|
La RCM trova le proprie radici nei primi anni ‘60 grazie ad un approccio
iniziale della aviazione civile nordamericana. Un primo documento di
riformulazione delle strategie manutentive si ha nel 1968 con l’ATA MSG-1
Maintenance Steering Group (sviluppato per il Boeing 747), cui segue una
seconda release il NSG-2 del 1970. A questo approccio si interessa anche
l’US Department of Defense ed è così che viene pubblicato nel 1978 un
documento dal titolo Reliability Centered Maintenance (RCM); esso
costituirà la base sostanziale del successivo MSG-3 che verrà promulgato
nel 1980.
E’ ormai in gran parte provato che l’introduzione di una analisi RCM
porta, a parità di costi, ad un sensibile aumento di disponibilità della
macchina o dell’impianto e pertanto questo approccio è divenuto
sistematico nell’ambito aeronautico, ma anche in quello di sistemi
complessi come impianti nucleari, impianti off-shore, etc. RCM è un
processo analitico usato per determinare i requisiti della Manutenzione
Preventiva di un certo asset all’interno del suo ambiente operativo.
Uno dei punti fondamentali che è bene evidenziare riguarda il fatto che
l’impostazione su cui si basa una analisi RCM è di tipo condition-based,
ciò significa che le tipologie di interventi e gli intervalli manutentivi,
sono stabiliti in funzione della effettiva criticità delle parti,
ottimizzando la disponibilità a parità di costi. Altro aspetto basilare
sta nel fatto che il massimo effetto, o meglio la massima efficacia di un
approccio RCM deriva dalla integrazione fra progettazione e manutenzione.
Normativa di riferimento
Ad oggi si sono individuate tre principali fonti normative che sono state
prese in considerazione come riferimento per la pianificazione e
definizione dell’attività di ricerca:
INTERNATIONAL STANDARD CEI IEC 60300-3-11 (Edizione del Marzo 1999): sono
fornite molte delle definizioni di oggetti, attività e procedure che
vengono considerate nella esecuzione di una analisi RCM di una macchina o
di un impianto, qualunque sia la sua complessità. Questa norma rimanda ad
altre: IEC 60050 (191) del 1990, IEC 60300-3-9 del 1995, IEC 60706-4 del
1992, IEC 60812 del 1985;
MIL-STD del Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti d’America: si
tratta di molte normative fra cui MIL-HDBK 2173 (AS) “Handbook for
Reliability-Centered Maintenance requirements for naval aircraft, weapons
systems and support equipment” (al suo interno sono fornite le definizioni
principali, che sono peraltro in buon accordo con le norme IEC e sono
presentati anche alcuni diagrammi decisionali da considerare per eseguire
una RCM). Anche questa norma rimanda ad altre: MIL-M-23618 “Preparation of
Manual, Technical and Periodic Maintenance Requirements”, MIL-STD-721,
MIL-STD-1388, MIL-STD-1390, MIL-M-28787/438 (notice 1) dell’aprile 1998.
Un’altra norma di riferimento principale è la MIL-STD-1629 “Procedures for
performing a Failure Mode, Effects and Criticality Analysis”; è stata
anche considerata la norma MIL-HDBK-217 “Reliability Prediction of
Electronic Equipment”.
Esistono anche le norme del NAVAL AIR SYSTEM –
Department of the Navy (esse sono non del tutto disgiunte dalle MIL STD,
anzi in qualche modo ne fanno parte); in particolare sono da citare la
NAVAIRINST 4790.20A AIR-3.2 del maggio 1999, e la NAVAIR 00-25-403
“Guidelines for the Naval Aviation Reliability-Centered Maintenance
Process”.
Nell’ambito dell’analisi RBD, vicina e collegata a quella RCM,
le norme da considerate sono la DI-RELI-81496 “Reliability block diagrams
and mathematical models report” e la DI-MNTY-80994. Non dimentichiamo poi
le linee guida presenti nei Technical Reports della US Army Corps of
Engineers – Construction Engineering Research Laboratory (CERL);
Norme UNI: UNI 10146 “Criteri per la formulazione di un contratto per la
fornitura di servizi finalizzati alla manutenzione”, UNI 10685 “Criteri
per la formulazione di un contratto basato sui risultati (“global service”),
UNI 10584 “Sistema informativo di manutenzione”, UNI 10145 “Definizione
dei fattori di valutazione delle imprese fornitrici di servizi di
manutenzione”, UNI 10224 “Principi fondamentali della funzione
manutenzione”, UNI 10147 “Manutenzione – Terminologia”, UNI 9910, UNI
10388, UNI 10366, UNI 10144.
Sono state considerate anche le linee guida
presenti nel RCM-MAP/lgs.
