Ottimizzazione delle strategie di manutenzione

La definizione di una corretta strategia di manutenzione per impianti di produzione industriali ha da sempre rappresentato una delle sfide più complesse e laboriose per tutti gli addetti alla manuntenzione ed affidabilità degli impianti e per le relative funzioni di supporto. I costi e l'efficacia delle strategie di manutenzione applicabili variano e necessitano di considerazioni attente prima del loro impiego.

La Figura 1 mostra un esempio di una curva di Guasto (P-F) (modalità del guasto, ciclo del guasto), dove P rappresenta l'istante in cui il potenziale guasto può essere rilevato, ed F il l'istante in cui l'asset subisce un guasto funzionale. Benché non tutti i fallimenti si manifestino in questo modo, la maggior parte di essi può essere facilmente identificata in un ciclo di guasto. Il target ottimale per gli operatori di manuntenzione dovrebbe essere quello di assicurare che si possa operare sempre nei livelli piu alti di questa curva. Tuttavia, molte aziende pur mirando a gestire i propri impianti in maniera proattiva, spesso si trovano ad operare in maniera passiva ed in modo reattivo.

Sono spesso nelle condizioni di dovere risolvere i guasti funzionali dei loro impianti senza preavviso. Una gestione di tipo reattivo potrebbe causare, tra le altre, situazioni di carenza di parti di ricambio o comunque come conseguenza di dovere sostenere costi più alti per il loro approvigionamento, costi maggiori per le lavorazioni e generalmente riparazioni e documentazione di peggiore qualità, il tutto a causa dell'inabilità di programmare le attività di manutenzione. Questo causa spesso importanti accumuli di lavoro programmato ma non pianificato, impedendo alla struttura di avere il tempo e le risorse necessarie impianti di tipo proattivo.

I top performers nella manuntenzione

I migliori della categoria normalmente mantengono la maggior parte dei loro impianti nella posizione più alta possibile della curva P-F. Questo risulta in programmazioni e pianificazioni solide, in cui le tecniche del Condition monitoring (CM) rappresentano sistemi fondamentali per l'identificazione delle attività chiave. Le risorse dedicate alla manutenzione e affidabilità possono in questo modo utilizzare la maggior parte del loro tempo ad identificare i guasti in anticipo, con una migliore coordinazione nella pianificazione e nella programmazione delle attività di manutenzione.

Il difficile contesto ecoonomico in cui si opera oggi, unito alla crescita dei costi di produzione al fine di garantire una maggiore sicurezza del personale e degli impianti, soddisfare la conformità a piu stringenti normative ambientali, garantire maggiore qualità del prodotto, uniti ai maggiori costi operativi e di manutenzione e produzione, rendono inevitabile la ricerca di soluzioni idonee a migliorare il ritorno di investimento per le attività di manutenzione.

Strategie di manutenzione Manutenzione Reattiva (RM) - La RM viene effettuata dopo un guasto, o in caso di certa e imprevista minaccia di guasto. Nella RM, l'impianto viene operato seguendo una politica di "funzionamento fino a guasto" (FFG) e le attività giornaliere di manutenzione sono dettate da problemi imprevisti dovuti a guasti negli impianti, senza possibilità di poter prevederli. Questo tipo di strategia è adatta per impianti i cui guasti hanno conseguenze molto lievi. ESEMPIO: Sostituzione di un elemento di riscaldamento quando il guasto.

Manutenzione Preventiva (PM) - Le attività di PM vengono effettuate ad intervalli regolari e programmati sulla base dei periodi di vita statisticamente previsti. Questa strategia di manuntenzione risulta particolarmente indicata laddove gli asset siano soggetti a fallimenti a causa di usura. Attività tipiche includono ispezioni, modifiche e/o sostituzione dei componenti. Gli intervalli di manutenzione possono essere basati su intervalli di tempo predefiniti o al completamento di intervalli di ore di operazioni. ESEMPIO: Ripristinare il riscaldatore dell'olio o sostituire elementi dopo 8000 ore di funzionamento.

Manutenzione Predittiva PdM - La PdM è la tecnica di manuntenzione che basa ogni decisione ed attività sulla condizione effettiva ed attuale dell'impianto (evidenza obiettiva del bisogno), rilevata attraverso test non-invasivi e misure di parametri di processo e condizioni operative. Viene appunto per questo chiamata anche Condition Base Maintenance (CBM). ESEMPIO: Riparare o sostituire il riscaldatore dell'olio sulla base della sua condizione rilevata attraverso misurazioni.

Proactive Maintenance Centered (PCM) - La PCM è un programma di ottimizzazione continua della manutenzione basato sul feedback che proviene da analisi di dettaglio delle Cause di base del guasto (RCFA), PM quantitativa, PdM e CBM, feedback dei tecnici e input dell'operatore. La PCM include pratiche di supporto, come installazione di precisione dei cuscinetti e allineamento degli alberi macchina. ESEMPIO: Sulla base di RCFA e feedback tecnico, riscrivere le procedure di funzionamento del riscaldatore dell'olio, eliminando interruzioni, implementare un'ottimizzazione della PM per ridurre ispezioni intrusive che possano essere causa di guasti precoci degli elementi di riscaldamento e aumentare la campionatura delle condizioni degli elementi per identificare eventuali segnali precoci, in modo da pianificare la manutenzione con almeno due settimane di anticipo.

