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Gestione della
Manutenzione
Nell’attuale processo di competitività del mercato le aziende che emergono sono quelle che riescono a mixare le richieste di un livello di qualità del prodotto/servizio sempre più elevato e la sostenibilità del suo costo.
In questo ambiente di business, la manutenzione delle attrezzature, delle macchine di produzione o semplicemente delle facilities rappresenta un elemento strategico perché ricade direttamente sulla produttività, sulla sicurezza e sull’ambiente, contribuisce alla Qualità del prodotto e, ultimo ma non meno importante, è una fonte di riduzione dei costi sostenuti; si consideri che in un’azienda di manufacturing il costo della manutenzione rappresenta tipicamente il 10% del fatturato.
Per molte aziende, ancora oggi, la manutenzione viene percepita come un puro costo, una tassa da pagare, un fastidio da eliminare.
Per raggiungere la competitività globale, la gestione della manutenzione deve invece evolvere dal concetto tradizionale di guasto o quello più nobile prevenzione, verso una nuova filosofia dove la conoscenza, l’ingegneria e l’innovazione costituiscano gli elementi di distacco che consentano una effettiva attuazione della manutenzione migliorativa. La manutenzione deve essere intesa come un sistema, un vero e proprio processo integrato in ogni fase della lavorazione.
In questo scenario, quindi, la funzione manutenzione deve essere in grado non solo di prevenire i guasti, ma anche di progettare, monitorare e modificare i sistemi produttivi, in modo da ridurre i costi totali delle operation attraverso l’analisi continua dell’andamento storico di
attrezzature ed impianti ed incorporare le nuove tecnologie disponibili, principalmente quelle che riguardano l’informazione e le comunicazioni.
Nell’ottica della riduzione dei costi di esercizio, la scelta delle giuste strategie di manutenzione deve seguire le logiche legate alla conoscenza approfondita degli impianti, all’analisi statistica dei guasti e alla valutazione economica sul ciclo di vita di impianti, componenti ed attrezzature.
Occorre sottolineare che ogni realtà rappresenta un caso a sé stante che richiede una attenta valutazione per definire l’adeguato sistema di manutenzione. Valutazione che deve tenere conto della tipologia e della frequenza dei guasti, del valore economico degli stessi, della reperibilità dei ricambi, della loro unicità, della possibilità di avere macchine di back up, del livello di saturazione della capacità produttiva, il tutto bilanciato dal rapporto costi/benefici.
La prima valutazione che occorre fare è di natura strategica nel senso che è necessario definire se, all’interno del processo produttivo, la manutenzione sia o meno “core competence”. Nel primo caso, deve essere considerata come processo chiave e quindi gestita
“insourcing”, mentre in caso contrario è corretto adottare una politica di “outsourcing”.
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Costi della Manutenzione
Costi Manutenzione Ordinaria
Costi Propri
Costi Indotti
Costi Diretti
Costi Indiretti
I costi propri rappresentano i costi delle risorse interne e quindi nello specifico i costi legati all’esecuzione degli interventi (manodopera e materiali) ed i costi indiretti organizzativi e di funzionamento, quali i costi della struttura della manutenzione, dei servizi e delle attrezzature utilizzate dalla manutenzione.
I costi indotti sono invece i costi del valore del servizio. Rappresentano in altri termini la valorizzazione economica di mancate prestazioni legate all’interruzione del servizio; interruzione che può essere conseguenza di un guasto o una volontaria interruzione per effettuare l’intervento di manutenzione.
Più specificatamente...
