Condition-based Maintenance: Una guida completa

Condition-based Maintenance (CBM) è una strategia di manutenzione che monitora le condizioni in tempo reale di un bene per determinare quale manutenzione deve essere eseguita.

Che cos’è la Condition-based Maintenance?

La manutenzione basata sulle condizioni (CBM) è una strategia di manutenzione che monitora le condizioni in tempo reale di un asset per determinare quale manutenzione deve essere eseguita. A differenza della manutenzione preventiva, che utilizza elementi come la manutenzione basata sul calendario o altri mezzi per determinare quando pianificare ed eseguire la manutenzione, la manutenzione basata sulle condizioni impone che la manutenzione debba essere eseguita solo quando questi indicatori in tempo reale mostrano irregolarità o segni di diminuzione delle prestazioni.

L’obiettivo della manutenzione basata sulle condizioni è monitorare continuamente le risorse per individuare un errore imminente, in modo che la manutenzione possa essere programmata in modo proattivo prima che si verifichi l’errore. L’idea è che questo monitoraggio in tempo reale darà ai team di manutenzione tempi di consegna sufficienti prima che si verifichi un guasto o che le prestazioni scendano al di sotto di un livello ottimale.

L’utilizzo di sensori e letture spot sono i modi più comuni per raccogliere dati in tempo reale per l’analisi. Ad esempio, i sensori possono essere installati su un pezzo di apparecchiatura rotante per monitorare la sua vibrazione. Nel tempo, quando i componenti in movimento si degradano e iniziano a cadere fuori allineamento, aumenta la vibrazione, che viene rilevata dai sensori. I sensori installati possono essere preimpostati per avvisare il team di manutenzione quando le vibrazioni raggiungono un limite determinato.

Mentre la manutenzione basata sulle condizioni può essere utilizzata sulla maggior parte delle apparecchiature, tale apparecchiatura deve soddisfare determinati criteri affinché CBM sia efficace. In primo luogo, ci deve essere una condizione monitorabile. In altre parole, se le prestazioni della macchina non possono essere misurate, come si può dire se c’è un cambiamento nelle prestazioni? È inoltre necessario essere in grado di vedere i cambiamenti nelle prestazioni con sufficiente anticipo, in modo che la manutenzione possa essere eseguita prima che l’asset fallisca o diminuisca la produzione.

La criticità degli asset è un altro criterio da considerare prima di utilizzare la manutenzione basata sulle condizioni. Otterrai il miglior ritorno sull’investimento (ROI) utilizzando CBM sulle risorse più critiche. Fare un’analisi di criticità per classificare quali pezzi di apparecchiature hanno maggiori probabilità di fallire e l’impatto che il guasto avrà sull’operazione è un passo fondamentale prima di eseguire la manutenzione basata sulle condizioni. È importante scalare dalle risorse più critiche verso il basso.

Infine, la manutenzione basata sulle condizioni è efficace solo quanto i processi e i sistemi utilizzati per analizzare i dati. I team di manutenzione devono essere in grado di raccogliere dati sulle prestazioni e analizzarli correttamente per prendere decisioni intelligenti e tempestive in base ai risultati.

Tipi di manutenzione basata sulle condizioni

Uno dei maggiori vantaggi della manutenzione basata sulle condizioni è che non è invasiva, il che significa che i dati in tempo reale vengono raccolti mentre la macchina è ancora in funzione senza regolare il modo in cui funziona. È possibile scegliere di raccogliere dati a determinati intervalli o continuamente attraverso cose come sensori, ispezione visiva o test pianificati. Diamo un’occhiata ad alcuni dei tipi più comuni di tecniche di monitoraggio basate sulle condizioni utilizzate in CBM.

• Analisi delle vibrazioni. L’analisi delle vibrazioni è definita come il processo per misurare i livelli e le frequenze delle vibrazioni delle macchine e utilizzare tali informazioni per analizzare lo stato delle macchine e dei loro componenti. L’analisi delle vibrazioni può aiutare a rilevare problemi come squilibrio, cedimento dei cuscinetti, scioltezza meccanica, risonanza, alberi piegati e altro ancora.

