Figura 1: un investimento in un CMMS non solo si ripaga da solo in un tempo incredibilmente breve. Con esso, è possibile introdurre rapidamente anche un “raccolto di monitoraggio delle condizioni”.
Implementare il monitoraggio delle condizioni operative in modo proficuo, non solo per la digitalizzazione dei sistemi datati. I vantaggi del CMMS-Condition Monitoring Management System di Indu-Sol.
di Karl-Heinz Richter (*)
L’efficacia complessiva delle apparecchiature (OEE) di un impianto di produzione è costituita da disponibilità, prestazioni e qualità. L’affidabilità della comunicazione di rete ha un effetto diretto sulla disponibilità e sulle prestazioni. Con un CMMS-Condition Monitoring Management System, come quello di Indu-Sol, questi possono essere monitorati ed è possibile intervenire in modo proattivo prima che si verifichino guasti. In molti casi, tuttavia, l’investimento in un tale sistema non viene effettuato, perché non sembra ripagare. Tuttavia, i valori empirici mostrano che i costi spesso si ripagano da soli dopo aver evitato il primo fermo imprevisto e che già dopo un anno si può ottenere un considerevole “raccolto di monitoraggio delle condizioni”. A seconda dei costi orari di fermo macchina, il “raccolto” annuale è una cifra dell’ordine di sei o otto cifre in euro.
Di errori non si parla. Ma in relazione all’efficacia complessiva dell’apparecchiatura, o OEE in breve, è essenziale non solo parlare dei “set di cacciaviti” per l’ottimizzazione del processo, ma anche segnalare e rimuovere in modo proattivo le cause di (potenziali) arresti dell’impianto. Condition Monitoring è la parola chiave, e oltre al monitoraggio dei singoli componenti dell’impianto (come sensori, attuatori, ecc.) viene gestita anche la rete di comunicazione (inclusi cavi, connettori, ecc.). Perché nella rete è possibile rilevare in anticipo le cause di arresti imprevisti dell’impianto, che possono costare somme da cinque a sette cifre all’ora, a seconda del settore. Soprattutto in relazione agli impianti dismessi, il monitoraggio delle condizioni permette che gli arresti dell’impianto vengano ammortizzati il più rapidamente possibile attraverso una produzione senza guasti.
FATTI E CIFRE
In definitiva, l’investimento e il “raccolto” di un CMMS-Condition Monitoring Management System è un calcolo del valore atteso in cui, tra l’altro, la probabilità di fermi impianto non programmati, la loro durata e i costi per i tempi di fermo, il personale impiegato in modo inefficiente e il materiale perduto vengono considerati.
Due esempi pratici mostrano chiaramente come si può raggiungere il pareggio per questo investimento. I costi principali nel calcolo sono sostenuti a causa dei costi medi di fermo macchina.
Da un lato, consideriamo l’applicazione del controllo automatizzato di un pozzo minerale per il trattamento delle acque minerali e dall’altro un impianto di produzione nell’industria farmaceutica. Supponiamo che entrambi gli impianti producano 24 ore al giorno, 365 giorni all’anno. Se deduciamo i tempi di fermo impianto programmati e assumiamo un tasso di guasto dello 0,0075 %, un valore realistico per i fermi impianto non programmati all’anno è di 65,7 ore.
Nel primo caso, i costi medi di fermo impianto sono di 10.000 euro l’ora, nel secondo, la stima è di 1,5 milioni di euro. Pertanto, per il pozzo, i costi annui di fermo impianto e quindi le spese di manutenzione straordinaria ammontano a 657.000 euro; per lo stabilimento di produzione farmaceutica sono l’incredibile cifra di 98.550.000 euro. In entrambi gli esempi sembra quasi assurdo compensare i costi di investimento per un CMMS. Lo facciamo comunque per completezza e assumiamo una dimensione di rete simile con 15 controlli per entrambi gli esempi. I costi previsti sono quindi di 120.000 euro per l’investimento iniziale in hardware e messa a punto del software CMMS e costi di licenza annui di 13.800 euro per il software.
MONITORAGGIO EFFICIENTE DELLA RETE
L’OEE di un impianto di produzione è costituito da disponibilità, prestazioni e qualità. Il CMMS di Indu-Sol ha un’influenza diretta sui primi due parametri, perché aiuta a evitare i fermi impianto, a rendere visibili precocemente i processi di invecchiamento e a consentire un intervento preventivo. Lo scopo di un CMMS per la rete è rilevare anomalie nella comunicazione prima che diventino un problema reale.
Figura 2: possibili anomalie in una rete di comunicazione che un CMMS (sistema di gestione del monitoraggio delle condizioni) può rintracciare.
Le cause si verificano spesso sporadicamente e possono essere individuate, comprese e rimosse solo mediante un monitoraggio costante. Gli esperti di rete della Turingia offrono un CMMS non solo per Profibus, ma anche per Profinet o Ethernet/IP. La soluzione per Profinet/Ethernet/IP è descritta più dettagliatamente di seguito. Si compone di quattro pilastri, che contribuiscono a un monitoraggio affidabile della rete.
Figura 3: i pilastri del CMMS di Indu-Sol.
I QUATTRO PILASTRI
Il primo pilastro sono gli switch industriali intelligenti della serie PROmesh Premium. Con le loro funzioni di monitoraggio e diagnosi di linea online integrate, aiutano a identificare i problemi nella comunicazione di rete. Circa il 40 % di tutte le anomalie come l’usura dei cavi e dei connettori, nonché il carico di rete, gli errori, gli scarti e il jitter - a proposito, il jitter è la prima indicazione di guasti in sospeso - può essere riscontrato con gli switch PROmesh Premium: rispetto ad altri switch generici, questo è un fattore triplo (di efficacia).
