Per cercare di standardizzare la procedura ed evidenziare tutti i possibili modi di guasto dell’impianto è stata condotta una analisi FMECA (Failure Mode, Effects, and Criticality Analysis) per tutti i componenti giudicati di rilevanza per il progetto. Perciò abbiamo creato una tabella che è stata successivamente riempita attraverso le indicazioni degli esperti di ogni componente.
Abbiamo optato per l’utilizzo di una forma della tabella di tipo lineare. Questo layout risulta efficace nel nostro caso in quanto il suo utilizzo risulta molto semplice e quindi adottabile anche da parte degli operatori di ENEL GREEN POWER, dato che questa tabella dovrà poi entrare nelle routine interne all’azienda applicate per censire i guasti futuri. La principale pecca di questa scelta è il fatto che si rischiano ripetizioni di guasti di ugual natura che si verificano su più elementi, che portano chiaramente alla duplicazione di alcune righe della tabella.
Un layout forse più semplice ed elegante sarebbe risultato quello gerarchico indentato, con il quale si sarebbe aggirato il problema delle duplicazioni di righe. Per poter però usufruire a pieno delle sue potenzialità sarebbe stata necessaria l’introduzione di un ulteriore software specifico, cosa che abbiamo ritenuto complicata e quindi in questa prima fase la abbiamo esclusa.
Di seguito si riporta una tabella in cui si esplicano il significato e le linee guida adottate per la corretta compilazione dell’FMECA di prodotto.
Tabella 3.1 descrizione dei campi presenti nella tabella FMECA di prodotto.
Campo FMECA Descrizione
Id Codice numerico di 4 cifre separate dal segno “.” ognuna delle quali identifica in ordine: il sistema e device, il sottosistema, il componente ed il modo di guasto considerato.
Impianto (L0) Impianto geotermico analizzato (Livello 0)
Area Funzionale (L1) Area funzionale dell’Impianto analizzato (Livello 1)
Sistema e device (L2) Nome del sistema dell’area funzionale analizzata (Livello 2) Riferimento SAP PM Codice alfanumerico SAP identificativo del sistema analizzato Sottosistema (L3) Nome del sottosistema del device analizzato (Livello 3) Componente (L4) Nome del componente del Sottosistema analizzato (Livello 4)
Modo di guasto Descrizione del modo di guasto del componente analizzato. Ogni componente può avere più modi di guasto che vengono aggiunti inserendo una nuova riga nella tabella
Cause Descrizione di tutte le possibili cause del particolare modo di guasto Effetto Locale (L4) Descrizione dell’effetto che il modo di guasto analizzato produce sul
componente (livello 4) Effetto Sottosistema
(L3)
Descrizione dell’effetto che il modo di guasto analizzato produce sul sottosistema di cui il componente fa parte (Livello 3).
NB: Ad uno stesso Effetto Locale dovrà corrispondere uno stesso Effetto Sottosistema.
Effetto Sistema device (L2)
Descrizione dell’effetto che il modo di guasto analizzato produce sul Sistema e Device di cui il componente fa parte (Livello2).
NB: Ad uno stesso Effetto Sottosistema dovrà corrispondere uno stesso effetto sul Sistema e Device.
Funzionale (L1) funzionale di cui il componente fa parte (Livello 1).
NB: Ad uno stesso Effetto Sistema e Device dovrà corrispondere uno stesso Effetto Area Funzionale.
Effetto Finale (L0) Descrizione dell’effetto che il modo di guasto analizzato produce sull’Impianto di cui il componente fa parte (Livello 0).
NB: Ad uno stesso Effetto Sistema e Device dovrà corrispondere uno stesso Effetto Finale.
Altri elementi interessati
Elenco degli ulteriori componenti che risentono indirettamente del modo di guasto considerato.
