Sviluppo di un modello per il dimensionamento delle spare parts

In qualsiasi sistema, per poter ottenere il livello desiderato di disponibilità degli impianti e assistere lo staff di manutenzione nel mantenimento delle condizioni operative, è necessario mantenere una scorta di ricambio dei componenti, dalla cui gestione ottimale dipendono l'efficacia e l'efficienza delle politiche di manutenzione adottate.

Una delle maggiori difficoltà di gestione riscontrate per le società che hanno impianti a rete è costituita dalla vastità del parco macchine installato, dalla varietà delle tipologie di macchinari utilizzati nonché dal decentramento territoriale degli impianti. Tali difficoltà sono ancora più accentuate per le società che nel corso degli anni hanno visto l'aggregazione di realtà di piccole dimensioni sotto un'unica entità societaria.

Tra queste UniAcque Spa, società che gestisce il Servizio Idrico Integrato in Bergamo e Provincia ha realizzato, in collaborazione con il CELS - Gruppo di ricerca dell'Università degli Studi di Bergamo, un modello per la definizione dei livelli di scorta delle spare parts attraverso le seguenti macrofasi: individuazione delle principali classi tecnologiche; identificazione dei componenti e delle classi più critiche; definizione dei livelli di scorta delle spare parts;

Il componente analizzato nel modello è rappresentato dalla pompa sommersa per pozzi, elemento tecnico fondamentale per la continuità del servizio di distribuzione di acqua potabile nella fase di captazione del servizio idrico integrato, in quanto ha il compito di prelevare l'acqua dal pozzo e distribuirla, attraverso la rete, alle varie utenze.

Censimento dei componenti tecnici

Questa fase consiste nell'individuare, per il componente tecnico prescelto, la quantità installata, la marca, le informazioni di natura tecnica (portata e prevalenza) e altre informazioni utili durante tutto il suo ciclo di vita, oltre a definire le classi tecnologiche di appartenenza di ciascun componente censito.

Definizione dei livelli di criticità

Realizzato il censimento dei componenti presenti, la seconda fase prevede l'attribuzione del relativo livello di criticità, individuando le classi più critiche, in base ad una soglia di criticità minima definita dallo staff di manutenzione.

È possibile individuare il livello di criticità in funzione di due aspetti: quello tecnico e quello economico.

Analisi tecnica

L'analisi tecnica è suddivisa in due sotto analisi, la prima relativa agli indicatori intrinsechi di ciascuna classe, come l'indice di rotazione a magazzino, l'analisi dei guasti e la vita utile, mentre la seconda è relativa a tutti quei fattori esterni che incidono sulla criticità dell'elemento tecnico e indirettamente sulla disponibilità dell'impianto presso cui è installato, definiti come indicatori esogeni.

La prima analisi, dunque, consiste nella creazione di una tabella (tabella 1) costituita da quattro colonne:

• prima colonna: individuazione di alcuni indicatori al fine del calcolo del livello di criticità, per ciascuna classe dei componenti;
• seconda colonna: attribuzione dei pesi agli indicatori, in base all'opinione degli esperti;
• terza colonna: assegnazione di un valore a ciascun indicatore individuato;
• quarta colonna: prodotto tra i pesi e i valori di ciascuna riga.

Ai fini del calcolo del secondo indicatore denominato

"Analisi dei guasti (IPR complessivo)" è necessario osservare due parametri per ciascun

guasto caratterizzante i componenti della classe, ovvero la gravità e la probabilità di accadimento.

Per quanto riguarda la gravità vengono considerate

le seguenti voci: gravità del guasto sul componente (GC) gravità del guasto del componente sulla disponibilità

dell'impianto (GDP) gravità del guasto del componente sulla qualità

del servizio erogato (GQS)

Per quanto riguarda la probabilità, anch'essa sarà costituita da tre voci di riferimento: Probabilità del guasto sul componente (PGC ); Probabilità del guasto del componente sulla disponibilità dell'impianto (PGDP ); Probabilità del guasto del componente sulla qualità del servizio erogato

(PGQS ).

Alle grandezze GC, GDP e GQS viene assegnato un valore compreso nell'intervallo 1÷3 in funzione dell'entità della gravità del guasto, mentre le rispettive probabilità PGC, PGDP e PGQS assumono un valore compreso tra 0÷1.