Sulla base delle loro modalità di guasto e le conseguenze che questi possono avere, alcuni asset richiedono un mix di strategie di manutenzione diverse. Determinare l'approccio di manutenzione corretto per le varie classificazioni di impianti può aiutare ad ottimizzare i costi del loro ciclo di vita.

La strategia di PM si basa spesso su piani standardizzati, cicli di guasto tipici e raccomandazioni dagli OEM e viene gestita su intervalli di tempo. La PM include ispezioni ad intervalli temporali per gli impianti i cui guasti presentano rischi tali da giustificare ispezioni intrusive. Le manutenzioni intrusive possono causare guasti dovuti alle stesse attività di manutenzione.

Poiché i guasti si possono verificare tra gli intervalli della manutenzione programmata, una strategia basata strettamente sul tempo potrebbe non essere appropriata per molte modalità o molti cicli di guasto. La PM quantitativa integra ispezioni di PdM non intrusive (per esempio la misurazione della tensione della cinghia) in un programma di PM. Non è intrusiva, ma è anch'essa basata sul tempo e non può essere effettuata sugli impianti a meno che questi non siano stati arrestati per i test. Questo significa che, anche se non comporta i problemi tipici delle ispezioni intrusive, risulta comunque in perdite di produzione mentre la macchina è ferma e potrebbe portare ad un ciclo di vita ridotto, a causa dell'eventuale usura causata dall'avviamento e dall'arresto dell'impianto.

PdM e CBM sono sinonimi. Un programma di CBM valuta la condizione della macchina attraverso la strumentazione, in maniera periodica o continua, al fine di determinarne la condizione, normalmente attraverso un programma di CM. Permette ai planners di settare e programmare la manutenzione secondo il miglior trade off per i costi di manutenzione e prevenzione dei guasti funzionali. I programmi di CBM sono stati spesso definiti programmi di "monitoraggio delle vibrazioni". Ma mentre il monitoraggio delle vibrazioni è un aspetto critico di molti programmi CBM, esistono tuttavia oltre 75 tipi di tecnologie CBM non intrusive. Curve di guasto degli assets, ciclo di guasto e criticità determinano quali tecnologie usare e con che frequenza sarà necessario raccogliere ed analizzare i dati. L'obiettivo della PdM è utilizzare tecnologie di CBM per rilevare i potenziali fallimenti attraverso l'analisi dei segnali di avvertimento. Un solido programma di PdM presenta molti vantaggi rispetto alle altre strategie di manutenzione (vedere la Tabella 1). Una volta messo in atto un solido programma di PdM per una macchina, i programmi di PM possono essere rivisti e in molti casi ottimizzati o eliminati.

Per esempio, presumiamo che una particolare raccomandazione di PM sia sostituire un cuscinetto dopo 30.000 ore di funzionamento. Con un applicazione corretta di tecnologie predittive la condizione del cuscinetto può essere monitorata e gestita con un alto livello di affidabilità. Attraverso l'osservazione delle funzionalità e condizioni dell'asset, gli intervalli di PM possono essere estesi o anche eliminati.

La RM potrebbe assorbire fino all'80% del budget e del tempo totali delle aziende che implementano questa soluzione. Nella RM, le attività giornaliere di manutenzione sono dettate da problemi imprevisti dovuti a guasti negli impianti, senza la possibilità di rilevare i guasti imminenti. L'utilizzo delle macchine in modalità FFG (Funzionamento Fino al Guasto) è una strategia valida quando le conseguenze del guasto (inclusi i costi per i ricambi), sono talmente bassi che ha più senso permettere che esso si verifichi, piuttosto che sprecare prezioso tempo di manutenzione in attività di PM o PdM.

Strutture che non dispongono di solidi programmi di MdC e PdM spesso reagiscono ai guasti e si trovano quindi in una situazione di lotta, a discapito della transazione verso una politica di gestione degli impianti più attiva. La Figura 2 mostra il costo per cavalli/anno per le strategie di manutenzione sopra descritte. Come dimostra il grafico, PdM e PCM sono non solo più efficienti nel rilevare i segnali precoci e nell'abilità di programmare e pianificare in maniera corretta, ma sono anche meno costosi delle strategie reattive e di quelle basate sul tempo.

Gli assets che in caso di guasto causano interruzione

delle operazioni e produzione sono definiti critici. Nella maggior parte dei casi, un programma di CBM on-line e continuo è fondamentale per la protezione della macchina e predizione del guasti. Le strategie di monitoraggio per i diversi livelli di criticità degli assets devono essere definite sulla base delle relative modalità e cicli di guasto individuabili

attraverso programmi di CBM.

Conclusione

Numerosi gestori di impianti in ambito O&G e PowerGen sono attivi al fine di implementare strategie di manutenzione predittiva per i propri impianti di produzione, ma hanno spesso difficoltà nel transizionare da RM a PdM. L'implementazione

e utilizzo delle tecnologie e tecniche del CBM per rilevare le modalità di guasto appropriate, rappresenta un momento chiave per il successo in questa fase di passaggio. Il concetto chiave di qualsiasi programma PdM è utilizzare i dati disponibili

in maniera attiva per impedire l'insorgere dei guasti e garantire che il continous improvement sia al centro del proprio programma.

Lawrence Covino

Sviluppo e Gestione, GE Reliability Consulting and Implementation Services