Il guasto

Il guasto è definito dalla norma UNI 9910 come 'lo stato di cessazione delle attività per il quale un'entità generica non è in grado di svolgere la funzione richiesta'.

Le cause di un guasto possono essere:

• usura

• apparato difettoso

• sollecitazioni superiori a quelle ammissibili

• guasto di un altro componente che si ripercuote su quello preso in esame

• mancata manutenzione

In base alle modalità con le quali si verifica, il guasto può essere di tipo:

• sporadico, bassa frequenza e danno importante

• sistematico, frequenza regolare. Potrebbe non compromettere il sistema

• repentino, a manifestazione immediata

• latente, a manifestazione ritardata. Tipicamente si hanno gravi danni

• ripetitivo, tipico di errori progettuali

È la probabilità con la quale un componente in un intervallo di tempo definito e in condizioni ambientali fissate può guastarsi.

Si studia mediante il grafico (tempo; tasso di guasto). Si evidenziano i comportamenti di:

• mortalità finale, tipica di componenti usurati o affaticati

• mortalità infantile, tipica dei pezzi soggetti a errori di produzione o progettazione

• decadimento progressivo

• andamento inizialmente crescente, tipico dei componenti difettosi

• andamento costante, influenzato solo da guasti sporadici

Il comportamento tipico di un componente/sistema è quello della vasca da bagno. In questo grafico si hanno mortalità infantile, andamento costante e mortalità finale. Corrispondono a inizio vita, vita utile e fine vita di un prodotto.

Insieme al rodaggio è necessaria per mantenere la condizione di funzionamento del sistema.

La manutenzione è definita dalla UNI EN 13306 come la 'combinazione di tutte le azioni tecniche, amministrative e gestionali previste durante il ciclo di vita di un'entità. Sono atte al mantenimento o restauro di uno stato adeguato allo svolgimento della funzione richiesta.

La manutenzione moderna è data dall'unione della manutenzione correttiva e della manutenzione preventiva.

La manutenzione moderna deve essere capillare rispetto alla produzione. È necessario quindi che:

• il personale sia formato adeguatamente

• le attività di manutenzione siano programmate

• vi sia un reparto dedito alla mansione

• vi sia sinergia tra reparto manutenzione e gli altri reparti

L'affidabilità indica la capacità di un componente di continuare a funzionare correttamente per un tempo determinato in condizioni ambientali fissate.

Si tratta di un concetto probabilistico complementare al guasto.

L'affidabilità necessita quindi:

• che il componente accetti solo due stati di funzionamento

• di fissare e tenere costanti le condizioni ambientali di funzionamento

• di determinare un periodo di tempo [0-t] di corretto funzionamento

Il grafico (manutenzione; costo) viene usato per determinare il numero di interventi atti a minimizzare il costo. Su questo si costruiscono la curva del costo di fermo (decrescente concava verso l'alto) e la curva del costo degli interventi (retta crescente). Si ricava da queste la curva del costo totale, con minimo nell'intersezione delle due curve. Il minimo indica il numero di manutenzioni utili.

È importante sapere che l'afidabilità non può essere uguale a 0: esisterà sempre almeno una entità che non si guasterà (affidabilità residua).

Per calcolare l'affidabilità si fa ricorso alla funzione di Weibull.

La funzione di Weibull è una funzione esponenziale a 2 parametri utile per esprimere l'affidabilità durante le fasi di vita dell'entità. Si esprime con la formula:

y ( x ) = e ^ ( - ( t / a ) ^ b )

Dove:

• t è il periodo preso in esame

• a è il parametro di vita caratteristica

• b è il parametro di forma. È adimensionale ed è compreso tra [0.5-5]

In riferimento alla vasca da bagno:

• b>1 in mortalità infantile

• b<1 in mortalità finale

• b=1 in vita utile

Se si prende in esame la vita utile del prodotto, si ha:

y ( x ) = e ^ ( - ( λ * t ) )

Questo perché λ = (1 / a) con b = 1.

Per il calcolo bisogna, ovviamente, tenere conto della progettazione. Si hanno quindi entità:

• non riparabili

• riparabili

• ridondanti

• non ridondanti

Gli obiettivi in fase di progettazione sono:

• che il mean time to failure sia ridotto al minimo

• che il mean time to repair sia ridotto al minimo

• che il mean time between failure sia dilatato al massimo. È anche uguale al rapporto tra a e λ

Infine, si hanno i sistemi in serie e in parallelo. Nei sistemi in serie si ha che:

• se un componente si guasta l'affidabilità totale è nulla

• l'affidabilità totale è inferiore all'affidabilità del componente meno affidabile

• affidabilità è produttoria delle affidabilità

• all'aumentare dei componenti diminuisce l'affidabilità

Nei sistemi in parallelo invece:

• l'affidabilità del sistema risulterà superiore dell'affidabilità dei componenti più affidabili

• se un componente si rompe gli altri continuano a funzionare

• l'affidabilità è uguale al complementare della produttoria del tasso di guasto.

Un errore in fase progettuale può portare a gravi conseguenze. Dato che si devono mantenere i costi bassi e i tempi ridotti, i sistemi di valutazione dell'affidabilità permettono di identificare su cosa agire.

Fondamentalmente si hanno:

• il diagramma di Pareto

• il diagramma di Ishikawa

• il fault tree analysis system (albero dei guasti)

• le carte di controllo

Il diagramma di Pareto è un istogramma che permette di stabilire quali sono i fattori che influenzano maggiormente un fenomeno.

Il diagramma si basa sulla formulazione: il verificarsi di una condizione minoritaria spesso genera una conseguenza ad elevata incidenza.

Questo diagramma viene usato principalmente in analisi, processi decisionali e gestione della qualità. Lo scopo è quello di semplificare il processo decisionale e di aiutare a stabilire le priorità.

Si compone di 2 parti:

• un istogramma, ove ogni barra è un fattore la cui altezza dipende dal peso percentuale

• una curva cumulata che rappresenta la distribuzione cumulativa dei pesi

L'obiettivo è identificare i fattori che influenzano il fenomeno per l'80%.

Per costruirlo si deve:

• rilevare i dati

• classificare i dati e disporli in modo decrescente

• costruire l'istogramma

• costruire la curva

• individuare i fattori su cui intervenire

Come vantaggi questo diagramma ha la facile lettura e l'immediata condivisione di informazioni. Questo a fronte però di una difficile costruzione.

Il diagramma di Ishikawa è detto anche diagramma a lisca di pesce. Questo diagramma mette in evidenza i nessi tra causa ed effetto.

Per la sua costruzione è fondamentale la comunicazione e la collaborazione tra i reparti. Per semplificarne la costruzione si catalogano gli errori secondo le 4M:

• man

• machine

• methods

• materials

Il diagramma di Ishikawa sfrutta anche il metodo dei 5 perché.

Limite del diagramma è il non poter conoscere l'incidenza delle cause sul guasto, viene perciò usato per costruire il diagramma di Pareto.

Detto anche Fault Tree Analysis (FTA), è un metodo di analisi deduttivo che permette di risalire alle cause del guasto.

Lo scopo è quello di creare una relazione funzionale tra il guasto (evento top) e gli eventi che lo hanno generato (eventi intermedi o di base).funzionale

Graficamente si propone come un albero rovesciato, e può essere usato sia in prevenzione sia in correzione. Viene utilizzata la simbologia booleana, in particolare si usano le and e le or. Gli eventi si rappresentano tutti come dei rettangoli.