Analisi delle criticità

L’analisi delle criticità è una delle fasi più importanti della metodologia FMECA, ha lo scopo di valorizzare il rischio operativo associato a ciascun modo di guasto. La valorizzazione è basata sull’assegnazione di un cosiddetto indice di criticità (o indice di rischio). L’indice può essere calcolato con diverse modalità. Nella versione proposta da fonti in ambito SAE (mettere nota) l’indice di criticità è denominato, in inglese, Risk Priority Number ed è calcolato come il prodotto di tre fattori:

!"#! !"#$!!"#$"#%&!!"#$%& = !O ∗ S ∗ D Dove:

− O è il fattore che misura l’occurrence, cioè la probabilità di accadimento stimata per il guasto;

− S è il fattore che misura la Severity, cioè la severità (o gravità) degli effetti del guasto;

− D è il fattore che misura la Detectability, cioè la facilità con cui il guasto può essere rilevato in anticipo mediante rilevazione del sintomo premonitore e/o la facilitàcon cui è rilevato a guasto avvenuto.

Sintomi Metodi*di*rilevazione Perdite'd'olio,'rumore,surriscaldamento,… Ispezioni'sensoriali'(non'strumentate) Variazione'di'spessori,'variazioni'di' eccentricità,… Ispezioni'strumentate'(con'strumenti'non'specialistici' ad'es.'un'calibro) Distribuzione'delle'temperature,'frequenza'e' valore'assolutodelle'vibrazioni,… Monitoraggio'diagnostico'(con'strumenti'specialistici' ad'es.'termocamera) Velocità'di'rotazione'di'un'motore,'portata' erogata'di'fluido'di'processo,… Controllo'di'processo'(con'sensori'di'controllo'di' processo)

Difetti'di'saldatura Test'specialistici'sui'materiali'(con'strumenti'di'test'_{specialistici'ad'es.'Raggi'X)}

Ciascun fattore è definito a partire da una propria scala a punteggio. La scala è costruita assegnando dei punteggi crescenti in corrispondenza del peggioramento delle condizioni di rischio associate: più in alto è il punteggio, peggiore è la Occurrence (è più probabile che capiti il guasto), la Severity (l’effetto di guasto è più grave/severo), la Detectability (è meno facile rilevare in anticipo il guasto incipiente e/o diagnosticare il guasto avvenuto).

Le scale sono definite con un approccio che si potrebbe definire semi- quantitativo. Se possibile, la scala è costruita facendo corrispondere il punteggio ad un range di un indice quantitativo e rappresentativo del rischio crescente. Ad es. il MDT (Mean Down Time) è un indice che può essere ben utilizzato per la misura quantitativa della Severity di un effetto di guasto di mancata erogazione del servizio; il fattore Severity assume quindi un punteggio più elevato per guasti caratterizzati da un range di MDT maggiore.

In altri casi il punteggio dell’RPN è l’espressione sintetica di una descrizione qualitativa. È tipicamente il caso della Detectability, definita, in genere, attraverso una valutazione generale (e quindi una descrizione), che può combinare elementi diversi:

• Riscontro dell’esistenza di un chiaro sintomo premonitore di guasto (ci si chiede se il sintomo esiste o non esiste).

• Esistenza della base tecnica o strumentale per rilevare il sintomo (ci si chiede se esiste o no la possibilità tecnica di rilevare il sintomo, anche in maniera strumentale).

• Capacità di organizzare campagne di rilievo (ci si chiede se esistono competenze interne o di terzi disponibili per le campagne di rilievo). Sono riportate di seguito, a titolo esemplificativo, le possibili scale dei tre fattori Occurrence, Severity, Detectability per una FMECA così come definite in ambito SAE.

L’Occurrence è definita attraverso un criterio quantitativo, partendo cioè dal confronto tra l’indice MTBF e il tempo T richiesto dall’utente senza che accadano guasti. Più alto è il MTBF rispetto al tempo T, minore è la probabilità di accadimento di guasto, minore è il punteggio assegnato all’Occurrence.

Fig 3.5.Occurrence O basata sul MTBF.

L’Occurrence è anche definibile in funzione del valore dell’affidabilità R(T) al tempo T. Nella seguente tabella si assume l’ipotesi che il macchinario sia in vita utile, quindi con funzione di densità di probabilità di guasto esponenziale. La tabella 4.3.7.(2) è del tutto equivalente alla precedente 4.3.7.(1), infatti con l’assunta ipotesi di legge di affidabilità esponenziale , dire che il MTBF è uguale al tempo T richiesto dall’utente è equivalente a dire che l’affidabilità R(T=MTBF) è pari a circa il 37% .

Che sia una o l’altra scala il punteggio assegnato all’Occurrence è quindi il medesimo.

Fig 3.6. Occurrence O basata sull’affidabilità.

Un’ulteriore scala è infine basata sulla misura del numero di guasti registrati per ore di funzionamento: maggiore è il numero di ore di funzionamento per l’accadimento di un guasto, minore è la probabilità di accadimento del guasto, minore è , quindi, il punteggio assegnato all’Occurrence.

Occurrences(as(Reliability(based(on(the(user's(required(time Ranking MTBF%about%10%%of%the%user's%required%time 10 MTBF%about%30%%%of%the%user's%required%time 9 MTBF%about%60%%of%the%user's%required%time 8 MTBF%equal%to%the%user's%required%time 7 MTBF%2%times%greater%than%the%user's%required%time 6 MTBF%4%times%greater%than%the%user's%required%time 5 MTBF%6%times%greater%than%the%user's%required%time 4 MTBF%10%times%greater%than%the%user's%required%time 3 MTBF%20%times%greater%than%the%user's%required%time 2 MTBF%50%times%greater%than%the%user's%required%time 1 Occurrences(as(Reliability(based(on(the(user's(required(time Ranking R(T)<1% 10 R(T)<5% 9 R(T)<20% 8 R(T)<37% 7 R(T)<60% 6 R(T)<78% 5 R(T)<85% 4 R(T)<90% 3 R(T)<95% 2 R(T)<98% 1

Fig 3.7. Occurrence O basata sula frequenza dei guasti.