Costi propri diretti:
• Costi del personale interno diretto per la manutenzione
• Costi di manodopera esterna
• Costi di materiali e parti di ricambio Costi propri indiretti:
• Costi del personale interno indiretto (responsabile manutenzione, capisquadra, magazzino ricambi)
• Costi dei servizi tecnici ed attrezzature
• Costi di immobilizzo dei materiali di ricambio
• Costi dei servizi ausiliari (sistema informativo di gestione della manutenzione)
Costi indotti:
• Mancata produzione per indisponibilità delle macchine/impianti
• Mancata Qualità (a causa di scarti conseguenti al guasto o per ridotta capacità delle macchine)
• Inefficienza del servizio (ritardo nei tempi di consegna)
• Degrado degli impianti
• Scorta del magazzino ricambi
• Costi di energia
• Costi di mancata sicurezza
I costi propri diretti possono essere ridotti attuando un miglior controllo degli interventi standard: a titolo di esempio, mediante un’analisi storica sulle tipologie dei guasti accaduti, è possibile definire una serie di interventi di routine per i quali siano definibili nel dettaglio le modalità operative, le tempistiche, le attrezzature, la quantità e le specializzazioni del personale.
I costi propri indiretti, invece, possono essere ridotti solo attuando una politica preventiva: svincolarsi dal rischio di guasto improvviso costituisce l’obiettivo finale di una moderna manutenzione, che ha tre scopi principali:
1. riparare i guasti;
2. impedire la loro insorgenza;
3. migliorare le prestazioni degli impianti.
Prima di valutare quale politica manutentiva intraprendere, è importante avere ben chiaro il panorama dei costi connessi alla manutenzione. Si può fare riferimento al seguente schema;
The Industrial Internet of Things (IIoT) is defined as industrial networks that take data from sensors and intelligent devices and uses this data to drive Artificial Intelligence (AI) and predictive analytics. A typical application of this would be to deliver predictive maintenance for manufacturing equipment. This would drive minimum downtime for that equipment and increase OEE (Overall Equipment Efficiency). Ultimately reducing manufacturing costs to an optimum level, without compromising quality and safety.
What is IIoT?
Quando si manifesta un guasto, per ridurre i costi di manutenzione degli impianti industriali è fondamentale agire sulle tempistiche: un parametro importante a questo proposito è il MTTR (Mean Time To Restore) che quantifica il tempo medio di ripristino dell’impianto. Questo indice, detto anche “tempo medio di recupero”, esprime il tempo di ripristino del sistema, ossia l’intervallo di inattività a causa di un guasto.
È facile comprendere che quanto meglio è progettata una macchina in relazione alla manutenzione, tanto più piccolo sarà l’MTTR, che normalmente è espresso in ore.
Altro indicatore importante è il MTTF (Mean Time To Failure) che definisce il tempo medio di insorgenza di un guasto.
Con MTTF e MTTR è possibile anche definire il MTBF (Mean Time Between Failure) che rappresenta il tempo medio che intercorre tra un guasto ed il successivo.
TIME BETWEEN FAILURE
TIME TO REPAIR TIME TO FAILURE
Come tutti i processi, anche per la manutenzione i processi decisionali devono essere conseguenza di una profonda analisi dei dati, pertanto il primo step da seguire è organizzare una raccolta dati che soddisfi i requisiti di significatività del processo (quindi numericamente significativa per rappresentare la complessità del processo) e di rappresentatività (ovvero che permettano una corretta interpretazione del processo).
Una volta definito il sistema di raccolta dati ed effettuata la fotografia della situazione attuale, è possibile definire il processo di manutenzione che si vuole installare.
Il panorama di politiche manutentive e di tecniche operative (termografia, vibrazionale, tecniche non distruttive) è vastissimo e consolidato, ma ancora oggi qualcosa non convince le aziende a puntare sulla manutenzione, a investire in essa e non a subirne i costi. Sono essenzialmente due le motivazioni di questo atteggiamento:
• COSTI CERTI – BENEFICI INCERTI
• FALSA PERCEZIONE DEL DANNO DOVUTO AL GUASTO
Il Physical Asset Management, una disciplina che unisce aspetti economici e manutentivi dell’asset, insiste proprio sulla conoscenza e gestione ottimale di quanto esposto nelle precedenti due motivazioni.
