Applicazione della metodologia FMECA al sistema

La FMECA è un’analisi di tipo bottom-up utilizzata nell’analisi di rischio per individuare le eventuali criticità di un sistema/sottosistema/apparato. Si analizza ogni componente, individuandone i possibili malfunzionamenti, le loro possibili cause e valutandone gli effetti locali e sul sistema. La FMECA prevede che ogni parte dell’impianto sia accuratamente analizzata, considerando tutti i suoi modi di guasto e i relativi effetti funzionali sul sistema.

L’analisi di criticità permette di quantificare la gravità degli effetti di ciascun modo di guasto e di classificarli in base ad un indice quantitativo.

L’output finale di una FMECA è un piano di manutenzione personalizzato per la specifica macchina, mirato a perseguire e monitorare la crescita della disponibilità impiantistica. Questo strumento non è oggi utilizzato dall’Ingegneria di manutenzione Barilla, dove i piani di manutenzione sono definiti e progettati ricorrendo a metodologie che si fondano su:

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 manuali d’uso dei macchinari;

 consulenze dei fornitori/progettisti dei macchinari.

Tuttavia si è riconosciuto che dall’applicazione della FMECA, integrando la classificazione ABC dei gruppi funzionali, si potrebbero trarre vantaggi e informazioni utili per definire le attività manutentive. L’attuazione della FMECA può infatti facilitare:

 il progetto dei cicli di manutenzione preventiva o la pianificazione di interventi per la manutenzione migliorativa;

 la revisione del piano di manutenzione definito, per definire azioni correttive, preventive o di miglioramento per limitare i guasti a cui è soggetto il sistema.

L’analisi FMECA è stata compiuta con le seguenti fasi:

1. Identificazione dei componenti da sottoporre all’analisi:

L’analisi tecnica è iniziata scomponendo gli apparati individuati come critici dalla classificazione ABC, fino ad ottenere un albero di item significativi per la manutenzione, contenente tutti i componenti da monitorare.

La scomposizione funzionale si articola su tre differenti livelli:

 Primo livello: è occupato dalla macchina o asse.

 Secondo livello: è relativo ad una fase del processo e ad un gruppo funzionale specifico.

 Terzo livello: comprende i componenti significativi critici, in cui ha origine il guasto che si estende ai livelli superiori.

2. Ricerca delle possibili modalità di guasto:

Consiste nell’individuare la maniera in cui il componente smette di assolvere la propria funzione specifica. E’ una descrizione della non adeguatezza a svolgere quanto richiesto. In questa fase vanno elencati tutti i possibili modi di guasto per il componente, anche quelli con probabilità di accadimento marginale.

3. Ricerca delle possibili cause del guasto:

Si indicano tutte le possibili cause del guasto, in quanto in genere molte cause hanno effetto su un unico modo di guasto e va analizzato quali siano più facili da ridurre o controllare. L’individuazione delle cause agevola la ricerca dei rimedi per prevenire i guasti.

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4. Definizione degli effetti potenziali del guasto:

Gli effetti del guasto influiscono sull’esecuzione delle attività della macchina e del sistema. Per ogni modalità di guasto si indicano gli effetti generati a livello locale e globale.

5. Definizione della probabilità del guasto

Si attribuisce un valore numerico alla probabilità di verificarsi del guasto. Tale valore non è espresso in termini assoluti, ma relativi. Nel caso specifico, la scala dei punteggi è stata definita come riportato di seguito:

Indice di Probabilità (P) 1 Altamente improbabile (>10 anni) 2 Improbabile (dai 6 ai 10 anni) 3 Probabile (dai 2 ai 6 anni) 4 Altamente probabile (<2 anni)

Tabella 4.4 Scala dell'indice di probabilità per metodologia FMECA 6. Definizione dell’indice di gravità del guasto

Questo indice stima il danno indotto dal guasto sul sistema. Anch’esso è espresso in termini relativi secondo una scala a punteggio definita secondo la seguente tabella:

Indice di Gravità (S)

1 Il guasto non inficia la produzione e il funzionamento della macchina nel breve _termine 2 Il guasto inficia sul funzionamento della macchina ma non della linea

3 Il guasto rallenta la produzione 4 Il guasto causa la creazione di scarti

5 Il guasto implica un fermo linea <2 ore, perdita di produzione e/o scarti

6 Il guasto implica un fermo linea tra le 2 e le 8 ore, perdita di produzione e/o scarti 7 Il guasto implica un fermo linea >8 ore, perdita di produzione e/o scarti

8 Il guasto implica produzione non conforme con danni ad ambiente e persone

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7. Definizione dell’indice di rintracciabilità del gusto

Il parametro stima la probabilità di individuare la condizione di guasto incipiente prima che esso si verifichi. È legato alla possibilità da parte degli operatori e dei dispositivi elettronici installati sulla macchina di rintracciare le suddette condizioni. Si riporta la scala dei valori a cui si è fatto ricorso per l’analisi:

Indice di Rintracciabilità (D) 1

I dispositivi elettronici sono in grado di diagnosticare il modo di guasto, isolarne la causa e impedire che il guasto si verifichi. Non sono necessari ulteriori controlli sulla macchina

2

Alte probabilità che i controlli in essere sulle macchine diagnostichino una causa potenziale e il conseguente modo di guasto. I controlli impediranno un fallimento imminente

3 La macchina fornisce indicatori di "guasto imminente" rilevabili dall'operatore che potrà segnalare eventuali anomalie ma non impedire che il guasto si verifichi

4 I controlli sulle macchine non impediscono che il guasto occorra ma potranno isolare la causa e il conseguente nodo di guasto dopo che questo si è verificato

5 Possibilità remote che i controlli in essere (dispositivi elettronici e operatori) forniscano indicazioni su una causa potenziale e il conseguente guasto

6 I controlli in essere (dispositivi elettronici e operatori) non sono in grado di rilevare la _{causa potenziale e il conseguente guasto}

Tabella 4.6 Scala dell'indice di rintracciabilità per metodologia FMECA

8. Calcolo dell’indice RPN (Risk Priority Number)

Il Risk Priority Number è il prodotto tra gli indici di probabilità, gravità e rintracciabilità del guasto. Serve a ordinare, in base alle priorità definite dall’analisi, le attività della FMECA.

