L’affidabilità svolge un ruolo chiave nel rapporto costo-efficacia dei sistemi ed è definita in termini di probabilità o frequenza attraverso una serie di indicatori statistici che non possono essere ignorati.
Nell’ambito dell’ingegneria dei sistemi e della sicurezza l’affidabilità determina la stima, la prevenzione e la gestione dei livelli di durata, incertezza e guasto di una macchina o di un impianto. Le metriche di affidabilità sono di natura statistica e dunque non sono uno strumento univoco ed esauriente per determinare la causa principale di un guasto, né è possibile, attraverso di essi, prevedere con certezza una misurazione accurata e predittiva di affidabilità.
D’altra parte, l’ingegneria dell’affidabilità e le tecniche di sicurezza sono strettamente correlate, in quanto utilizzano metodi comuni di analisi. Essa si concentra sui costi dei guasti da tempi di inattività del sistema, sul costo delle parti di ricambio, delle apparecchiature in riparazione, del personale e dei diritti di garanzia.
Le tecnologie di sicurezza si concentrano normalmente sulla tutela delle persone. Trattano quindi solo fattori di guasto particolarmente pericolosi. In sostanza l’elevata affidabilità è di per sé un fattore di sicurezza, i cui risultati dipendono anche dalle metodiche di progettazione e produzione e non solo da metriche e modelli statistico-matematici.
I KPI dell’affidabilità
L’affidabilità industriale e di impianto si basa su KPI che aiutano a monitorare le attività di manutenzione nel tempo. Tali indicatori mostrano se l’azienda o il reparto opera entro livelli accettabili. Non solo forniscono insight sul rendimento del reparto di manutenzione, ma opportunamente visualizzati tramite dashboard o altri supporti informatici consentono all’azienda di prendere decisioni sull’affidabilità degli asset, sulla pianificazione del budget e della produzione. Vediamo i principali.
MTBF
L’indicatore MTBF (Mean Time Between Failures) esprime una misurazione statistica del tempo medio atteso tra due malfunzionamenti. Rappresenta il tempo medio tra il verificarsi di un guasto e l’inizio di quello successivo. Molto comune nella gestione della manutenzione e nell’asset management, l’MTBF è solitamente misurato in ore. È un indicatore statistico che aiuta i responsabili di impianto o di manutenzione a comprendere e prevende il funzionamento di un macchinario o di un intero impianto.
Dal momento che l’MTBF indica la durata operativa di un asset, è una metrica strettamente correlata al calcolo dell’affidabilità di impianti e attrezzature, così come alle metriche impiegate per il calcolo della disponibilità operativa dei macchinari stessi, in particolare l’OEE (Overall Equipment Effectiveness).
Queste caratteristiche rendono il MTBF uno dei KPI fondamentali, il cui monitoraggio rappresenta uno dei fattori chiave per aumentare la produttività di un impianto e misurare l’affidabilità di un asset.
MTTR
Il Mean Time To Repair o MTTR è il tempo medio necessario a un determinato asset (strumento, macchinario, impianto) per tornare funzionante. Nella sua formulazione più semplice è il rapporto tra tempo di manutenzione totale e numero di riparazioni. È dunque una misura fondamentale della manutenibilità degli elementi riparabili. Espresso matematicamente con un valore che rappresenta un tempo medio, i valori bassi indicano migliori prestazioni dell’asset. Il compito del reparto di manutenzione è di mantenere l’MTTR entro valori considerati accettabili, ovvero di ridurli per quanto possibile. Tracciando e monitorando l’MTTR, le aziende possono ridurre i tempi di riparazione, migliorare la gestione del magazzino e prendere decisioni informate sulle strategie di manutenzione.
MTTF, tasso di guasto e tasso di affidabilità
Correlato a questi parametri c’è anche l’MTTF (Mean Time To Failure) che si riferisce al tempo medio del verificarsi di un guasto. L’MTBF e l’MTTF sono due parametri statistici utilizzati per rappresentare l’affidabilità dei componenti che non vanno confusi con la durata media di servizio. Per la strumentazione e i sensori, in genere sostituiti in caso di guasto, si fa normalmente riferimento ai valori MTTF. È importante notare come l’MTBF sia composto dalla somma di MTTF e MTTR. Se dunque si verifica un guasto ad un impianto al tempo t1, sarà necessario un tempo affinché venga completata la riparazione, oltre ad un tempo perché si manifesti il guasto successivo al tempo t2.
In sostanza MTBF = t2 – t1 = MTTF + MTTR. È inoltre necessario fare attenzione a non confondere il valore MTBF con il tasso di guasto, che rappresenta invece il numero di asset non funzionanti, dopo un determinato tempo, sul numero totale di quelli monitorati. A questa analisi si aggiunge la formula per il calcolo dell’Affidabilità = MTBF / (MTBF + MTTR). Tale equazione stabilisce una relazione tra il miglioramento dell’MTBF e delle altre metriche correlate alle performance di impianto.
AVA e PMC
Non vanno infine trascurati l’AVA (Availability) e il PMC (Planned Maintenance Percentage), entrambi espressi sotto forma di percentuale. Il primo è un indicatore della produttività di un asset. AVA è il componente principale dell’OEE, che a sua volta misura l’efficacia totale di un asset e ne riassume la disponibilità, l’efficienza e la qualità. PMC è la percentuale delle ore di manutenzione dedicate alle attività di manutenzione programmata rispetto a quelle non pianificate. Si calcola dividendo le ore lavorative di manutenzione programmata sulle ore di manutenzione totali in un determinato periodo di tempo.