ES: Il modo di guasto: “rottura di un dente” del componente gearbox potrebbe provocare la rottura del componente pala
Frequenza Descrizione quantitativa della frequenza del verificarsi del modo di guasto in analisi
Indice di frequenza Numero identificativo della classe di appartenenza della frequenza del verificarsi del modo di guasto analizzato. Si faccia riferimento alla tabella “INDICE DI FREQUENZA”.
Impatto sulla sicurezza del personale
Numero identificativo della classe di appartenenza della gravità del danno atteso al personale e/o all’impianto dovuto al verificarsi del modo di guasto in analisi. Si faccia riferimento alla tabella “IMPATTO SULLA SICUREZZA DEL PERSONALE” inserendo l’indice che si trova nella casella di incrocio della probabilità di accadimento e del danno. In questo caso la probabilità è da intendersi come probabilità condizionata all’essersi verificato il modo di guasto corrispondente.
Impatto sull’ambiente
Numero identificativo della classe di appartenenza della gravità del danno atteso sull’ambiente dovuto al verificarsi del modo di guasto in analisi. Si faccia riferimento alla tabella “IMPATTO SULL’AMBIENTE”.
Impatto sull'impianto (Capex)
Numero identificativo della classe di appartenenza della gravità del danno atteso sull’impianto dovuto al verificarsi del modo di guasto in analisi. Si faccia riferimento alla tabella “IMPATTO SULL’IMPIANTO (CAPEX)”. Per le quattro classi è opportuno definire i limiti di impatto come danno relativo al singolo evento sugli asset coinvolti (ad esempio costi di sostituzione, riparazione o ricondizionamento)
Impatto sul ciclo di produzione geotermico (Opex)
Numero identificativo della classe di appartenenza della gravità del danno atteso sul ciclo di produzione geotermico dovuto al verificarsi del modo di guasto in analisi. Si faccia riferimento alla tabella “IMPATTO SUL CICLO DI PRODUZIONE GEOTERMICO (OPEX)”. Per le quattro classi è opportuno definire i limiti di impatto come danno sulla produzione geotermica riferito
all’interruzione attesa della funzione affetta dal modo di guasto. Per interruzione attesa si considera il tempo complessivo atteso di ripristino in correttiva, tenuto conto anche dei tempi gestionali e di approvvigionamento materiali.
Quantitativo Capex [€/evento]
Descrizione quantitativa economica della gravità del danno atteso sull’impianto dovuto al verificarsi del modo di guasto in analisi. Si intende il danno relativo al singolo evento sugli asset coinvolti (ad esempio costi di sostituzione,
riparazione o ricondizionamento)
[€/evento] produzione dovuto al verificarsi del modo di guasto in analisi. Si intende il danno sulla produzione geotermica riferito all’interruzione attesa della funzione affetta dal modo di guasto
Down time di manutenzione preventiva
Numero identificativo della classe del tempo necessario per l’intervento manutentivo di prevenzione teso ad intercettare il modo di guasto in analisi. Si faccia riferimento alla tabella “DOWNTIME MANUTENZIONE PREVENTIVA”. Generalizzabilità
dell'analisi
Indice qualitativo del grado di generalizzazione dell’analisi del particolare modo di guasto sugli altri impianti geotermici ENEL. Si faccia riferimento alla tabella “GENERALIZZABILITÁ DELL’ANALISI”.
Sensori di diagnostica adottata
Elenco dei sensori di diagnostica ad oggi utilizzati, utili all’individuazione del modo di guasto in analisi
Indice di Detectability
Numero identificativo della classe di appartenenza della capacità di indentificare il modo di guasto in analisi. Si faccia riferimento alla tabella “INDICE DI DETECTABILITY”
Modalità di
rilevamento guasto
Descrizione dell’attuale modo con cui viene individuato il modo di guasto in analisi.
Controlli di prevenzione
Descrizione degli eventuali controlli di prevenzione ad oggi impiegati, utili alla rilevazione del modo di guasto in analisi.