  Un semplice esempio potrebbe essere simile a questo: immagina di avere un ventilatore industriale. Si rimuove una delle pale del ventilatore e avviarlo. Come ci si potrebbe aspettare, la ventola inizia a vibrare a causa della ruota della ventola sbilanciata. Questa forza squilibrata accadrà una volta per giro del ventilatore, producendo i segnali aumentati di vibrazione. Si potrebbe anche avere una pista cuscinetto danneggiato causando un rullo cuscinetto per generare vibrazioni ogni volta che entra in contatto con la spall. Quindi, se tre rulli portanti colpiscono lo spall per giro, si vedrebbe un segnale di vibrazione tre volte la velocità di marcia della ventola.

• Termografia a infrarossi. La termografia a infrarossi è il processo di utilizzo di una termocamera per rilevare la radiazione proveniente da un oggetto, convertirla in temperatura e visualizzare un’immagine della distribuzione della temperatura in tempo reale. Spesso utilizzate con un’immagine di base per il confronto, le immagini termografiche a infrarossi possono mostrare chiaramente e facilmente quando un asset si surriscalda. La termografia ad infrarossi è utilizzata per il monitoraggio delle condizioni elettriche e meccaniche dei motori, l’ispezione dei cuscinetti e l’esame dell’isolamento refrattario, nonché per il controllo dei livelli di gas, liquidi e fanghi.

  Gli strumenti a infrarossi includono termografi a infrarossi spot, che vengono utilizzati per misurare la radiazione termica su beni difficili da raggiungere o attivi che operano in condizioni estreme; sistemi di scansione a infrarossi, che scansionano aree o oggetti più grandi su un nastro trasportatore; e termocamere a infrarossi, che misurano la temperatura in più punti su una vasta area e creano immagini termografiche bidimensionali.

• Analisi ad ultrasuoni. L’analisi ultrasonica usa il suono per identificare le risorse potenzialmente difettose rilevando i suoni ad alta frequenza e convertendoli in dati audio e digitali. I metodi di raccolta dei dati determinano i tipi di guasto rilevabile quando si tratta di ultrasuoni. È possibile avere metodi di contatto (a carico della struttura) o senza contatto (aereo). I metodi di contatto vengono generalmente utilizzati per problemi meccanici come guasti ai cuscinetti, problemi di lubrificazione, danni agli ingranaggi e cavitazione della pompa. Tutti questi difetti emettono un rumore ad alta frequenza. I metodi ultrasonici del contatto sono inoltre utili per la rilevazione dei guasti elettrici sui motori, poichè le barre sciolte o rotte del rotore possono generare un modello ad alta frequenza e ritmico. Infine, le trappole a vapore che stanno fallendo possono avere vapore che perde costantemente oltre le guarnizioni interne, causando un sonaglio, che viene raccolto con gli ultrasuoni.

  I metodi senza contatto (aerotrasportati) di misure ultrasoniche includono perdite di pressione e vuoto su sistemi a gas compresso e una serie di applicazioni elettriche. Le indagini aeree utilizzano ultrasuoni per rilevare le perdite nei sistemi a gas compresso. Quando si tratta di utilizzare ultrasuoni aerotrasportati per sistemi elettrici, i metodi ultrasonici possono rilevare l’arco e la corona quando la termografia non può.

• Analisi dell’olio. L’analisi dell’olio è un’attività di routine per analizzare la salute dell’olio, la contaminazione e l’usura della macchina. Un programma di analisi dell’olio aiuta a verificare che una macchina lubrificata funzioni come dovrebbe. L’analisi dell’olio controlla le proprietà fluide dell’olio, rispondendo a domande come sono attivi gli additivi giusti. Gli additivi sono esauriti? La viscosità è dove deve essere? L’analisi dell’olio cerca anche di vedere se ci sono contaminanti distruttivi nell’olio e, in tal caso, aiuta a restringere la probabile fonte. Infine, l’analisi dell’olio consente di analizzare la presenza di particelle prodotte da usura meccanica, corrosione o altro degrado della superficie della macchina.
• Analisi elettrica. L’analisi elettrica viene utilizzata per esaminare la qualità della potenza in ingresso delle risorse utilizzando le letture della corrente del motore da amperometri a morsetto per misurare la corrente in un circuito. Questo rende più facile per il personale di manutenzione per vedere quando un bene è sempre una quantità anomala di energia elettrica.
• Analisi della pressione. Mantenere la pressione corretta all’interno dell’apparecchiatura per far muovere correttamente fluido, gas o aria attraverso una tubazione o un tubo idraulico è vitale. L’analisi della pressione può monitorare continuamente i livelli di pressione in tempo reale e avvisare di cadute o picchi improvvisi, consentendo al personale di manutenzione di rispondere e risolvere i problemi prima che si verifichi un incidente più grave.