Un apporto di buon auspicio alla manutenzione del futuro prossimo deriva dall’Industry 4.0. Infatti col suo approccio sistematico alla raccolta ed elaborazione dei dati riguardanti i processi industriali, concorre a dissolvere la carente valutazione del danno prodotto dal guasto e al tempo stesso permette di disporre di maggiori informazioni dello stato di funzionamento dei macchinari aiutando a prevederne la transizione verso lo stato di guasto con congruo anticipo e precisione.
La spinta verso la “manutenzione 4.0”, che deriva dalle nuove impostazioni della Industry 4.0, potrà contribuire in modo decisivo a far comprendere il fondamentale ruolo positivo della manutenzione.
Realizzare un programma di manutenzione, sia programmata che preventiva, comporta un costo certo: fermo macchina, manodopera, ricambi, prestazioni esterne, noleggio di attrezzature; costo che si sostiene per prevenire un guasto di cui non si ha certezza dell’accadimento e tantomeno del momento in cui esso dovrebbe avvenire. Da qui la tentazione di dilazionare le tempistiche del programma preventivo.
Spesso non si ha consapevolezza delle perdite causate da un guasto di una macchina in termini di fatturato o margine operativo per ogni ora di fermata. Le risposte a questo quesito sono di conseguenza elusive, vaghe, generiche. Ne deriva che il guasto e quindi la manutenzione, non è ponderato nella sua completezza, ci si limita a computare i costi attribuibili all’intervento manutentivo riparatore e non a quello di mancato fatturato o di maggior costo di produzione per recuperare (magari in straordinario) il fatturato perso.
Politiche di manutenzione
Non esiste il sistema di manutenzione ideale. In funzione dei dati e delle scelte strategiche è possibile scegliere tra i seguenti sistemi di manutenzione:
• Manutenzione correttiva o a guasto
• Manutenzione preventiva ciclica
• Manutenzione preventiva su condizione o predittiva
• Manutenzione a progetto di miglioramento
In aggiunta alle suddette modalità di gestione della manutenzione, le aziende di successo che seguono il sistema Lean Manufacturing della Toyota o la WCM, inseriscono nel proprio processo la TPM (Total Productive Maintenance).
La TPM ha come intento principale quello di superare le classiche divisioni tradizionali fra manutenzione e produzione per ottenere un sistema integrato di manutenzione attraverso il decentramento di responsabilità dalla manutenzione alla produzione.
Agli operatori vengono affidate alcune semplici attività abbinate alla raccolta strutturata di informazioni sul funzionamento degli impianti. Questa attribuzione di responsabilità deriva dal fatto che sono per primi gli operatori a conoscere più di tutti lo stato di salute delle macchine, poiché trascorrono con queste ultime molte ore al giorno e gran parte dell’anno.
Il personale di produzione, il più indicato ad individuare l’insorgere di anomalie nelle attrezzature, si incarica di alcune funzioni semplici di manutenzione, ed è coinvolto nella ricerca del miglioramento della disponibilità effettiva delle macchine.
Nella scelta del sistema di gestione della manutenzione è necessario svincolarsi dalle proprie convinzioni ma lasciarsi guidare unicamente dai dati. L’esperienza dice che i dati suggeriscono che il miglior sistema di manutenzione è un mix. Alcune macchine/impianti verranno gestiti a guasto, altre/i con una manutenzione ciclica, altre/i ancora con una manutenzione predittiva.
Quello che invece si raccomanda sempre ed ovunque è la TPM.
Al primo livello decisionale relativamente alla scelta della politica manutentiva da implementare in un’azienda c’è la valutazione dei guasti e più specificatamente la frequenza e la gravità dei guasti.
