Strumenti per un'analisi predittiva ai fini di una manutenzione efficace. SPS IPC Drives Italia 2014 - Ing. Alessio Forafò Panasonic Electric ...

Strumenti per un’analisi predittiva ai fini di una
manutenzione efficace.
SPS IPC Drives Italia 2014
Ing. Alessio Forafò
Panasonic Electric Works Italia

Ciclo di vita della macchina
Il ciclo di vita di una macchina, specialmente nei periodi di crisi come quello
che stiamo vivendo, assume un ruolo sempre più importante nei bilanci
aziendali. Ecco quindi che concetti come manutenzione, prevenzione
guasti, ecc. vanno considerati e analizzati fin dalla progettazione della
macchina.
Guasti
L’insorgere di un guasto può portare a ingenti sperperi di denaro.
Oltre al danno economico per la sostituzione del componente danneggiato si
hanno una serie di costi indiretti quali:
     - Mancata produzione/erogazione del servizio;
     - Scarsa qualità del prodotto;
     - Riduzione dei volumi di produzione;
     - Ritardo nelle consegne;
     -…

Manutenzione delle macchine   21.04.2014

Guasti infantili  solitamente si possono eliminare mediante il processo di
rodaggio.
Guasti per usura  si verificano se l’apparato non è sottoposto a perfetta
manutenzione.
Guasti casuali  si verificano ad intervalli casuali in maniera improvvisa del
tutto inaspettata.

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Manutenzione
La manutenzione può essere fatta in diverse modalità ma il suo obiettivo è
quello di massimizzare la vita utile della macchina con il minimo costo globale;
ciò si traduce nella riduzione della durata e della frequenza dei guasti.

Manutenzione su condizione (Condition Based Managment, CBM), che
costituisce un’alternativa rispetto alla programmazione degli interventi a
determinate scadenze temporali, essendo dinamicamente legata alla
conoscenza dello stato attuale del sistema.
 Si procede sempre, ma solo quando necessario

Per fare ciò occorre predisporre di diverse tecnologie:
- Per il monitoraggio dello stato della macchina e delle condizioni ambientali
  in cui lavora;
- Per l’elaborazione dei segnali ricevuti;
- Per l’Information and Communication Technology (ICT), ossia la
  remotizzazione dei dati, il tele-controllo e la tele-manutenzione.

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Monitoraggio dei fattori critici
MTTF (Mean Time To Failure)
Tempo medio di funzionamento prima che si verifichi un guasto.
Per i componenti elettromeccanici, idraulici e meccanici soggetti ad usura (es.
relè ed elettrovalvole) il tasso di guasto aumenta con il numero di cicli lavorati.
 Scegliere componenti con MTTF/B10 elevato

Temperatura di esercizio
Innalzamenti o abbassamenti della temperatura di esercizio per cui è stata
progettata la macchina portano ad un repentino degrado dei componenti
costituenti la macchina stessa.
  Installare opportuni trasduttori di
   temperatura: termocoppie, PT100, NTC e
   PTC, per monitorare la temperatura di
   esercizio.
  Integrare questi segnali a bordo del PLC e
   tramite opportune funzioni di regolazione
   della temperatura (PID) agire sui sistemi di
   riscaldamento e/o condizionamento.
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Monitoraggio dei fattori critici
Pressione
Nel caso di macchine pneumatiche o oleodinamiche occorre monitorare la
pressione di esercizio.
 Installare opportuni sensori di pressione, preferibilmente con uscita
analogica, per monitorare le pressioni della macchina in funzione del ciclo di
lavoro.

Qualità dell’energia elettrica
La presenza di sovratensioni, sbilanciamento
tra le fasi, armoniche, ecc... possono
provocare un deterioramento repentino dei
componenti presenti sulla macchina.
 Installare analizzatori di rete per
    monitorare la qualità dell’energia fornita
    alla macchina e i consumi dei vari
    attuatori.

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Elaborazione dei dati
I vari segnali, relativi allo stato di funzionamento della macchina, devono
essere processati da un controllore centrale (es. PLC).
L’utilizzo di bus per il trasporto dei segnali acquisiti dai vari sensori semplifica il
cablaggio della macchina e la circolazione delle informazioni verso il sistema
di elaborazione dei dati.

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Elaborazione dei dati
Il PLC deve conteggiare il
numero di manovre eseguite da
ogni attuatore e confrontare i
valori acquisiti con i dati di targa
dei vari componenti.

                                            Tramite opportuni monitor, pannelli
                                            operatore, sistemi di segnalazione
                                            (es. SMS, e-mail, ecc.) sarà possibile
                                            segnalare all’operatore l’insorgere di
                                            un guasto o la necessità di effettuare
                                            una manutenzione preventiva.

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Elaborazione dei dati
Il logging di tutte le operazioni eseguite dalla macchina e delle varie anomalie
riscontrate riducono i tempi di intervento nel caso di guasti o malfunzionamenti.

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Information and Communications Technology (ICT)
La continua evoluzione dell’ ICT consente di delocalizzare la manutenzione e
la gestione della macchina.
Le piccole macchine che non dispongono di un sistema di elaborazione a
bordo potranno inviare tutti dati ad un sistema di calcolo centralizzato.
                                             Ogni macchina potrà inviare i dati
                                             al sistema centralizzato via FTP o
                                             sul «cloud» via HTTP.

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Information and Communications Technology (ICT)
Grazie all’utilizzo di pagine web è
possibile monitorare l’impianto da
qualsiasi posizione ed intervenire nel
caso di guasti risolvibili senza l’intervento
di persona.

L’utilizzo di connessioni VPN e di server
remoti dislocati sul “cloud” consentono di
eseguire le operazioni di tele-
manutenzione in totale sicurezza e
senza doversi preoccupare della
tipologia del servizio internet fornito alla
macchina.

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Information and Communications Technology (ICT)
Possibilità di ripristinare il programma originale qualora vi fossero dei
problemi durante il trasferimento del progetto sul PLC.

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Manutenzione vs. Sostituzione
L’introduzione della manutenzione predittiva porta sicuramente a dei
miglioramenti nell’affidabilità della macchina, ma d’altro canto può portare ad un
rincaro del costo della macchina, in termini di hardware e organizzazione del
personale, che deve essere valutato caso per caso.
Macchine non critiche: sono quelle caratterizzate da semplicità costruttiva, da
facilità di manutenzione o marginalità di utilizzo nel contesto produttivo, per le
quali può essere sufficiente o conveniente adottare una politica di attesa del
guasto (manutenzione correttiva).
Macchine critiche: sono quelle sulle quali è necessario concentrare gli sforzi per
minimizzare guasti o fermate non previsti, perché incidono direttamente e
drasticamente su quantità e qualità del processo produttivo. Per esse è
necessario adottare tecniche preventive e, quando possibile, predittive.
Invecchiamento tecnologico: caso per caso va valutato se al termine del
periodo di vita utile della macchina vale la pena di sostituire i componenti usurati
o se è meglio sostituire l’intera macchina con una più performante e che consente
di ottenere risultati migliori con tempi e costi inferiori.
Il confine tra manutenzione e sostituzione è quindi molto labile e deve essere
valutato caso per caso in base alla tipologia di macchina e al suo utilizzo nel
contesto produttivo.
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Grazie per l’attenzione