Passi da fare prima di implementare la manutenzione basata sulle condizioni

Come accennato in precedenza, ci sono alcune cose che puoi fare per ottenere il massimo da un piano di manutenzione basato sulle condizioni.

1. Garantiscono una solida base. La manutenzione basata sulle condizioni va di pari passo con la manutenzione centrata sull’affidabilità (RCM) perché RCM consente di identificare potenziali problemi con le risorse e determinare cosa è necessario fare per assicurarsi che tali risorse continuino a produrre alla massima capacità. Avere una solida conoscenza dei processi RCM aiuta a concentrare gli sforzi di manutenzione basati sulle condizioni dove devono essere. In effetti, gli esperti di affidabilità concordano sul fatto che uno dei maggiori problemi derivanti dall’adozione di un programma di manutenzione basato sulle condizioni è la mancanza di comprensione dei principi RCM.
2. Includere il personale interessato. Una volta stabilito che tutto il personale di manutenzione ha le competenze necessarie, includile nell’analisi di criticità. Incorporando il loro contributo li rende partecipanti attivi e dà loro l’opportunità di utilizzare i loro fondamentali RCM in modo efficace, contribuendo all’implementazione della manutenzione basata sulle condizioni. Inoltre li aiuterà a identificare, mitigare ed eliminare le modalità di guasto.
3. Eseguire analisi di criticità. Come accennato in precedenza, una valutazione della criticità garantisce l’efficacia del programma di manutenzione basato sulle condizioni. Identificare accuratamente le risorse come critiche, semi-critiche e non critiche può ridurre la manutenzione non necessaria basata sul percorso. In altre parole, il personale di manutenzione saprà quali risorse sono più critiche e può eseguire controlli su tali risorse prima o più spesso di risorse non critiche senza fare percorsi inutili in tutto l’impianto.

   L’analisi della criticità aiuta anche a determinare quali risorse trarranno maggior beneficio da tecniche di monitoraggio basate sulle condizioni come vibrazioni remote o sensori acustici che producono dati in tempo reale che possono essere analizzati da un’altra posizione. Questi beni più critici sono indicati come” cattivi attori ” o i recidivi nella vostra formazione di asset. Questi cattivi attori beneficiano maggiormente del monitoraggio continuo poiché tendono ad avere problemi frequenti. Tieni presente che, una volta completata un’analisi di criticità, non è raro scoprire che le risorse che una volta consideravi critiche non sono così critiche come pensavi in precedenza.

4. Seguito. Dopo aver terminato la valutazione della criticità, è consigliabile implementare un sistema di reporting, analisi e azioni correttive (FRACAS) per garantire che l’analisi sia corretta e che le risorse più critiche beneficino maggiormente del programma di manutenzione basato sulle condizioni.

Implementazione della manutenzione basata sulle condizioni: Esempio AIEA

Nel maggio 2007, l’Agenzia internazionale per l’energia atomica (AIEA) ha riconosciuto la necessità di iniziare a spostare le centrali nucleari da un programma di manutenzione preventiva (basato sul tempo) a un programma di manutenzione basato sulle condizioni dipendenti dalle condizioni degli impianti e dei componenti. Dopo aver riconosciuto questa necessità, l’agenzia ha sviluppato e standardizzato come implementare un programma CBM in una pubblicazione intitolata, Strategie di implementazione per la manutenzione basata sulle condizioni nelle centrali nucleari. Le strategie delineate utilizzano varie tecniche di monitoraggio delle condizioni online e offline per definire come selezionare componenti e parametri per il monitoraggio, quali tecniche di monitoraggio e diagnostica dovrebbero essere impiegate, come incorporare criteri di accettazione e altro ancora.

Gli obiettivi primari dell’AIEA per questa strategia di manutenzione basata sulle condizioni includono il miglioramento della disponibilità riducendo le interruzioni forzate; migliorare la vita delle apparecchiature diminuendo l’usura dovuta a frequenti ricostruzioni; rilevare i problemi man mano che si verificano; ridurre al minimo il potenziale di problemi nello smontaggio e nel rimontaggio; e risparmiando sui costi di manutenzione riducendo i costi di riparazione, gli straordinari e le parti in inventario.