Sviluppo di una metodologia di analisi RCM
RCM è un processo usato per determinare le attività manutentive dei vari
beni all’interno del loro ambiente operativo. La possibilità di scelta
dei vari obiettivi manutentivi, che vengono definiti nella politica di
manutenzione e che costituiscono di fatto i risultati di una metodologia
RCM, possono derivare soltanto da una conoscenza del sistema (macchina o
impianto).
Per impostare una analisi RCM è prioritario individuare il livello di
dettaglio di un sistema, poiché anche gli obiettivi che saranno individuati
nella politica manutentiva, saranno riferiti a quello stesso livello.
La
scelta deve essere fatta sulla base di alcune considerazioni:
è fondamentale basarsi sui “livelli di intervento” ad esempio nell’analisi
di un gruppo idraulico, facente parte di un sistema molto articolato e
complesso, non sarà né necessario e neppure opportuno arrivare a capire le
cause di guasto interne ad una valvola che ha un ruolo riconosciuto come
del tutto secondario nel funzionamento del gruppo, e che viene di norma
sostituita in caso di malfunzionamento; potrebbe apparire utile usare un maggiore dettaglio
per i sistemi che sono ritenuti a priori più importanti ed essere più
approssimativi per altri.
Questo tipo di approccio, può però avere molte
controindicazioni, anche se apparentemente può sembrare funzionale;
infatti può accadere che ai sistemi ritenuti come “minori”, all’interno
del sistema complesso, siano associate delle funzioni che invece si
rivelano a posteriori primarie; quando si esegue una RCM di un impianto
costituito da molte macchine e gruppi, non è improbabile che alcuni
aspetti del suo funzionamento sfuggano anche ai più esperti. Da quanto
detto deriva un concetto fondamentale di questo tipo di analisi e cioè
essa deve essere condotta da un team di tecnici ed operatori, in cui si
combinano due funzioni aziendali che sono la manutenzione e la
progettazione.
In figura 1, è riportato in qualche modo lo schema conoscitivo che
consente di eseguire una analisi RCM.
Per ogni asset del sistema complesso (come detto il livello di
dettaglio
deve essere scelto opportunamente), si individuano
-
funzioni e prestazioni standard: si definiscono le
funzioni di ogni asset e se ne individuano le prestazioni standard in
modo da riuscire a capire rapidamente quando si sta verificando un
allontanamento da tali prestazioni;
- guasti funzionali: per ogni funzione è possibile in generale
determinare un certo numero di guasti funzionali e cioè incapacità
dell’asset a compiere le proprie prestazioni standard;
- modi di guasto: un guasto funzionale può verificarsi in seguito ad un
certo numero di cause, conoscendo le quali risulta più facile
individuare cosa fare per evitare i guasti; nel fare questo, si deve
però ricordarsi di non scendere troppo in dettaglio se questo non è
necessario, al fine di evitare inutili sprechi di tempo (è preferibile
cercare la/e cause alla radice dell'anomalia);
- effetti del guasto: ad ogni modo di guasto si possono associare più
effetti e cioè cosa potrebbe accadere se il modo di guasto considerato
si verificasse.
Queste informazioni hanno varie fonti possibili
- operatori, personale di macchina, tecnici che sono spesso
a contatto con il sistema analizzato;
-
produttore o rivenditore del sistema (uno stesso asset può avere
comportamenti differenti al variare della configurazione all’interno
della quale esso è chiamato ad operare);
- ltri utilizzatori dello stesso sistema o comunque assimilabile;
-
anagrafico degli eventi;
-
librerie.
Tipologie di conseguenze
E’ doveroso fare una precisazione, una analisi RCM è fatta certo per
considerare gli aspetti tecnici dei guasti funzionali, ma soprattutto per
evitarne o almeno ridurne le conseguenze, di qualunque natura esse siano
ed è comunque possibile fare una classificazione delle tipologie di
conseguenze possibili:
conseguenze associate ad un guasto nascosto.
I guasti nascosti (associati
a funzioni nascoste) non hanno un impatto diretto, ma espongono a
possibili guasti multipli ai quali possono essere associate spesso delle
conseguenze catastrofiche. L’obiettivo di un piano di manutenzione,
relativamente ai guasti nascosti, è quello di prevenire e ridurre la
probabilità di guasti multipli con un impiego di risorse che risulti
commisurato alle conseguenze di tali guasti. E’ stato provato che in
sistemi complessi, i guasti nascosti costituiscono circa il 50% di tutta
la casistica (questi sono spesso legati ai dispositivi di protezione delle
funzioni).