Azioni manutentive effettuate
Descrizione delle azioni manutentive effettuate per la risoluzione del modo di guasto in analisi.
Migliorie di impianto consigliate
Descrizione di eventuali migliorie consigliate per l’individuazione del modo di guasto in analisi.
NB: Campo compilabile al termine dell’analisi FMECA
Indice di criticità Valore numerico calcolato identificativo del livello di criticità del modo di guasto in analisi.
Il calcolo dell’indice è effettuato tramite il prodotto tra l’indice di “Severity” (media pesata dei campi: Impatto sulla sicurezza del personale, Impatto sull’ambiente, Impatto sull'impianto (Capex), Impatto sul ciclo di produzione geotermico (Opex); con pesi definiti tramite metodologia AHP) e l’indice di frequenza.
Possiamo notare, confrontando con altri esempi di FMECA di prodotto riscontrabili in letteratura (Bromley and Bottomley, 1994; Carlson, 2014; de Aguiar et al., 2015), come siano stati aggiunti dei campi che di norma non sono presenti. Abbiamo infatti deciso, per far fronte anche ad alcune necessità del progetto o per richieste esplicite direttamente dei responsabili di ENEL GREEN POWER, di apportare delle modifiche a quelli che sono gli standard previsti creando una tabella ad hoc.
Parallelamente a questa analisi, che è una FMECA di prodotto, abbiamo anche creato una seconda tabella per analizzare la problematica dei “guasti” dei pozzi di produzione di vapore che non sarebbero stati facilmente trattabili con la tecnica appena vista. Abbiamo quindi creato una seconda tabella FMECA, questa volta però di processo. La differenza tra le due è che la prima si concentra su come il modo di guasto si propaga risalendo verso livelli più alti, la seconda invece si preoccupa di come il modo di guasto
possa influire su tutta la linea di processo, e quindi in sostanza come va a disturbare il processo nella sua interezza e non più solo il sistema nel quale avviene.
Figura 3.26 tabella FMEA di processo. Sono state riportate solo le prime colonne in quanto la differenza rispetto alla tabella vista in precedenza consiste solo in queste.
Analogamente all’FMECA di prodotto si riporta la descrizione per ogni campo presente nella tabella della FMECA di processo, che come vediamo risulta in sostanza semplificata dal punto di vista dell’identificazione degli effetti del modo di guasto.
Tabella 3.2 descrizione dei campi presenti nella tabella FMECA di processo.
Campo FMECA Descrizione
Id Codice numerico di 4 cifre separate dal segno “.” ognuna delle quali identifica in ordine: l’Impianto, l’Area funzionale, il componente ed il modo di guasto considerato.
Impianto (L0) Impianto geotermico analizzato (Livello 0)
Area Funzionale (L1) Area funzionale dell’Impianto analizzato (Livello 1) Componente se
presente (L2)
Nome dell’eventuale componente soggetto al modo di guasto analizzato (Livello 2)
Riferimento SAP PM Codice alfanumerico SAP identificativo del Area funzionale analizzato Funzione di processo Funzione di processo interessata dal modo di guasto analizzato
Modo di guasto Descrizione del modo di guasto del componente o della Funzione di processo analizzata. Ogni componente o funzione di processo può avere più modi di guasto che vengono aggiunti inserendo una nuova riga nella tabella Cause Descrizione di tutte le possibili cause del particolare modo di guasto.
Effetti su processo Descrizione degli effetti che il modo di guasto analizzato produce sulla funzione di processo
Effetti su rete di distribuzione e impianto di produzione
Descrizione degli effetti che il modo di guasto analizzato produce sulla rete di distribuzione del vapore e sugli impianti di produzione elettrica connessi.
Frequenza Descrizione quantitativa della frequenza del verificarsi del modo di guasto in analisi
Indice di frequenza Numero identificativo della classe di appartenenza della frequenza del verificarsi del modo di guasto analizzato. Si faccia riferimento alla tabella “INDICE DI FREQUENZA”.
