Manutenzione Smart per l’economia circolare

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Progettare una roadmap coerente di adozione delle tecnologie digitali e di coinvolgimento dell’ecosistema di aziende è necessario per offrire servizi di manutenzione avanzati

Figura 1 – Economia circolare e lineare a confronto
Figura 1 – Economia circolare e lineare a confronto
Figura 2 – Diversi approcci manutentivi e legame con le prestazioni di un sistema
Figura 2 – Diversi approcci manutentivi e legame con le prestazioni di un sistema

Surriscaldamento globale, sfruttamento incontrollato delle risorse naturali ed eccessiva produzione di rifiuti sono problematiche ormai note a tutti.

I ghiacciai si stanno sciogliendo, le foreste bruciano distruggendo interi ecosistemi (si pensi ai recenti casi in Siberia e nella Foresta Amazzonica): secondo uno studio dell’Intergovernmental Panel on Climate Change delle Nazioni Unite, rimangono solamente 12 anni (www.theguardian.com/environment/2018/oct/08/global-warming-must-not-exceed-15c-warns-landmarkun-report) per limitare il fenomeno del cambiamento climatico, ripensando su scala globale i modelli di produzione e consumo per tenere conto del concetto di limite finito delle risorse.

Ma già il promuovere piani di manutenzione avanzata, abilitati dalla trasformazione digitale ed alla base di un’economia circolare possono contribuire ad un’inversione di rotta.

L’economia circolare

L’economia circolare è un paradigma economico che integra la sostenibilità ambientale e sociale all’interno dei processi aziendali. Diversamente dall’economia lineare, dove la crescita economica è direttamente collegata allo sfruttamento di risorse naturali e alla creazione di rifiuti, nell’economia circolare il concetto di rifiuto semplicemente non esiste. L’economia circolare sposta il focus dalla massimizzazione dei “flussi” (vendita dei prodotti finiti) alla valorizzazione del “parco installato” (mantenimento dei materiali, componenti e prodotti alla loro massima utilità e valore)(Figura 1).

Permette anche di generare valore economico, e quindi nuove opportunità di business. Un sistema Circolare può risultare infatti vantaggioso per tutta la filiera. A livello europeo, una transizione Circolare comporterebbe un risparmio di costo sui materiali fino a 630 miliardi di euro l’anno (23 %) nel caso dei beni di consumo durevole (Ellen MacArthur Foundation, 2013). L’adozione di pratiche di prevenzione, eco-design e riutilizzo prospetterebbe invece un risparmio annuo pari a 600 milioni di euro a livello europeo, pari ad un aumento percentuale del PIL europeo intorno al 3,9% (European Commission, 2017).

Ciò è reso possibile grazie a:

  • Prolungamento della vita utile dei prodotti finiti, attraverso l’erogazione di servizi di assistenza,riparazione e manutenzione;
  • Massimizzazione dell’utilizzo e dello sfruttamento della base installata di prodotti finiti, mediante la fornitura di servizi avanzati (sharing, pay per use, etc.) in grado di spostare il focus dal consumo del prodotto all’utilizzo dello stesso;
  • Introduzione di più cicli di utilizzo dei prodotti finiti, attraverso la raccolta a fine uso, l’eventuale ricondizionamento e la redistribuzione verso lo stesso utilizzatore oppure verso altre classi di clienti;
  • Promozione di più cicli di utilizzo dei componenti, mediante la raccolta a fine uso del prodotto finito, la sua scomposizione (disassemblaggio) in singoli componenti e il loro riutilizzo come parti di ricambio o come “materie prime seconde” (fase di riassemblaggio);
  • Promozione di più cicli di utilizzo dei materiali, attraverso tecniche di riciclaggio.

 

In particolar modo, per conservare l’integrità del prodotto, “più stretto è il cerchio e meglio è” (den Hollander et al., 2017). Ecco quindi la rilevanza di attività di assistenza, riparazione e manutenzione, in grado di prolungare la vita utile dei prodotti finiti.

Servizi di Manutenzione

La manutenzione è una leva per avviare una transizione verso un’economia circolare. Attraverso la manutenzione, è possibile ripristinare gli asset al livello desiderato di prestazioni. La manutenzione permette di prolungare la durata dell’asset/prodotto presso il cliente (base installata); mantenere o ripristinare il sistema alle normali condizioni di lavoro, nella maniera più efficiente possibile; generare flussi di cassa positivi; generare un vantaggio competitivo e sviluppare nuove opportunità commerciali.

Come noto, le pratiche di manutenzione possono essere condotte attraverso quattro approcci principali (Figura 2). L’approccio reattivo (correttivo) prevede interventi di riparazione che vengono avviati solamente dopo il guastarsi dei componenti. L’approccio pianificato prevede attività di manutenzione programmate sulla base di tempi o intervalli di funzionamento fissi e indipendenti dalle condizioni del prodotto, in grado di evitare la maggior parte dei guasti. Un approccio di tipo proattivo, invece, ha come obiettivo la rimozione dei difetti per migliorare le performance aziendali, determinando le cause alla radice dei guasti attuali del prodotto con l’obiettivo di ridurre i guasti futuri.

Infine, l’approccio di manutenzione predittivo utilizza le moderne tecnologie digitali come l’IoT, i Big Data e gli Analytics per prevedere l’affidabilità degli impianti. L’approccio predittivo si raggiunge (Alcayaga et al., 2019):

Monitorando costantemente un insieme di parametri significativi, al fine di determinare le condizioni attuali dell’asset/prodotto e dei suoi componenti; quando i parametri monitorati superano le condizioni normali, la manutenzione viene avviata prima che si verifichino guasti (condition-based maintenance).