La scala di Severity, di seguito riportata, misura invece la gravità degli effetti di guasto di diversa natura: nell’ordine di criticità decrescente, effetti di mancata sicurezza, mancata produzione e mancata qualità, tempo impiegato per effettuare regolazioni e altri controlli di processo.

Fig 3.8. Scala Severity S (fonte SAE)

Occurrences(as(Possible(number(of(Failures(within(Hours(of( Operation Ranking 1"in"1 10 1"in"8 9 1"in"24 8 1"in"80 7 1"in"350 6 1"in"1000 5 1"in"2500 4 1"in"5000 3 1"in"10000 2 1"in"25000 1

Effects Severity,of,effects Ranking

Hazardous)(without)warning) Affects)operator,)plant)or)maintenance)personnel,)safety)and/or)affects)non)_{compliance)with)government)regulations,)without)warning} 10 Hazardous)(with)warning) Affects)operator,)plant)or)maintenance)personnel,)safety)and/or)affects)non)_{compliance)with)government)regulations,)with)warning} 9 Very)high Downtime)more)than)8)hours)or)the)production)of)defective)parts)for)more)_than)4)hours 8 High Downtime)between)4)and)8)hours)or)the)production)of)defective)parts)for)_{more)than)4)hours} 7 Moderate Downtime)between)1)and)4)hours)or)the)production)of)defective)parts)_{between)1)and)2)hours} 6 Low Downtime)between)30)minutes)and)1)hour)or)the)production)of)defective)_{parts)up)to)1)hour} 5 Very)low Downtime)between)10)and)30)minutes)but)no)production)of)defective)parts 4 Minor Downtime)up)to)10)minutes)but)no)production)of)defective)parts 3 Very)minor Process)parmeter)variability)not)within)specification)limits.)Adjustments)or)other)process)controls)need)to)be)taken)during)production.)No)downtime)

and)no)production)of)defective)parts. 2 None Process)parameter)variability)within)specification)limits.)Adjustments)or)_{other)process)controls)can)be)done)during)normal)maintenance.} 1

Fig 3.9. Scala di Detectability D (Fonte SAE)

Osservazioni:

• Per quanto riguarda l’Occurrence, la sua valutazione presuppone la disponibilità di uno storico dei guasti (da cui dedurre MTBF, numero degli interventi a guasto o R(T)). In caso di mancanza di storico, la stima è comunque fatta da esperienza su macchine simili e/o a partire da altre fonti (manuali del costruttore).

• La Severity è, invece, una scala che dipende in maniera rilevante dalla natura delle entità in studio: in particolare, dai loro effetti tipici di guasto(es. mancanza di sicurezza, qualità, …) e dalle modalità di gestione della manutenzione.

• La Detectability è un fattore che dipende fortemente dall’esistenza di sintomi premonitori del guasto incipiente e/o sintomi di guasto avvenuto e dall’implementazione dei relativi metodi di rilevazione. In alcuni casi non è per niente migliorabile perché non esistono sintomi di guasto.

• In alcuni casi è possibile che le tre scale di punteggio possano richiedere una progettazione specifica.

• È utile cercare id mantenere uno standard che va al di là del singolo contesto aziendale. È il caso in cui il gestore dell’impianto può richiedere al costruttore della macchina, se è il caso, la documentazione FMECA di

Effects Severity,of,effects Ranking

Almost'impossible Design'or'machinery'controls'cannot'detect'a'potential'cause'and' subsequent'failure'or'there'are'no'design'or'machinery'controls. 10 Very'remote Very'remote'chance'that'design'or'machinery'controls'will'detct'a'potential' cause'and'subsequent'failure'mode. 9 Remote remote'change'that'design'or'machinery'controls'will'detect'a'potential' cause'and'subsequent'failure'mode.'Machinery'control'will'provide' indication'of'failure. 8 Very'Low Design'or'machinery'controls'do'not'prevent'the'failure'from'occurring.' Machinery'control'will'isolate'the'cause'and'subsequent'failure'after'the' failure'has'occurred. 7 Low low'change'that'design'or'machinery'controls'will'detect'a'potential'cause' and'subsequent'failure'mode.'Machinery'control'will'provide'an'indicator' of'imminent'failure. 6 Moderate medium'change'design'controls'will'detect'a'potential'cause'and' subsequent'failure'mode.'Machinery'control'will'prevent'imminent'failure. 5 Moderately'high moderately'high'chance'design'controls'will'detect'a'potential'cause'and' subsequent'failure'mode.'Machinery'control'will'prevent'imminetn'failure. 4 High subsequent'failure'mode.'Machinery'control'will'prevent'imminent'failure'High'chance'that'design'controls'will'detect'a'potential'cause'and'

and'isolate'the'cause.

3 Very'High very'high'chance'that'design'controls'will'detect'a'potential'cause'and'

subsequent'failure'mode.'Machinery'controls'may'not'be'required. 2 Almost'certain Design'controls'almost'certain'to'detect'a'potential'cause'and'subsequent'_{failure'mode.'Machinery'controls'not'required.} 1

progetto. In questo scenario, è evidente che è necessaria la condivisione di uno standard che sia valido al di la delle mura della singola azienda.