Impatto sulla sicurezza del personale
Numero identificativo della classe di appartenenza della gravità del danno atteso al personale e/o all’impianto dovuto al verificarsi del modo di guasto in analisi. Si faccia riferimento alla tabella “IMPATTO SULLA SICUREZZA DEL PERSONALE” inserendo l’indice che si trova nella casella di incrocio della probabilità di accadimento e del danno. In questo caso la probabilità è da intendersi come probabilità condizionata all’essersi verificato il modo di guasto corrispondente.
Impatto sull’ambiente
Numero identificativo della classe di appartenenza della gravità del danno atteso sull’ambiente dovuto al verificarsi del modo di guasto in analisi. Si faccia riferimento alla tabella “IMPATTO SULL’AMBIENTE”.
Impatto sull'impianto (Capex)
Numero identificativo della classe di appartenenza della gravità del danno atteso sull’impianto dovuto al verificarsi del modo di guasto in analisi. Si faccia riferimento alla tabella “IMPATTO SULL’IMPIANTO (CAPEX)”. Per le quattro classi è opportuno definire i limiti di impatto come danno relativo al singolo evento sugli asset coinvolti (ad esempio costi di sostituzione, riparazione o ricondizionamento)
Impatto sul ciclo di produzione geotermico (Opex)
Numero identificativo della classe di appartenenza della gravità del danno atteso sul ciclo di produzione geotermico dovuto al verificarsi del modo di guasto in analisi. Si faccia riferimento alla tabella “IMPATTO SUL CICLO DI PRODUZIONE GEOTERMICO (OPEX)”. Per le quattro classi è opportuno definire i limiti di impatto come danno sulla produzione geotermica riferito
all’interruzione attesa della funzione affetta dal modo di guasto. Per interruzione attesa si considera il tempo complessivo atteso di ripristino in correttiva, tenuto conto anche dei tempi gestionali e di approvvigionamento materiali.
Quantitativo Capex [€/evento]
Descrizione quantitativa economica della gravità del danno atteso sull’impianto dovuto al verificarsi del modo di guasto in analisi. Si intende il danno relativo al singolo evento sugli asset coinvolti (ad esempio costi di sostituzione,
riparazione o ricondizionamento)
Quantitativo Opex2 [€/evento]
Descrizione quantitativa economica della gravità del danno atteso sul ciclo di produzione dovuto al verificarsi del modo di guasto in analisi. Si intende il danno sulla produzione geotermica riferito all’interruzione attesa della funzione affetta dal modo di guasto
Down time di manutenzione preventiva
Numero identificativo della classe del tempo necessario per l’intervento manutentivo di prevenzione teso ad intercettare il modo di guasto in analisi. Si faccia riferimento alla tabella “DOWNTIME MANUTENZIONE PREVENTIVA”.
Generalizzabilità dell'analisi
Indice qualitativo del grado di generalizzazione dell’analisi del particolare modo di guasto sugli altri impianti geotermici ENEL. Si faccia riferimento alla tabella “GENERALIZZABILITÁ DELL’ANALISI”.
Sensori di diagnostica adottata
Elenco dei sensori di diagnostica ad oggi utilizzati, utili all’individuazione del modo di guasto in analisi
Indice di Detectability
Numero identificativo della classe di appartenenza della capacità di indentificare il modo di guasto in analisi. Si faccia riferimento alla tabella “INDICE DI DETECTABILITY”
Modalità di
rilevamento guasto
Descrizione dell’attuale modo con cui viene individuato il modo di guasto in analisi.
Controlli di prevenzione
Descrizione degli eventuali controlli di prevenzione ad oggi impiegati, utili alla rilevazione del modo di guasto in analisi.
Azioni manutentive effettuate
Descrizione delle azioni manutentive effettuate per la risoluzione del modo di guasto in analisi.
Migliorie di impianto consigliate
Descrizione di eventuali migliorie consigliate per l’individuazione del modo di guasto in analisi.