MANUTENZIONE CORRETTIVA MANUTENZIONE PREVENTIVA CICLICA MANUTENZIONE PREVENTIVA SU
CONDIZIONE /PREDITTIVA MODIFICHE DI PROGETTO O MIGLIORAMENTO
Gr avità dei guasti
Frequenza dei guasti
| 7 La gravità deve essere valutata considerando tutti
gli effetti conseguenti al determinato guasto, quali per esempio impatto sulla sicurezza degli uomini e delle infrastrutture, impatto economico diretto sulla macchina/impianto, tempi di interruzione del servizio, impatto sulla continuità produttiva, impatto sui clienti, costi e difficoltà di reperimento dei ricambi, ecc.
In particolare, si tratta di definire:
• Su quali macchine/impianti è corretto operare con interventi di riparazione solo a seguito di un guasto;
• Su quali macchine/impianti è invece più opportuno prevenire i guasti effettuando interventi preventivi di manutenzione;
• Per quali entità e attività di manutenzione è opportuno impegnarsi nella ricerca di soluzioni di miglioramento della situazione esistente.
La progettazione delle politiche di manutenzione significa quindi decidere in anticipo le modalità di effettuazione delle attività di manutenzione che dovranno essere svolte sulle entità. In tal modo, esse non
saranno frutto di una mera casualità, ma conseguenze di scelte razionali e coscienti derivanti da tali politiche.
Questa presa di coscienza risulta dalla capacità di rispondere ad una serie di domande strategiche:
• qual è il comportamento a guasto di un’entità e qual è la più appropriata forma di manutenzione da adottare per controllarla, tenendo conto delle eventuali possibilità di ispezionare/monitorare il funzionamento dell’entità;
• qual è il confronto tra il costo della manutenzione fatta a seguito del guasto ed il costo ottenibile con l’anticipo del guasto;
• quali sono i costi ed i benefici derivanti dall’introduzione di possibili miglioramenti del modus operandi della manutenzione.
Le possibili politiche di gestione della manutenzione come si è visto finora, presentano punti di forza e punti di debolezza a conferma che all’interno di un’azienda una sola politica non necessariamente risulta essere la migliore dal punto di vista costi/benefici. Vediamoli nello specifico:
Manutenzione correttiva
Punti di debolezza:
• nessun preavviso di guasto e conseguenti problemi di sicurezza, interruzione di servizio e mancata produzione;
• non permette l’utilizzo ottimale delle squadre di manutenzione, spesso inutilizzate in attesa di guasti o insufficienti a sostenere la contemporaneità di più guasti.
• magazzino ricambi sovradimensionato per rispondere alla necessità di proteggersi dall’accidentalità di accadimento del guasto.
È la classica manutenzione a guasto. Nessun tipo di pianificazione ne’ di prevenzione. Si interviene sulla macchina nel momento in cui si presenta un guasto.
Punti di forza:
• bassi costi se correttamente applicata;
• non richiede strutture organizzative e pianificazioni particolarmente complesse.
La manutenzione preventiva ciclica consiste in interventi effettuati, con periodicità fissa. L’obiettivo principale di questo approccio consiste nell’evitare per quanto possibile l’insorgenza del guasto e preservare in buone condizioni gli impianti durante la loro vita operativa.
Si tratta per lo più di interventi prescritti dalle norme di sicurezza, ai quali si aggiungono interventi di pulizia, lubrificazione, regolazioni.
Manutenzione preventiva ciclica
PUNTI DI FORZA:
• riduzione dei guasti;
• miglior utilizzo delle squadre di manutenzione;
• ottimizzazione delle scorte di materiali;
• Riduzione dei costi delle perdite di funzionalità a seguito di guasti accidentali in entità critiche;
• riduzione dei tempi di fermo impianto rispetto alla manutenzione correttiva.
PUNTI DI DEBOLEZZA:
• aumento delle attività e dei costi diretti di manutenzione (programmazione di manutenzioni potenzialmente non necessarie);
• applicabile solo per problemi legati all’invecchiamento degli impianti;
• a volte può indurre essa stessa dei guasti (mortalità infantile).