Nella filosofia metodologica RCM grande importanza è data a
questa categoria di conseguenze attraverso tre passi fondamentali che sono
il loro riconoscimento, la assegnazione di un alto grado di priorità ed
infine l’adozione di un approccio semplice e pratico nell’esecuzione delle
attività di manutenzione;
-
conseguenze sulla sicurezza e sull’ambiente: principio fondamentale della
RCM è quello di ridurre al minimo o se possibile eliminare del tutto le
possibili cause di guasti funzionali a cui è associato questo tipo di
conseguenze, e tutto questo va fatto indipendentemente dalla convenienza
-
conseguenze operative: si verificano quando un guasto si ripercuote
negativamente sulla produzione (quantità, qualità, servizio al cliente,
costi operativi aggiuntivi ai costi di riparazione). In questo caso è
possibile e necessario fare una quantificazione economica delle
conseguenze da cui risulta un scala di priorità di intervento; per
prevenire tali conseguenze dovrò spendere meno del costo delle conseguenze
stesse (da ciò risulta evidente come la attendibilità della valutazione
economica delle conseguenze sia fondamentale);
-
conseguenze non operative: queste conseguenze hanno riflesso soltanto sui
costi diretti di riparazione, in quanto ad esse non sono associati costi
impliciti.
I dispositivi di protezione
Questa categoria di componenti sempre presente all’interno di un sistema
più o meno complesso ha alcune funzioni:
- segnalare condizioni di malfunzionamento (segnali
acustici, luci di emergenza, etc.);
- spengere l’equipaggiamento in occasione di un guasto;
- eliminare o rilevare condizioni anormali conseguenti ad un guasto
prima che le conseguenze diventino ancora più severe;
- sostituire una funzione fallita;
- prevenire situazioni a rischio.
La funzione protetta ed il dispositivo
possono assumere ciascuno due stati possibili (funziona, non-funziona), e
quindi dalla loro combinazione scaturiscono 4 situazioni. Possiamo
affermare che nel caso di dispositivi di protezione, il guasto funzionale
si verifica soltanto se la funzione protetta si guasta mentre il
dispositivo di protezione è guasto.
Da ciò risulta evidente che la probabilità di accadimento PMF di un guasto
multiplo in un certo arco di tempo T è data dal prodotto fra la
probabilità di guasto nello stesso periodo della funzione protetta PPF e
il downtime medio del dispositivo di protezione. I due fattori
moltiplicativi e di conseguenza PMF, possono essere modificati attraverso
delle opportune attività manutentive; la prestazione standard di una
funzione nascosta può essere vista come la sua capacità di ridurre il
rischio di un guasto multiplo ad un valore ritenuto accettabile (ciò dovrà
essere stabilito a seconda delle conseguenze associate).
Task manutentivi
E’ possibile fare una classificazione delle tipologie di intervento fra le
quali poter scegliere nella determinazione di una politica manutentiva.
1. Age related tasks:
-
tasks di ripristino prefissati: si tratta di eseguire delle operazioni di
recupero e ripristino del sistema con cadenza temporale prefissata,
indipendentemente dalle condizioni in cui si trova l’asset sottoposto a
task; tali interventi saranno di regola eseguiti prima del limite di vita
dell’asset. La frequenza con cui questo tipo di task viene eseguito
dipende in primo luogo dall’età a cui l’asset manifesta un rapido
incremento della sua probabilità condizionata di guasto. Questo task è
utilizzabile in corrispondenza di asset che mostrano un comportamento del
tipo ora indicato, ed inoltre il valore di vita individuata come limite
vale per quasi tutti i componenti. L’esecuzione del task deve consentire
un ripristino della resistenza a guasto su valori pari a quelli iniziali (good
as new);
-
tasks di sostituzione prefissati: un certo asset viene sostituito con uno
nuovo a cadenza temporale prefissata, e quindi indipendentemente dallo
stato dell’asset che è sottoposto a task. Naturalmente questa attività
deve consentire un ripristino dei valori di resistenza al guasto. Anche
in questo caso come nel precedente, la frequenza con la quale questi
interventi devono essere eseguiti, dipenderà dal valore di vita limite. Vale quanto detto in precedenza circa le caratteristiche degli
asset su cui risulti convenientemente vantaggioso eseguire questo tipo di
task.
2. Not Age related tasks:
-
tasks su condizione prefissati: prima di tutto consideriamo un guasto
potenziale, cioè una condizione fisica dell’asset la quale indica
chiaramente che un guasto funzionale sta per accadere o sta già accadendo.