NB: Campo compilabile al termine dell’analisi FMEA
Indice di criticità Valore numerico calcolato identificativo del livello di criticità del modo di guasto in analisi.
Il calcolo dell’indice è effettuato tramite il prodotto tra l’indice di “Severity” (media pesata dei campi: Impatto sulla sicurezza del personale, Impatto sull’ambiente, Impatto sull'impianto (Capex), Impatto sul ciclo di produzione geotermico (Opex); con pesi definiti tramite metodologia AHP) e l’indice di frequenza.
L’obiettivo principale della metodologia FMECA come già anticipato è quello di identificare tra tutti i guasti possibili quelli che sono considerati più critici, ovvero quelli che per motivi legati alla frequenza o alla severità delle conseguenze è meglio evitare che si verifichino. Per costruire l’indice di criticità abbiamo bisogno quindi del contributo legato alla gravità dell’accadimento del guasto. Le tabelle (Tabella 3.3) utilizzate per dare in modo univoco un valore ad ogni indice presente nella tabella FMECA di prodotto sono state stilate a partire da un confronto con gli addetti di ENEL GREEN POWER.
Tabella 3.3 serie di tabelle nelle quali sono riportate le scale utilizzate per la definizione degli indici. Menzione particolare per la scala relativa all'impatto sulla sicurezza del personale per la quale abbiamo tenuto conto non solo dei danni a cui
gli operatori possono incorrere, ma anche della probabilità che il danno possa essere di quella entità, in modo da soppesare ad esempio un danno grave o irreversibile ma con probabilità di accadimento raro allo stesso modo di un
danno lieve con alta probabilità di accadimento.
INDICE DI FREQUENZA DESCRIZIONE
1 meno di un guasto per componente ogni 20 anni
2 almeno un guasto per componente ogni 4-20 anni
3 almeno un guasto per componente ogni 1-4 anni
Impatto sulla sicurezza del personale
Probabilità
Raro Possibile Probabile Certo
Danno 1 2 3 4
Non si hanno effetti di rilievo 1 1 1 2 2
Danni temporanei alle persone 2 1 2 3 3
Danni gravi alle persone talvolta irreversibili 3 2 3 3 4
Decessi 4 2 3 4 4
IMPATTO SUL CICLO DI PRODUZIONE GEOTERMICO (OPEX) DESCRIZIONE 1 danno inferiore ai 10.000 € 2 danno tra i 10.000 € e i 100.000 € 3 danno tra i 100.000 € e i 1.000.000 € 4 danno superiore a 1.000.000 €
DOWNTIME DI MANUTENZIONE PREVENTIVA DESCRIZIONE
1 Non si hanno effetti di rilievo
2 inferiore ad una giornata
3 inferiore ad una settimana
4 superiore ad una settimana
IMPATTO SULL’AMBIENTE DESCRIZIONE
1 Non si hanno effetti di rilievo
2 Danni temporanei all'ambiente
3 Danni gravi all'ambiente
4 Danni irreversibili
IMPATTO SULL’IMPIANTO (CAPEX) DESCRIZIONE
1 danno inferiore ai 10.000 €
2 danno tra i 10.000 € e i 100.000 €
3 danno tra i 100.000 € e i 1.000.000 €
4 danno superiore a 1.000.000 €
INDICE DI DETECTABILITY DESCRIZIONE
1 Facilmente individuabile, monitoraggio continuo
3 Ispezione visiva in loco
4 Necessaria ispezione approfondita sul componente
Un guasto può essere grave per vari motivi, come si deduce anche dalla presenza di più campi nell’FMECA. Quindi per generare un indice di Severity consistente è necessario trovare il modo di pesare ogni impatto nel modo più corretto possibile. Per ovviare a questo problema abbiamo adottato una versione personalizzata del metodo AHP (Analytic Hierarchy Process) che ci ha permesso di conciliare le diverse scale e unità di misura adottate per ogni impatto. Abbiamo in sostanza creato 2 questionari distinti (Tabella 3.4 e Tabella 3.5) per capire la percezione che hanno gli addetti ENEL GREEN POWER della gravità di ogni indice. Nel primo questionario abbiamo cercato di capire, confrontando i vari livelli 1 di ogni indice, quale fosse ritenuto il più grave; nel secondo questionario abbiamo fatto una serie di domande analoghe alle precedenti ma per il livello 4. A partire da questi risultati abbiamo potuto ricavare il peso per ogni indice che andrà a contribuire al calcolo della Severity di guasto.