Il calcolo dell'IPR del singolo guasto i-esimo, per ciascuna classe di componenti,

viene definito nel seguente modo:

Il calcolo dell'IPR complessivo, valore da inserire in tabella 1, è definito come il valore medio degli IPR dei guasti i o la moda (valore massimo), in funzione della scelta effettuata dallo staff manutentivo. Per l'assegnazione di un valore alle grandezze riportate nelle precedenti tabelle vengono analizzati i dati tecnici in possesso e analizzate le considerazioni degli esperti. È quindi possibile definire l'indice di criticità intrinseco (I.C.I) come:

dove Pi e Vi rappresentano rispettivamente il peso e il valore di ciascuno dei tre indicatori presentati in tabella 1, in cui ai pesi va associato un numero compreso nell'intervallo 0÷1, mente i valori vanno uniformati all'interno di un intervallo comune, con valori compresi tra 1÷5.

Oltre agli aspetti intrinsechi appena presentati, l'analisi tecnica prende in considerazione anche quegli aspetti "esterni" che impattano sul livello di criticità degli elementi tecnici, definendo quindi degli indicatori esogeni quali: l'efficienza delle attività manutentive; i tempi logistici per le parti di ricambio; il tempo medio di riparazione; il carico di lavoro a cui sono sottoposti i componenti.

Come per gli indicatori intrinsechi, vengono associati dei pesi e dei valori ai singoli fattori di tipo qualitativo o quantitativo, all'interno di intervalli tra 1÷5 per i valori e tra 0÷1 per i pesi, al fine del calcolo dell'indice complessivo di criticità esterna denominato I.C.E e definito nel seguente modo:

dove Pi e Vi rappresentano rispettivamente i pesi e i valori per ciascuna classe considerata.

Analisi economica

Accanto all'analisi tecnica di criticità dei componenti è possibile svolgere un'analisi economica

di criticità, evidenziando le principali voci di costo e i relativi importi monetari (Tabella 2).

Definite e quantificate le voci di costo presentate in Tabella 2, è possibile determinare la criticità economica complessiva denominata I.C.M e definita come il valore medio dei valori numerici di ranking delle singole voci di costo. Tale valore di ranking risulta essere proporzionale all'entità dei costi e compreso nell'intervallo  1÷10. Il valore 1 sarà assegnato all'indicatore che presenta il minor costo mentre il valore 10 sarà assegnato all'indicatore che presenta il costo più elevato.

Infine viene determinato l'indicatore globale di criticità, denominato I.C.C, che tiene conto dei risultati delle due analisi sopra analizzate appositamente pesate:

Il pedice "i" fa riferimento all'i-esima classe di componenti.

In base ad una soglia minima di criticità, definita sulla base del parere degli esperti e/o dall'analisi di una serie storica, sarà possibile individuare i macchinari più critici e i diversi livelli di criticità.

Dimensionamento delle parti di ricambio

La terza fase del modello riguarda il dimensionamento delle parti di ricambio a magazzino, che deve necessariamente tenere conto dei seguenti aspetti: disponibilità obiettivo per ogni classe; livello di criticità associato ai componenti della classe; numero di componenti installati per ciascuna classe.

In base ai valori precedentemente individuati, è possibile associare in maniera proporzionale dei valori numerici compresi tra 1 e 5 ai fattori sopra indicati, fornendo una prima stima qualitativa dei livelli di scorta delle parti di ricambio, selezionando un range di riferimento (tabella 3).

Il valore del range di riferimento, VR, sarà utile al fine di selezionare il range corrispondente alla stima qualitativa, attraverso la seguente formula:

dove: DO rappresenta la disponibilità obiettivo; I.C.C il livello di criticità; NC il numero di componenti totali per ciascuna classe.

Il valore massimo attribuito per elevata criticità, alta disponibilità obiettivo e un numero elevato totale di componenti installati assume valore pari a 5.

Nella tabella 4 invece sono definiti gli intervalli di VR associati ai range del numero di parti di ricambio. Il modello presentato è risultato esser un valido strumento per determinare il range dei ricambi delle pompe da mantenere a magazzino. Per sviluppare in modo esaustivo l'analisi, si sono dovuti considerare non solo gli aspetti tecnici e la criticità impiantistica ma anche il fattore economico che ha un peso nel processo decisionale. La creazione e l'implementazione del modello richiede tuttavia un forte coinvolgimento del personale interessato nei diversi livelli gerarchici dello staff al fine di ottenere e raccogliere tutte le informazioni inerenti l'anagrafica dei componenti analizzati e le informazioni di carattere tecnico; ciò nonostante tale sforzo viene ripagato dalla possibilità di avere un magazzino che sia adeguatamente dimensionato e che garantisca la continuità di esercizio desiderata.

Emanuele Dovere, Enrico Cagnoni, Luca Li Noce,

Università degli Studi di Bergamo

Andrea Casati,

Uniacque Spa