Il secondo pilastro è poi formato dal Profinet-INspektor, che monitora l’applicazione stessa piuttosto che la rete, e lì trova circa il 50% in più delle cause di anomalie, come jitter, telegram gap o logout. Le informazioni raccolte vengono quindi raggruppate e analizzate nel software PROmanage NT (il terzo pilastro).
Infine, il quarto pilastro è l’essere umano, che utilizza le informazioni disponibili per avviare misure appropriate. Può trattarsi di un addetto alla manutenzione qualificato dell’azienda o di un tecnico dell’assistenza di Indu-Sol. La crescente carenza di personale qualificato, che non lascia indenni anche i reparti di manutenzione, è sicuramente un fattore che contribuisce alle osservazioni fatte dagli esperti di rete, che potrebbero diventare una tendenza: l’esternalizzazione della comunicazione di rete a fornitori di servizi esterni.
La soluzione per Profibus funziona in modo simile, solo che per la sua funzione fa a meno del primo pilastro, ovvero degli switch. Complessivamente, Profibus CMMS trova circa l’80% delle anomalie che possono portare a guasti.
DIGITALIZZARE GLI IMPIANTI: IL 5° PILASTRO
Il funzionamento affidabile e l’aumento dell’OEE è un argomento che riguarda in particolare anche gli impianti datati. In molti casi, sono come scatole nere sulle cui OEE si possono fare poche affermazioni. Al momento, tuttavia, è difficile digitalizzarli a costi contenuti in modo da avere accesso alle variabili di processo con una precisione necessaria per aumentare l’efficacia complessiva dell’apparecchiatura. Da un lato ciò è dovuto alla mancanza di sensori per leggere le variabili di processo necessarie. D’altra parte, anche le reti di comunicazione esistenti sarebbero sopraffatte dal compito di trasferire questi dati oltre a quelli necessari per il controllo del processo.
Figura 4: SIEDS e D*Bridge estendono le capacità prestazionali del CMMS e costituiscono una base importante per automatizzare le attività di manutenzione.
I sensori multifunzionali registrano numerose diverse variabili rilevanti per la manutenzione, come: temperatura, vibrazioni, luminosità e acustica. Per alleggerire la rete di comunicazione, questi dati vengono poi trasferiti direttamente a livello IIT (Industrial Information Technology), in cui opera anche il software di gestione della rete, PROmanage NT, che raggruppa questi dati, segnala anomalie e scopre potenzialità di ottimizzazione. Per abilitare ciò, tutti gli switch sono collegati in serie in anticipo. Per evitare problemi con le duplicazioni IP, gli esperti di rete hanno sviluppato un corrispondente “ponte di digitalizzazione”, che consente la separazione dei dati per il controllo del processo e per la manutenzione. La rete rimane omogenea e consente solo il passaggio dei dati del sensore.
Questo concetto riesce a risolvere e soddisfare entrambe le esigenze, apparentemente opposte, degli utenti: quello dell’apertura della rete accoppiando gli switch e quello della sicurezza grazie al bridge. In questo modo, gli impianti “brownfield” possono essere digitalizzati in modo economicamente vantaggioso senza un retrofit lungo o costoso a livello di rete. Allo stesso tempo, il fornitore della manutenzione può ora monitorare l’impianto in modo più affidabile e risolvere i problemi in modo proattivo. Altre soluzioni sul mercato si basano sulla creazione di reti di comunicazione completamente nuove. Qui gli esperti di rete optano deliberatamente per un approccio economico e incentrato sul cliente.
I COSTRUTTORI DI MACCHINE E GLI OPERATORI DI IMPIANTI NE TRAGGONO VANTAGGIO
In qualità di produttore di componenti per un’infrastruttura di comunicazione affidabile, gli esperti di rete sono interessanti non solo per i costruttori di macchine, ma anche per i gestori degli impianti. Perché da un lato forniscono supporto nella fase decisionale, nella fase di ideazione e pianificazione della rete. Offrono invece servizi di manutenzione e gestione della rete in fase di utilizzo. Sia i prodotti che i servizi degli esperti di rete si basano su quasi 20 anni di esperienza pratica con la diagnosi preventiva delle reti e le implementazioni di emergenza. Questo know-how e strumenti come il CMMS consentono agli operatori dell’impianto di non dover più optare per la costosa e rischiosa “scommessa di manutenzione reattiva”.
Ulteriori informazioni sull’argomento sono disponibili sul sito web: www.indu-sol.com/en/condition-monitoring.
Karl-Heinz Richter, Director of Marketing & Sales Indu-Sol GmbH, Autore dell’articolo.
FOCUS: CHI E INDU-SOL
Reti di macchine e impianti sicuri, ad alte prestazioni, sono la garanzia di una produzione continua. Indu-Sol GmbH, in qualità di azienda tecnologica neutrale rispetto ai produttori, si è quindi prefissata il compito di garantire la qualità e le prestazioni delle reti OT industriali in un gran numero di settori, come: F&B, automotive e logistica. Più di 100 specialisti supportano i partner industriali nazionali e internazionali e li aiutano a sfruttare tutto il potenziale della rete industriale per il monitoraggio delle condizioni operative, la manutenzione predittiva e la digitalizzazione in officina, senza inutili investimenti aggiuntivi nell’infrastruttura. L’azienda si considera un partner integrale per questi progetti, a partire dalla consulenza/ingegnerizzazione/gestione del progetto, fino alla fornitura di componenti infrastrutturali/software per la diagnosi, la pianificazione e la gestione della rete, nonché come partner individuale e moduli di servizio, fino al funzionamento e alla gestione della rete (pacchetto full-service). ©TECNeLaB
(*) Karl-Heinz Richter, Director of Marketing & Sales Indu-Sol GmbH.