La strategia di manutenzione basata sulle condizioni dell’AIEA consiste in una combinazione di ispezione visiva e tecniche di monitoraggio continuo su elementi come componenti di confine di pressione, strutture di contenimento, generatori a turbina principali e pompe del refrigerante del reattore. Ad esempio, ciò potrebbe comportare la diagnostica online utilizzata nel monitoraggio dell’usura dei cuscinetti assiali dei generatori a turbina. Le tecnologie di manutenzione suggerite basate sulle condizioni includono il monitoraggio delle vibrazioni, l’analisi acustica, l’analisi del motore, il test delle valvole a motore, la termografia, la tribologia e il monitoraggio dei parametri di processo, il tutto abbinato a ispezioni visive.

L’AIEA ha trovato la sfida di passare a un programma di manutenzione basato sulle condizioni non era dalla mancanza di conoscenza dei metodi tecnologici avanzati, ma piuttosto era incentrata sulla volontà di cambiare la cultura e la gestione al fine di farli a bordo. Comprendendo questa sfida, ha focalizzato il suo processo di implementazione CBM attorno a quattro elementi:

• Impegno-Il personale di manutenzione deve impegnarsi per il processo e la sua nuova tecnologia. Deve fidarsi della formazione e della tecnologia, mentre la direzione deve impegnarsi a procurarsi attrezzature e formazione adeguate per tutto il personale.
• Partecipazione-Per raggiungere il successo, è richiesta la partecipazione al 100% al programma CBM da tutti i gruppi. Questa aspettativa deve essere rafforzata dalla direzione.
• Approccio olistico-Questo vale per tutti i sistemi in tutto l’impianto senza eccezioni.
• Sostenibilità – Il programma CBM, il personale e le attrezzature devono essere mantenuti nel tempo per raccogliere i benefici a lungo termine. Come le persone vanno e vengono dall’organizzazione, la formazione adeguata e le risorse devono essere disponibili.

Per garantire che l’implementazione del CBM fosse correttamente descritta al personale addetto alla manutenzione, l’AIEA ha riconosciuto la necessità di una comunicazione e di una formazione efficaci. Ha delineato il seguente processo di pensiero per educare una centrale nucleare e spiegare le basi del processo CBM: condizioni analizzate, metodi scelti, metodi implementati e valutazione del progetto. Ognuno di questi può essere suddiviso chiedendo “cosa”, “perché”, “come” e chi.”

• Condizioni analizzate: Questo include l’analisi di criticità.
  • Cosa? – Garantire l’impegno della gestione, identificare i bisogni,guardare l’ambizione e le aspettative, identificare le risorse disponibili, ecc.
  • Perché? – Comprendere la visione d’insieme di ciò che è necessario.
  • Come?- Visite in loco, valutazione delle performance aziendali.
  • Chi? – Esperti e figure di autorità / proprietari.
• Metodi scelti: è qui che vengono decisi i metodi e i ruoli CBM.
  • Cosa? – Scegliere i ruoli e le esigenze del team CBM; identificare e selezionare i metodi.
  • Perché? – Per selezionare i metodi che soddisfano tutte le esigenze trovate in analisi iniziale.
  • Come? – Consenso dei leader e del team di manutenzione.
  • Chi? – Chiunque sia interessato dall’implementazione CBM.
• Metodi implementati: Questo è dove la discussione è messo in azione.
  • Cosa? – I ruoli sono sviluppati. Assicurati che tutti i piani e i progetti siano comunicati e compresi eseguendo formazione,ottenendo supporto IT, ecc. Creare benchmark.
  • Perché? – Per migliorare la manutenzione e l’affidabilità il più rapidamente possibile.
  • Come? -Formazione sul posto di lavoro, incontri di progetto di coaching e follow-up.
  • Chi? – Project manager, team di manutenzione e chiunque altro interessato.
• Progetto valutato: Ciò include l’analisi del processo CBM appena implementato per garantire che tutto funzioni come previsto.
  • Cosa? – Follow – up sugli obiettivi del piano CBM, discutere le esperienze, e lay out un piano per l’amministrazione e lo sviluppo.
  • Perché? – Per garantire che il CBM funzioni come previsto.
  • Come? – Audit e riunione per il follow-up e la pianificazione.
  • Chi? – Proprietari di processo, gestione e leader.