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Manutenzione predittiva
PUNTI DI FORZA:
• aumento della disponibilità dell’impianto;
• migliore gestione del magazzino ricambi;
• aumento della vita utile dei componenti;
• alcune forme di ispezione possono essere eseguite a bassissimo costo;
• permette di fermare gli impianti prima di un blocco (migliore sicurezza sia in esercizio sia in manutenzione);
• consente di analizzare le cause di guasto;
• miglioramento del controllo della disponibilità e sicurezza dei macchinari.
PUNTI DI DEBOLEZZA:
• molte delle tecniche diagnostiche richiedono attrezzature specialistiche e training con conseguenti costi d’investimento;
• è necessario un certo periodo di tempo per sviluppare trend, valutare le condizioni delle macchine ed individuare le relative soglie di allarme.
Se la manutenzione correttiva interviene dopo che è insorto un guasto e la manutenzione preventiva sostituisce un componente prima che si guasti, indipendentemente dal fatto che potrebbe non guastarsi affatto, la manutenzione predittiva rappresenta un compromesso tra le due. Infatti attraverso un sistema di opportuni sensori si riesce a monitorare la macchina o parti di essa ed identificare attraverso l’analisi dei segnali un elemento che rappresenta un cambiamento di stato imputabile all’insorgenza di situazioni che porteranno ad un guasto imminente. A questo punto si interviene a sostituire il componente a rischio. Tra le tecniche di diagnosi normalmente utilizzate si ricordano: analisi vibrazionale, termografia, raggi X, liquidi penetranti, ultrasuoni, controlli dei lubrificanti, endoscopia.
| 9
È un’attività che prevede la modifica ed il miglioramento delle macchine attraverso lo studio delle performance e analisi di FMEA (Failure Mode and Effect Analysis).
PUNTI DI FORZA:
• alcune azioni possono essere intraprese con bassi costi ed alta efficacia;
• problemi ricorrenti possono essere definitivamente rimossi.
Manutenzione a progetto di miglioramento
Tipo di guasto
Critico per la sicurezza?
Critico per la Produzione?
Esiste manutenzione predittiva economica?
MANUTENZIONE CORRETTIVA
NO
NO
NO
È soggetto a norma che richiede manutenzione
Esiste un evento che causa un aumento del
tasso di guasto
Esiste un segnale debole che segnala
il guasto
Il segnale è affidalbile?
È possibile agire prima che si manifesti il guasto?
Il rapporto costo/ beneficio è favorevole?
MANUTENZIONE PREDITTIVA NO
MANUTENZIONE PREVENTIVA CORRETTIVA SI
SI SI
SI
NO NO SI
NO
SI
NO
NO
SI
SI SI
| 11 PUNTI DI DEBOLEZZA:
• le cause primarie di guasti possono essere di difficile individuazione;
• vaste azioni di riprogettazione possono essere molto costose con lunghi periodi di fermo macchina;
• i risultati previsti non sono sempre raggiunti;
• vengono introdotte nuove apparecchiature e quindi nuove possibilità di guasto.
Data la complessità del tema e la specificità delle situazioni, risulta evidente che non sia possibile definire un modello standard valido per qualsiasi contesto aziendale. È necessario fare un progetto ad hoc, tuttavia una buona base di partenza può essere fornita dal seguente schema:
Tipo di guasto
Critico per la sicurezza?
Critico per la Produzione?
Esiste manutenzione predittiva economica?
MANUTENZIONE CORRETTIVA
NO
NO
NO
È soggetto a norma che richiede manutenzione
Esiste un evento che causa un aumento del
tasso di guasto
Esiste un segnale debole che segnala
il guasto
Il segnale è affidalbile?
È possibile agire prima che si manifesti il guasto?
Il rapporto costo/
beneficio è favorevole?
MANUTENZIONE PREDITTIVA NO
MANUTENZIONE PREVENTIVA CORRETTIVA SI
SI SI
SI
NO NO SI
NO
SI
NO
NO
SI
SI SI
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Fondata nel 1992, Expense Reduction Analysts è una delle principali società di consulenza al mondo.
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