integrata di servizi ausiliari. Global service non è: - facility management; - acquisizione di uno o pochi servizi tradizionali; - contratto a prestazioni, ma è contratto a risultato; - rapporto a breve termine. Il 20-30% dei costi totali nell ambito dei costi aziendali sono relativi ai servizi ausiliari.

3 Caratteristiche di un rapporto di fornitura di servizi integrati di Facility Management: - obiettivo dei facility supplier (migliorare la soddisfazione complessiva del cliente, giusta qualità al costo più competitivo, aumentare il valore dell azienda cliente); - presupposto (conoscenza e condivisione degli obiettivi strategici); - principi organizzativi (fornitore e cliente); - qualità; - costi. Vantaggi per il cliente: - certezza dei costi (efficienza e consumi); - flessibilità; - innovazione. Svantaggi per il cliente: - graduale perdita di competenze specifiche; - indispensabilità di una relazione di partnership; - difficoltà di ritorno al passato. Mercato della domanda: - industria (fabbriche, magazzini); - commerciale (centri commerciali e congressi); - terziario (pubblico, stazioni, aeroporti); - tempo libero (hotel, musei, cinema, teatri). Mercato dell offerta: - fornitori di singoli servizi; - fornitori di servizi integrati; - integratori di servizi; - fornitori di facilities.

4 3. LA PROGETTAZIONE DEGLI IMPIANTI Obiettivo: minimizzare il costo totale Costo totale = costo impianto + costo esercizio Scelta del grado di frazionamento: - frazionato: richiesta totale soddisfatta tramite più unità di produzione/generazione; - centralizzato: richiesta evasa da un impianto localizzato in un unica centrale di produzione/generazione. Scelta di dimensionamento: - domanda costante (esattamente la domanda/più della domanda (con riserva)); - domanda variabile nel tempo (domanda massima/domanda media (con accumulo). Scelta di localizzazione per ottimizzare: - attività produttive (minori costi dei fattori produttivi/contesto più adatto); - attività di distribuzione (prossimità alle utenze). Centralizzazione: sistema di distribuzione più esteso e oneroso (maggiore costo di impianto e di esercizio per la distribuzione). Frazionamento: maggiore elasticità del sistema di generazione (maggiore costo di impianto e di esercizio per la generazione). Esistono soluzioni: frazionate/centralizzate; frazionate/non centralizzate; non frazionate/centralizzate. Non esistono soluzioni: non frazionate/non centralizzate. Economie di scala: fenomeno tecnico-economico, per cui al crescere della potenzialità dell impianto si osserva che: - il costo fisso cresce, ma in modo meno che proporzionale alla maggiore potenzialità; - il costo variabile di produzione del servizio decresce; - i costi di manutenzione sono proporzionali al costo di impianto o crescenti in modo più lento; - costo del lavoro è meno che proporzionale alla potenzialità dell impianto. Diseconomie di scala: maggiori costi che si generano al crescere della dimensione dell impianto (costi di impianto e di servizio). Economie di scopo: riduzione di costo che a parità di livello di attività (fatturato o ricavi), si realizza grazie all introduzione di un impianto che possa essere sfruttato anche da altre produzioni già attive in azienda. Elasticità di funzionamento: possibilità di variare il livello produttivo senza aggravi sensibili nei costi unitari di produzione. L impianto deve essere il più elastico possibile. Impianti di grandi dimensioni sono poco elastici. Connessione radiale: minori costi di impianto, maggiori costi di mancanza. Connessione ad anello: maggiori costi di impianto, minori costi di mancanza.

5 Per progettare un impianto di servizio bisogna conoscere: - numero e tipologia di utenti; - ubicazioni delle utenze; - tipologia di richiesta; - diagramma di richiesta del servizio; - disponibilità del servizio (oppure costi di inefficienza del servizio). Se domande di richiesta di utente diverse non sono correlate è meglio soddisfarle con un solo generatore. Se servizio non è cumulabile si dimensiona sulla potenzialità massima. Non si fraziona se: - l impianto è elastico; - c è scarsa correlazione fra i picchi di domanda; - l impianto presenta forti economie di scala; - i costi di mancata produzione non sono elevati. Se i costi di mancata produzione sono elevati si ricorre a: - frazionamento; - ridondanza; - delocalizzazione. Dimensionamento accumulatore polmone: D = max E(t) R(t) + min E(t) R(t) dimensione accumulatore { A(0) = min E(t) R(t) q. tà iniziale presente nell accumulatore