In base a certe condizioni prefissate (on condition), è possibile
identificare un guasto funzionale potenziale e prevenirne l’accadimento
e/o contenerne gli effetti associati. La frequenza di questo tipo di task
può essere determinata conoscendo l’intervallo temporale P-F, e cioè quel
periodo di tempo che intercorre fra la condizione di guasto potenziale (P)
e la condizione di guasto funzionale vero e proprio (F); da ciò risulta
che la frequenza con cui questo tipo di task deve essere eseguita dovrà
essere tale che il periodo che intercorre fra un task ed il successivo è
minore del periodo P-F (la frequenza di task deve risultare funzionale, ma
anche nel caso di conseguenze operative, economicamente conveniente). Le
principali tecniche on condition sono: tecnica di monitoraggio della
condizione di guasto potenziale, tecniche basate su variazioni nella
qualità del prodotto da cui poter prevedere un guasto, tecniche di
monitoraggio dei parametri operativi, tecniche di ispezione basate sulle
capacità umane.
3. Default actions:
tasks di ricerca guasto prefissati: nei casi in cui non sia possibile
individuare un task di tipo preventivo (1 e 2) l’azione da compiere è
determinata in funzione delle conseguenze del guasto funzionale; in
particolare nel caso in cui non sia possibile trovare un task preventivo
capace di ridurre sufficientemente il rischio di guasti multipli associato
a funzioni nascoste, si esegue un task di ricerca del guasto ad intervalli
temporali prefissati. La frequenza con cui tali ricerche devono essere
fatte deve essere determinata caso per caso; è ovvio che quanto maggiore
sarà la frequenza di controllo tanto maggiore risulterà la probabilità di
individuare un guasto nascosto e quindi maggiore sarà la disponibilità (A)
del sistema (si può anzi affermare che questo tipo di task sarà
tecnicamente conveniente se esso assicurerà una valore opportuno della
disponibilità della funzione nascosta). Si può osservare che esiste uno
stretto legame fra la frequenza con cui questi tasks sono eseguiti e il
MTBF di sistema;
nessun task manutentivo prefissato: nel caso di guasti evidenti, senza
effetti sulla sicurezza o sull’ambiente, per i quali non sia possibile
trovare un task preventivo economicamente conveniente, viene scelto di non
eseguire alcun task, poiché in questi casi gli assets sono lasciati in
servizio fino a quando non accade un guasto;
riprogettazione: ciò significa revisione e correzione del sistema, non
soltanto da un punto di vista strutturale-funzionale, ma anche gestionale
(processi e procedure di impiego). Anche questo task rientra fra quelli
per i quali non è possibile individuare un task preventivo. La
riprogettazione risulterà obbligatoria nel caso in cui i guasti funzionali
abbiano conseguenze sulla sicurezza e sull’ambiente, mentre negli altri
casi si dovrà di volta in volta fare una valutazione della convenienza
tecnico-economica. In particolare, nel caso di guasti nascosti il rischio
di guasti multipli può essere ridotto attraverso le seguenti modifiche al
sistema: utilizzo di un dispositivo ulteriore per rendere evidente una
funzione nascosta, sostituzione di una funzione nascosta con una evidente,
sostituzione del dispositivo associato alla funzione nascosta con uno più
affidabile, utilizzo di dispositivi di riserva;
lubrificazione: si tratta di un task di validità abbastanza diffusa.
E’ possibile descrivere il processo decisionale dei tasks attraverso il
diagramma a blocchi della figura 2.
Vantaggi
associati ad una metodologia RCM
Da questo processo conoscitivo, possono derivare alcuni vantaggi:
maggiore sicurezza e rispetto ambientale: secondo la RCM, è necessario
prima di tutto ridurre al massimo o se possibile eliminare del tutto le
possibili cause di guasto a cui potrebbero essere associati impatti
sull’ambiente o sulla vita umana;
miglioramento nelle prestazioni: fra gli obiettivi della RCM c’è quello di
individuare i tasks e le regole manutentive più adatte ad ogni situazione;
creazione di un database per la manutenzione: attraverso questa
metodologia è possibile acquisire molte informazioni sul sistema che
stiamo considerando, esse, oltre a consentire una migliore conoscenza del
sistema stesso, possono costituire una banca dati a cui poter accedere
facilmente e che deve essere conservata come archivio storico;
maggiore efficacia ed efficienza economica della manutenzione: l’analisi
di criticità che è associata alla RCM, consente di individuare le parti
più importanti che fanno parte del sistema, ottimizzando l’utilizzo delle
risorse;
maggiore vita utile dei componenti più costosi: attraverso sistemi di
controllo e ad interventi di tipo on-condition, si riesce a gestire meglio
la manutenzione dei componenti;
maggiore motivazione personale: nella metodologia RCM gli operatori di
macchina, i tecnici progettisti, i tecnici della manutenzione, insomma
tutti i soggetti che sono presenti nel ciclo di vita di un impianto hanno
un ruolo nella gestione manutentiva. |