Sfide della manutenzione basata sulle condizioni

Quindi, qual è il problema? Come per qualsiasi cambiamento di processo o implementazione di nuovi processi, la manutenzione basata sulle condizioni comporta alcune sfide.

• Costo iniziale significativo. I costi iniziali associati a CBM tendono a sommarsi mentre si esegue un’analisi di criticità e si capisce dove è necessario posizionare i sensori. Questo può essere ancora più costoso se è necessario adattarli su risorse più vecchie. Questo è in parte il motivo per cui l’analisi di criticità è così importante, perché determina quali apparecchiature daranno il ROI più alto. Gli impianti più recenti o più piccoli potrebbero non avere l’esperienza in loco per eseguire questo tipo di analisi, quindi è consigliabile coinvolgere un esperto per condurre un’analisi FMEA (Failure Mode and Effects Analysis) e un’analisi RCM, che sarà un costo aggiuntivo.

  Inoltre, la scelta del sensore corretto è fondamentale. Considera fattori come le condizioni operative, poiché i sensori costruiti per resistere a ambienti operativi difficili in genere costano di più.

• Formazione. Ora che si dispone di sensori per fornire dati in tempo reale e informazioni sulle condizioni dell’apparecchiatura, è necessario disporre di personale in grado di analizzare questi dati correttamente e rapidamente. Per ogni rilevamento di guasti o avviso prodotto da un sensore, sorgono molteplici domande. Una parte deve essere sostituita? La parte è in magazzino? Quanto tempo abbiamo prima che la risorsa fallisca? Abbiamo bisogno che il venditore faccia la sostituzione?

  Tieni presente che la formazione è un’altra spesa e comporta l’allontanamento degli operatori e degli altri addetti alla manutenzione dalle loro normali funzioni operative. La formazione comporta anche ottenere tutti a bordo con il cambiamento e gestire efficacemente il cambiamento. Come appreso dall’AIEA, questa è una delle parti più difficili dell’implementazione di un programma di manutenzione basato sulle condizioni.

• Condizioni operative. La precisione e le prestazioni dei sensori dipendono in parte dall’ambiente in cui funzionano. Condizioni operative difficili possono causare malfunzionamenti o danni ai sensori. Ad esempio, il calore e l’umidità elevati possono influenzare l’elettronica, mentre i prodotti chimici corrosivi possono danneggiare i sensori e produrre letture imprecise.
• Imprevedibilità. A differenza della manutenzione programmata, il lavoro di manutenzione basato su un programma di monitoraggio basato sulle condizioni è imprevedibile. Ad esempio, è possibile eseguire la manutenzione quando un sensore avvisa l’utente. Ciò può causare irregolarità nel modo in cui i costi appaiono nel budget. Ad esempio, se una manciata di risorse richiede contemporaneamente manutenzione, il team di manutenzione deve essere in grado di gestire rapidamente le riparazioni.
• Requisiti software. Ogni sensore installato raccoglie enormi quantità di dati in modo continuo, quindi è importante avere un moderno computerizzato maintenance management system (CMMS) o altro software in grado di organizzare, monitorare, raccogliere e analizzare questi dati. Oltre ad avere il software giusto, è necessario prendere in considerazione l’assunzione di una terza parte per aiutare ad analizzare i risultati fino a quando il personale è completamente addestrato.

  Inoltre, assicurati che la tua connessione Wi-Fi sia in grado di gestire la quantità di dati utilizzati e che il tuo piano di archiviazione cloud sia abbastanza grande da contenere i dati memorizzati.

Vantaggi del monitoraggio basato sulle condizioni

Con tutte le sfide che derivano dall’implementazione di un programma di manutenzione basato sulle condizioni, ci si potrebbe chiedere se ne valga la pena. Mentre un programma CBM non è a buon mercato inizialmente e può richiedere del tempo per ottenere installato e funzionante, alla fine è possibile ricevere un sacco di valore da esso. Una volta implementato correttamente e gestito da uno staff ben addestrato, può portare a molti vantaggi, come ad esempio:

• migliore affidabilità del sistema,
• maggiore produttività,
• minori costi di manutenzione,
• riduzione dei tempi di inattività,
• diagnosi più rapida dei problemi e
• riduzione dei tempi di manutenzione.

Il potenziale di un programma CBM per un ROI elevato fa appello a molte organizzazioni perché può aiutarle a rimanere competitive e ad operare nel modo più snello possibile.