6 4. UTILIZZO DELLE VARIABILI ECONOMICHE Obiettivo di un impresa: massimizzazione dell utile U MAX = R - C Tipologie di costo: - costi di impianto (investimento iniziale); - costi di esercizio (durante la vita utile dell impianto): fissi (ammortamento, personale, manutenzione, assicurazioni) e variabili (energia, lubrificanti, materie prime). Costo di inefficienza o mancanza (margine di contribuzione perso, cioè mancato reddito) non è un vero e proprio flusso di cassa ma è un costo figurativo. Costo di inefficienza è dovuto a: - cause intrinseche della macchina/impianto (guasti, mancanza di materiali e/o ordini); - cause esterne; - comportamento di acquisto dei clienti (costi fisici, costi figurativi (diretti/indiretti)). Il costo di inefficienza non è considerato nella valutazione dei costi. Limiti alla durata dei beni strumentali: - vita fisica (usura fisica); - vita possibile (cambiamento delle caratteristiche quantitative e qualitative del prodotto); - vita utile (istante di tempo in cui i costi uguagliano i ricavi: continuare la produzione è controproducente perché si hanno più costi che ricavi; macchina non più efficiente od obsoleta); - durata ottimale: istante di tempo in cui NPV è massimo. V 0 T t=0 (R t C t ) conviene realizzare l impianto PV = F (1+k) t F t (1+k) t un solo flussodi cassa attalizzato PV = T t=1 più flussi di cassa diversi attulizzati 1 PV = F T t=1 = F PV (1+k) t a più flussi di cassa uguali attualizzati NCF t (1+k) t CF t + V T (1+k) t (1+k) T NPV = T t=0 Net Present Value (NPV) NPV = T t=0 I 0 NCF t (1+IRR) t NCF t T t=0 = 0 Internal Rate of Return (IRR) { PBT t=0 = 0 Pay Back Time (PBT) (1+k) t NPV 0 accettare investimento NPV<0 rifiutare investimento PBT Valore soglia accettare investimento PBT>Valore soglia rifiutare investimento IRR k accettare investimento IRR<k rifiutare investimento

7 5. AFFIDABILITÀ E DISPONIBILITÀ Obiettivo: mantenere la performance attesa e il funzionamento regolare durante tutta la vita utile del sistema. L analisi affidabilistica consente di analizzare un componente/sistema con l obiettivo di migliorarne la qualità (sicurezza, prestazioni, efficienza). Affidabilità (Reliability): probabilità che il componente funzioni correttamente (senza guasti) per un tempo assegnato, in determinate condizioni ambientali. Viene utilizzata per caratterizzare componenti non riparabili. È una grandezza di natura probabilistica. L affidabilità dipende da: - requisiti di funzionamento; - tempo; - probabilità; - condizioni di funzionamento. Affidabilità è funzione di: - C: criterio o condizione di guasto (sistema bistabile o a limite ammissibile); - A: condizioni ambientali; - t: intervallo di tempo. Affidabilità (R): probabilità che un componente funzioni correttamente in un t. Densità di guasto: probabilità (f) che il componente/sistema si guasti ad un istante di tempo prefissato a partire dall istante di servizio. Probabilità cumulata di guasto: probabilità (F) che il componente/sistema si guasti entro un istante prefissato. Tasso di guasto (Z, λ): probabilità che il componente/sistema, che abbia funzionato fino ad un certo istante prefissato, si guasti nel periodo immediatamente successivo (è una misura del rischio immediato di guasto). f = N g(t) = λ e λ t densità di guasto N TOT F(t) = 1 R(t) = f(t 1) + f(t) inaffidabilità R(t) = 1 F(t) = e λ t = N f (t) affidabilità { Z = f(t) R(t 1) [1 t ] N TOT tasso di guasto Guasti: - accidentali; - per usura (corrosione, fatica, degradazione). Ci sono 3 fasi: mortalità infantile, vita utile, wareout (periodo di usura).

