Feralpi è tra i leader sul mercato nazionale ed europeo nella produzione di tondo per cemento armato in barre e in rotoli, vergella, rete elettrosaldata e altri derivati. L'azienda è dotata di impianti tecnologici per la preparazione del rottame mediante cesoiatura, macinazione e successiva selezione del materiale ferroso, che può ricevere sia con trasporto su gomma che su ferrovia.
L'acciaieria utilizza la tecnologia da forno elettrico ad arco per il trattamento dell'acciaio fuso in siviera e successivo impianto di colaggio in continuo per la produzione di billette di acciaio destinate ad alimentare in tempo reale l'impianto di laminazione n°1. Tale impianto viene alimentato in "carica calda" dall'acciaieria, ovvero le billette vengono infornate nel forno di riscaldo quando conservano ancora parte del calore relativo al processo di colaggio in continuo.
Il presente lavoro valuta il comportamento affidabilistico di un intero impianto di laminazione di prodotto lunghi: il laminatoio numero 1 dello stabilimento Feralpi Siderurgica Spa di Feralpi Holding.
L'attività ha previsto la redazione di un database composto dall'unione di varie reportistiche presenti, in modo da registrare in modo univoco le manutenzione a guasto, quelle preventive, quelle correttive e predittive. Inoltre è stata effettuata una scomposizione a blocchi di primo livello dell'impianto, e quindi associato ad ogni manutenzione registrata nel database uno specifico blocco di appartenenza. Il database così ottenuto è stato elaborato per ottenere un calcolo di affidabilità e una stima del tasso di guasto di ogni blocco impianto considerato nel database stesso in un arco temporale definito. Da questa elaborazione si è potuto rilevare il punto più critico, ovvero a minore affidabilità, ovvero il blocco di confezionatura rappresentato dalle legatrici fasci.
L'impianto di laminazione 1 di Feralpi Spa
L'impianto di laminazione 1, oggetto dell'analisi presentata in questo articolo, è un treno continuo per billette che produce barre per cemento armato secondo le specifiche relative a norme nazionali ed internazionali. La produzione avviene anche con la tecnica del bi o tri-slitting, consentendo di raggiungere elevate performance produttive. Il laminatoio è quindi un impianto complesso, costituito da più macchine in serie.
La disponibilità dell'impianto è soggetta a variazioni significative ed è influenzata da molteplici variabili. Alcune di queste variabili non sono correlate alla manutenzione dell'impianto (es.: conduzione, calibrazione, qualità della materia prima, etc.), altre sono correlate (politiche di manutenzione, disponibilità di risorse, organizzazione della manutenzione, etc..).
L'impianto di laminazione è composto da una serie di macchine. Il treno di laminazione costituisce la parte dell'impianto che provvede alla deformazione plastica del semilavorato per produrre il prodotto finito attraverso 18 passi di riduzione. Le gabbie di laminazione sono composte da rulli, gabbia porta rulli, allunga di collegamento con il riduttore, riduttore, motore ed organi oleodinamici ausiliari (pistoni di movimentazione, bloccaggio, guarnitura).
Al sistema delle gabbie di laminazione segue la "placca", composta da un trascinatore/frenabarre che omogeneizza la velocità del laminato e una cesoia volante di taglio a misura che taglia il laminato alla lunghezza richiesta dal cliente. Un sistema di vie a rulli e restrelliere mobili, oltre a permettere un lento raffreddamento, porta le barre alla cesoia a freddo che rifila a le punte sporgenti dei fasci portando tutte le barre alla stessa misura esatta.
Attraverso vie a rulli, carrelli e trasferitori viene predisposto un fascio di barre. Le legatrici legano quindi i fasci in testa, coda ed al centro (due punti) predisponendo anche dei legacci adatti al sollevamento del fascio stesso.
Quindi i fasci vengono predisposti per lo stoccaggio in magazzino del prodotto finito.
Valutazione affidabilistica dell'impianto
L'analisi affidabilistica è stata fatta su dati storici disponibili, considerando in particolare le informazioni raccolte dal sistema informativo di manutenzione, integrate con altre informazioni disponibili in archivi separati. L'integrazione di tutte le informazioni ha permesso di ottenere una base di dati con 3895 eventi, relativi al periodo agosto 2012 - maggio 2013, utilizzato come baseline di analisi.