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L’output dell’analisi FMECA è riassunto dall’indice R.P.N., che, per ogni modalità di guasto, ne indica il rischio in funzione della probabilità di accadimento, gravità del danno generato e possibilità di rintracciare l’insorgere del guasto stesso prima che si verifichi. Una volta definito l’indice di rischio per le modalità di guasto indicate in tabella, è stata tracciata una mappatura della loro pericolosità, come mostra la Figura 4.4.

Figura 4.4 Risk Priority Number per le modalità di guasto

La figura riporta sull’asse delle ascisse le modalità di guasto individuate per la linea di confezionamento e in ordinata l’indice R.P.N. calcolato al termine della FMECA. Dall’analisi emerge un numero esiguo di modalità con R.P.N. elevato, cioè molto gravose per le prestazioni del sistema in caso si verifichino, un basso numero di modalità con indice basso e, infine, un ampio numero di modi di guasto con valori di R.P.N. medio- alti, caratterizzati o da un alto indice di gravità e basso indice di probabilità o viceversa. Per definire i necessari controlli dei modi di guasto individuati, si è tuttavia preferito tenere conto non dell’R.P.N., ma dell’indice di rischio R, ottenuto dal prodotto tra l’indice di gravità (S) e l’indice di probabilità (P). Questa scelta è legata al fatto che, soprattutto in fase di progetto della manutenzione per un impianto nuovo, è opportuno indirizzare le principali attenzioni verso i modi che generano un elevato danno al sistema o che sono molto frequenti, indipendentemente dal valore del parametro di rintracciabilità.

In base a queste considerazioni, in presenza di una probabilità elevata, si è pensato che il modo più efficace per ridurre l’indice di frequenza del corrispondente guasto sia quello di isolarne e analizzarne le cause, intervenendo con sostituzioni e controlli periodici. In presenza di un indice di gravità significativo, invece, si ha a che fare con modalità che costringono a lunghi tempi di fermata del sistema e che potrebbero generare danni collaterali ad altri sottosistemi produttivi. Poiché non è possibile neutralizzare gli effetti gravosi del guasto, si è pensato di intervenire con controlli periodici e analisi diagnostiche, come le analisi termografiche sui quadri elettrici delle macchine e l’acquisizione delle vibrazioni e della trasmissione di onde d’urto di pressione (impulsi), rilevabili installando trasduttori sulle motorizzazioni principali.

0 10 20 30 40 50 60 70 80 1 5 9 _{13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61 65 69 73 77 81 85 89 93 97} 10 1 10 5 10 9 11 3 11 7 R is k P rio rity Num ber (R. P .N. )

Modi di guasto principali

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Si riporta nella seguenteFigura 4.5la mappatura dell’indice di rischio R per le modalità di guasto individuate con la FMECA su una matrice di criticità bidimensionale, lungo i cui assi si individuano l’indici di gravità e probabilità di accadimento del guasto.

Figura 4.5 Matrice di criticità per le modalità di guasto

La figura mostra nell’asse verticale il numero di modalità di guasto con uguale valore dei due indici S e P, indipendentemente dalla loro natura. A seconda della combinazione dei valori di questi due indici, si distinguono tre diverse aree di criticità, come si riporta di seguito: S\P 1 2 3 4 1 1 2 3 4 2 2 4 6 8 3 3 6 9 12 4 4 8 12 16 5 5 10 15 20 6 6 12 18 24 7 7 14 21 28 8 8 16 24 32

Tabella 4.8 Mappatura dell'indice di rischio

 Area verde: comprende le modalità di guasto caratterizzate da elevati valori di

severity in corrispondenza di probabilità di accadimento remote, oppure modi di

guasto molto frequenti, ma dagli effetti non gravosi sul sistema. Per queste modalità

1 2 3 4 0 5 10 15 20 25 30 35 1 2 3 4 5 6 7 8 Matrice di Criticità

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non si prevedono azioni preventive, per l’improbabilità del loro accadimento o perché è più conveniente ripristinare il sistema a guasto avvenuto, piuttosto che mettere in atto controlli mirati ad impedire che si verifichino.

 Area arancione: comprende modi di guasto con consistenti valori di severity e

probability. Per queste modalità si possono prevedere interventi periodici, controlli

ed ispezioni, per verificare le condizioni dei componenti e contenere la probabilità di accadimento del guasto. Nel caso in cui i modi di guasto siano altamente improbabili e/o abbiano effetti poco significativi sul sistema, potrebbe essere conveniente intervenire a guasto avvenuto.

 Area rossa: si trovano nell’area maggiormente critica tutte le modalità caratterizzate da elevati valori sia di severity che di probability. È pertanto necessario programmare la manutenzione preventiva e dove possibile quella predittiva, per evitare di incorrere in guasti che in caso di accadimento potrebbero generare lunghe fermate.