8 Tasso di guasto è influenzato da: caratteristiche del sistema (materiali, standard e tecniche di progettazione), fluidi di processo, condizioni ambientali, tipo di manutenzione. Disponibilità (A): probabilità che un sistema svolga correttamente la sua funzione al momento della domanda d uso. Disponibilità (Availability): rappresenta la % di buon funzionamento rispetto al tempo totale per cui è richiesto il funzionamento del componente/sistema stesso. Viene utilizzata per caratterizzare componenti riparabili. Manutenibilità (G): probabilità che un sistema sia mantenuto/riportato in condizioni normali di funzionamento entro un determinato periodo di tempo. È influenzata da: accessibilità, estraibilità, manipolabilità, pulibilità, unificazione, intercambiabilità, testabilità. Tasso di riparazione (μ). Componente/sistema non riparabile: μ=0. Q(t) = 1 A(t) indisponibilità { G = 1 e μ t manutenibilità MTTF = 1 λ Mean Time To Failure MTTR = 1 μ Mean Time To Repair MTBF = MTTF + MTTR Mean Time Between Failure A = μ A = { Q = MTTF = MTTF MTTF+MTTR = MTBF λ+μ μ + λ λ+μ λ+μ e (λ+μ) t λ λ+μ λ λ+μ e (λ+μ) t MTTF: tempo medio di buon funzionamento prima del guasto (se aumenta è più affidabile). MTTR: tempo medio tecnico di intervento di riparazione (se aumenta è più manutenibile). Componenti non riparabili affidabilità. Componenti riparabili disponibilità (se prevalente costo di mancata produzione) affidabilità (se prevalente costo di guasto (sostituzione)) Sistema: insieme di elementi/componenti, aventi una prestazione, interagenti fra loro con l obiettivo di raggiungere determinati risultati. Componente riparabile: può essere riparato/sostituito durante il tempo di missione. Componente non riparabile: permane nello stato di guasto per l intera durata della missione. Q=(λ θ)/2, indisponibilità per componente il cui guasto non si autoevidenzia.

9 Cause di guasti: sollecitazioni, fatica, urti, usura, temperatura, corrosione. Sistemi non ridondanti: se un componente si guasta, tutto il sistema si guasta. Sistemi ridondanti: se un componente si guasta, il sistema continua a funzionare. Classificazione di un sistema di componenti: - modo di interconnessione dei componenti (serie/parallelo); - modalità operativa di componenti in stand-by (stand-by caldo/stand-by freddo). { R SERIE = N i=1 R i R // = 1 N [1 R i ] i=1 Sistema serie: - è necessario che tutti i componenti siano operativi per il corretto funzionamento; - per incrementare l affidabilità si agisce sul componente meno affidabile; - l affidabilità è sempre minore della minima affidabilità dei suoi componenti. Sistema parallelo: - è sufficiente che un solo componente sia operativo per il corretto funzionamento; - per incrementare l affidabilità si agisce sul componente più affidabile; - l affidabilità è sempre maggiore della massima affidabilità dei suoi componenti. Ridondanza: - per sistema; - per componente (è più favorevole da un punto di vista affidabilistico). È importante calcolare affidabilità e disponibilità di un sistema per: - garantire sicurezza e continuità di funzionamento; - individuare cause di malfunzionamento; - definire politica di manutenzione (costi, personale, periodo).

10 6. FAULT TREE ANALYSIS (FTA) Fornisce informazioni per progettazione, gestione, miglioramenti dei sistemi. L FTA è un metodo deduttivo. Si fa un analisi generale del tipo di guasto (evento indesiderato/top event), per poi individuare i guasti dei singoli componenti: - fornisce informazioni qualitative e quantitative sull affidabilità del sistema; - descrive il sistema e il suo comportamento di insuccesso funzionale come una catena causale di effetti; - permette di individuare tutte le combinazioni degli eventi che portano al top event. Evento indesiderato/top event: è il guasto che provoca il blocco del sistema. MCS: Minimal Cut Set MCS: rappresenta la più piccola combinazione di eventi primari, che se avvengono, causano il TE (Top Event). La probabilità di accadimento del TE corrisponde all indisponibilità del TE.