Tralasciando tutte le informazioni affidabilistiche ottenute per i diversi equipment, ci si focalizza di seguito sugli equipment più critici dell'impianto: le legatrici. Un primo studio sull'affidabilità ha permesso di creare la caratterizzazione affidabilistica di una legatrice e riscontrare che l'affidabilità scende a valori prossimi allo zero dopo una settimana di lavoro. Questo non sorprende, poiché viene svolta infatti una fermata periodica settimanale, in cui avviene un'ispezione approfondita sulle legatrici, con relativi interventi di manutenzione. La fermata avviene dopo 5 giorni (15 turni) di produzione e ha una durata di 2 giorni. Ciò significa che l'affidabilità delle legatrici è critica e che, pur essendoci la fermata periodica che permette di ripristinare un'alta affidabilità attraverso verifiche, ispezioni e conseguenti azioni correttive sulle legatrici, il rischio che esse si blocchino anche prima della fermata è elevato.
Obiettivo dell'analisi è stato quindi comprendere le azioni da intraprendere per ottenere un valore di affidabilità più elevato possibile al quinto giorno. Ciò garantirebbe una maggiore sicurezza dal punto di vista di continuità di esercizio.
Con l'obiettivo di aumentare l'affidabilità delle legatrici e la loro conseguente disponibilità nell'arco della campagna produttiva settimanale, sono state quindi analizzate nel dettaglio le legatrici. Le legatrici possono essere scomposte per l'analisi in: Gruppo di Legatura, Impianto Elettrico, Centralina Oleodinamica, Sistema Avanzamento Prodotto. L'analisi è stata dettagliata, innanzitutto realizzando una scomposizione della struttura del gruppo legatura, come da figura seguente.
Un'analisi di dettaglio operata secondo i diversi livelli di scomposizione ha quindi per messo di ottenere maggiori informazioni sui componenti critici e, sulla base del livello di dettaglio di queste analisi, è stato quindi implementato un lavoro di verifica mensile delle attività di manutenzione organizzato dal responsabile di manutenzione di stabilimento assieme a tutti i responsabili di area del laminatoio con uno studio FMECA del gruppo legatrici. Il gruppo di lavoro, sulla base della scomposizione del blocco legatrici in ulteriori sottolivelli (blocchi componenti le macchine) ha proceduto a verificare le modalità potenziali di guasto con l'aiuto di diagrammi di Ishikawa. L'analisi FMECA ha permesso il calcolo dell'indice di rischio (Risk Priority Number - RPN) per ogni componente. Quindi si è provveduto a definire ed attuare una serie di azioni correttive per tutti i modi di guasto con RPN maggiore o uguale ad 80 (valore definito limite in modo arbitrario dal gruppo di lavoro, secondo la distribuzione di RPN ottenuta). Le azioni consistono nell'instaurazione di controlli preventivi, di modifiche di alcuni parametri di processo di legatura e nell'aumento delle frequenza di alcune manutenzioni preventive e, non ultimo, nella modifica di alcune parti di macchine per renderle meno critiche (manutenzione migliorativa). E' quindi stata rivalutata l'affidabilità di impianto in periodi successivi al periodo dell'analisi, ottenendo un miglioramento dell'affidabilità a 5 giorni del gruppo legatrici da 0,1% al 24%.
Risultati ottenuti e Conclusioni
I sistemi produttivi dell'industria siderurgica sono spesso difficili da analizzare con una visione sistemica, che permetta di evidenziare chiaramente i componenti più critici dell'impianto. Individuare e analizzare i modi di guasto principali e capirne le criticità sono attività di ingegneria di manutenzione, che vanno affrontate con gli strumenti corretti.
Nell'analisi appena presentata, si è partiti una scomposizione d'impianto, per poi svolgere un'analisi affidabilistica, basata su dati storici sulla stima dei parametri della funzione di Weibull.
L'analisi è poi stata completata con un'analisi con diagrammi di Pareto e diagrammi Ishikawa e si è conclusa attraverso un'identificazione componenti più critici attraverso l'individuazione dell'indice RPN conseguente ad un'approfondita analisi FMECA.
Il percorso metodologico, che nell'articolo per sintesi è stato solo accennato, rappresenta l'applicazione in ambito industriale, di ciò che la letteratura scientifica nazionale e internazionale promuove.
Tali metodologie sono applicate in Feralpi periodicamente, in modo da supportare una corretta analisi che abbia benefici sulla sicurezza, continuità d'impianto e profittabilità dell'attività industriale. In particolare viene analizzata settimanalmente la disponibilità impianto e le eventuali fermate per guasto, per prendere decisioni sulle azioni correttive da intraprendere a fronte specifiche tipologie di guasto. Viene quindi rivalutata periodicamente l'affidabilità dell'impianto seguito delle azioni correttive intraprese.
Sergio Di Girolamo,
Feralpi Siderurgica Spa
Luca Fumagalli,
Politecnico di Milano - Dipartimento di Ingegneria Gestionale
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