Tabella 3.4 tabella dei questionari AHP per il livello 1.
livello 1
Criterio A Criterio B Quale tra i due
criteri ritieni più dannoso?
Quantifica con un valore tra 1 e 9 la differenza
Effetto raro con al massimo danni temporanei alle persone o possibile ma senza danni di rilievo
Nessun effetto di rilievo sull'ambiente
Effetto raro con al massimo danni temporanei alle persone o possibile ma senza danni di rilievo
Impatto su ciclo di produzione geotermico (Opex) inferiore ai 10.000 Effetto raro con al massimo
danni temporanei alle persone o possibile ma senza danni di rilievo
Impatto sull'impianto (Capex) inferiore ai 10.000
Nessun effetto di rilievo sull'ambiente
Impatto su ciclo di produzione geotermico (Opex) inferiore ai 10.000 Nessun effetto di rilievo
sull'ambiente Impatto sull'impianto (Capex) inferiore ai 10.000 Impatto su ciclo di produzione geotermico (Opex) inferiore ai 10.000 Impatto sull'impianto (Capex) inferiore ai 10.000
Tabella 3.5 tabella dei questionari AHP per il livello 4.
livello 4
Criterio A Criterio B
Quale tra i due criteri ritieni più importante
rispettare?
Quantifica con un valore tra 1 e 9 la differenza di
importanza
Probabilità di decessi o certezza che si verificheranno almeno danni gravi o irreversibili
Impatto irreversibile sull'ambiente Probabilità di decessi o certezza che si verificheranno almeno danni gravi o irreversibili
Impatto su ciclo di produzione geotermico (Opex) superiore ai 1.000.000 Probabilità di decessi o certezza che si verificheranno almeno danni gravi o irreversibili
Impatto sull'impianto (Capex) superiore ai 1.000.000 Impatto irreversibile sull'ambiente Impatto su ciclo di produzione geotermico (Opex) superiore ai 1.000.000 Impatto irreversibile sull'ambiente Impatto sull'impianto (Capex) superiore ai 1.000.000 Impatto su ciclo di produzione geotermico (Opex) superiore ai 1.000.000 Impatto sull'impianto (Capex) superiore ai 1.000.000
In sostanza attraverso il metodo FMECA siamo riusciti a far fronte al problema della mancanza di un database strutturato per quanto riguarda i guasti, problema che costringeva il personale a sforzi inutili di memoria o ingegno per capire come rispondere alle esigenze di intervento di impianto. A completamento della tabella strutturata gli addetti saranno in grado di capire fin da subito la procedura di risoluzione del guasto semplicemente controllando quali interventi erano storicamente stati fatti, e di compilare adeguatamente i campi di diagnostica dei guasti stessi presenti nel CMMS (Computerized Maintenance Management System, basato su SAP PM).
Ricordiamo però che l’ulteriore obietto, in realtà quello primario del progetto, era di selezionare i modi di guasto maggiormente meritevoli di sviluppo di eventuali nuove sensorizzazioni e di tecniche predittive.
La compilazione della struttura FMECA presentata e costruita appositamente per il caso studio non è ancora stata ultimata e ci siamo quindi concentrati sull’analisi preliminare dei componenti e dei modi di guasto ritenuti critici dal personale di impianto per lo sviluppo dei modelli prognostici.