Analizzando i dati raccolti attraverso tecnologie prognostiche intelligenti di data mining e machine learning; queste tecnologie permettono non solo la valutazione delle condizioni dell’asset/prodotto, ma anche la previsione di comportamenti e guasti futuri (predictive maintenance).

Automatizzando completamente i flussi di lavoro abilitati ai punti precedenti e traducendo quindi le attività di manutenzione in flussi di lavoro completamente automatizzati; in tale situazione, gli asset / i prodotti intelligenti possono prevedere potenziali guasti e programmare autonomamente le attività di manutenzione (prescriptive maintenance).

Manutenzione Smart: la chiave di volta per l’economia circolare

La manutenzione “Smart” è congiuntamente in grado di: monitorare in tempo reale i parametri significativi degli asset (condition-based maintenance), analizzare tali parametri per prevedere gli stati futuri (predictive maintenance) e automatizzare le attività manutentive (prescriptive maintenance) in ottica di miglioramento e ottimizzazione delle prestazioni.

Ciò consente, in particolare, di migliorare le performance in termini di Affidabilità e Disponibilità di un sistema.

Una manutenzione smart quindi può essere interpretata come una chiave di volta per una transizione verso un’economia circolare, in quanto è in grado di portare a benefici sia economici, sia ambientali.

Ad esempio, Caterpillar, leader mondiale nella produzione di macchine per attività di costruzione ed estrazione mineraria, motori diesel e a gas naturale, turbine industriali a gas e locomotive elettriche diesel, ha introdotto servizi di manutenzione predittiva nell’ambito della propria piattaforma di servizio “CAT Connect”. Questo approccio smart permette di “creare il massimo valore con il minimo spreco”, riducendo i costi operativi di manutenzione, prolungando la vita di prodotto, migliorando la sicurezza e i flussi della catena di approvvigionamento. La divisione per il settore marittimo di Caterpillar ha invece avviato un progetto di manutenzione predittiva per l’ottimizzazione della pulizia dello scafo delle navi dei propri clienti. Nei motori per gli operatori di flotte di rimorchiatori e navi da trasporto, infatti, l’utilizzo di carburante incide per una grossa fetta dei costi.

Mentre una nave naviga, il suo scafo viene inevitabilmente contaminato dalla corrosione delle acque salate, incidendo notevolmente sul consumo di carburante. Sono stati raccolti i dati dai sensori di bordo delle navi mentre la flotta eseguiva manovre in una varietà enorme di circostanze e condizioni.

Attraverso l’analisi dei Big Data raccolti, è stata identificata una correlazione tra le spese di pulizia degli scafi e il miglioramento delle prestazioni dei motori Caterpillar (in termini di carburante consumato).

Con un programma di pulizia ottimizzato, l’azienda cliente può beneficiare di un risparmio annuo stimabile in 400.000 $ per nave, oltre ai benefici ambientali derivanti dal risparmio di carburante.

Tali benefici riguardano la riduzione sia delle emissioni di gas nocivi in atmosfera, sia del consumo di combustibili fossili (e quindi dell’impatto ambientale connesso alla lroo produzione)

Quello di Caterpillar rappresenta un esempio concreto di servizio di manutenzione “smart” abilitato dalle moderne tecnologie digitali possa condurre simultaneamente a benefici economici (risparmi di costo) e ambientali (riduzione impatti e conseguenze negative sull’ambiente).

Conclusioni

Ci troviamo quindi in una fase in cui la transizione verso un approccio circolare al business, orientando a massimizzare l’efficienza dell’utilizzo delle risorse naturali, e la durabilità dei beni è diventata necessaria. L’adozione sempre più pervasiva delle nuove tecnologie, da un lato, e lo spostamento verso modelli di business “servitizzati” orientati cioè al valore d’uso di prodotti e sistemi (anziché centrati sul possesso), sono fattori abilitanti che rendono questa transizione possibile e anche economicamente conveniente per gli attori che sapranno cogliere le opportunità che si aprono. È però necessario valutare con attenzione la transizione verso una manutenzione smart, progettando una roadmap coerente di adozione delle tecnologie digitali e di coinvolgimento dell’ecosistema di aziende necessario per offrire servizi di manutenzione avanzati. Altri casi di servizi e manutenzione “smart” verranno discussi il 27 e 28 novembre prossimi durante il XVI ASAP Service Management Forum: “Servitization Goes Digital: nuovi servizi per prodotti e clienti connessi” (www.asapsmf.org).

Bibliografia

Alcayaga, A., Wiener, M., Hansen, E. G. (2019) – “Towards a framework of smart-circular systems: An integrative literature review”. Journal of Cleaner Production, 221, pp. 622-634

Amsted Digital – “Circular Economy: A new approach to condition-based maintenance for freight rail” (www.amsteddigital.com/the-latest/circular-economy-condition-based-maintenance/)

Den Hollander, M., Bakker, C., Hultink, E. (2017) – “Product Design in a Circular Economy: Development of a Typology of Key Concepts and Terms”. Journal of Industrial Ecology, 21 (3) pp. 517-525

Ellen MacArthur Foundation (2013) – “Towards a Circular Economy – Economic and Business Rationale for an Accelerated Transition” European Commission (2017) – “Circular Economy Research and Innovation.

Connecting Economic and Environmental Gains” Forbes (2017) – “IoT And Big Data At Caterpillar: How Predictive Maintenance Saves Millions Of Dollars”

Gianmarco Bressanelli
Ricercatore, Laboratorio RISE, Università di Brescia

Nicola Saccani
Professore Associato, Laboratorio RISE, Università di Brescia

Federico Adrodegari
Ricercatore Post-Doc, Laboratorio RISE, Università di Brescia

 

Pubblicato il Ottobre 10, 2019 - (36 views)
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