Il dilemma dei pezzi di ricambio
Un impianto di placcatura gestisce 24 serbatoi riscaldati, ciascuno dotato di uno scambiatore di calore in PTFE. Gli scambiatori hanno un MTBF superiore a 10 anni. Il tempo medio di riparazione-il tempo che intercorre tra l'identificazione del guasto e il ripristino del funzionamento con un'unità sostitutiva-è di 4 ore se è disponibile un ricambio in loco-o di 3 settimane se è necessario ordinare un ricambio al produttore.
La probabilità che un singolo scambiatore in PTFE si guasti in un dato anno è-meno del 10%. La probabilità di più guasti simultanei è estremamente bassa. Ma un singolo guasto senza una riserva disponibile interrompe la produzione di quel serbatoio per tre settimane. Per un serbatoio che genera $ 3.000 al giorno in valore-aggiunto, il costo dei tempi di inattività di $ 63.000 fa impallidire il costo di $ 8.000 per mantenere un'unità di riserva in inventario.
La strategia ottimale per i pezzi di ricambio bilancia il costo di mantenimento dell'inventario con il costo previsto dei tempi di inattività. Il calcolo richiede dati MTTR, probabilità di guasto e costo dei tempi di inattività per unità di tempo.
Il calcolo guidato dall'MTTR-
Il tempo medio di riparazione per uno scambiatore di calore in PTFE comprende diversi elementi temporali. Il tempo di diagnosi-che identifica il guasto dello scambiatore e richiede la sostituzione-è generalmente di 1-2 ore. Il tempo di sostituzione fisica-rimuovendo l'unità guasta e installando quella di riserva-è di 3-4 ore per le bobine in PTFE, che sono leggere e utilizzano connessioni flessibili. Il tempo di rimessa in funzione, riempiendo il serbatoio se scaricato e riscaldandolo alla temperatura di esercizio, richiede 2-4 ore.
MTTR totale con un'-riserva in loco: 6-10 ore. La produzione riprende lo stesso giorno.
Senza una riserva in-sede, prevalgono i tempi di approvvigionamento. Gli scambiatori di calore in PTFE personalizzati vengono generalmente realizzati su ordinazione. Il tempo di produzione è di 2-4 settimane. La spedizione aggiunge 3-5 giorni. MTTR totale senza riserva: 3-5 settimane. La produzione sul carro interessato viene persa per tutta la durata.
La differenza tra i tempi di inattività-ore e settimane-guida il calcolo dei pezzi di ricambio.
Tabella 1: Ottimizzazione dell'inventario delle parti di ricambio per un banco di scambiatori di calore in PTFE da 24 serbatoi
| Parametro | Calcolo/Valore |
|---|---|
| Numero di scambiatori PTFE identici in servizio | 24 |
| MTBF per scambiatore (anni) | 10 (stima conservativa) |
| Probabilità annua di guasto per scambiatore | 0.10 |
| Fallimenti annuali attesi in tutta la banca | 2.4 (distribuzione di Poisson) |
| MTTR con-riserva in sede (ore) | 8 |
| MTTR senza-riserva in loco (settimane) | 3 |
| Costo dei tempi di fermo per ora per serbatoio | $ 125 ($ 3.000 al giorno) |
| Costo di un evento di inattività senza riserva | $ 63.000 (3 settimane × $ 3.000 al giorno) |
| Costo di un evento di inattività con riserva | $ 1.000 (8 ore × $ 125/ora) |
| Costo evitato per evento-utilizzato di riserva | $62,000 |
| Costo di acquisto dell'unità di ricambio | $8,000 |
| Costo annuale di mantenimento dell'inventario (10% del valore) | $800 |
| Quantità di riserva consigliata | 1 unità |
| Giustificazione | Il singolo costo di riserva ($ 8.000) viene recuperato evitando il 13% di un evento di inattività; un tasso di utilizzo previsto di 2,4 guasti/anno significa che la riserva verrà utilizzata entro il primo anno |
La probabilità di esaurimento delle scorte
Con un ricambio per 24 scambiatori e 2,4 guasti previsti all'anno, la probabilità che si verifichi un secondo guasto durante il tempo di sostituzione di 3-settimane per la prima unità guasta è bassa. Con un tasso di guasto di 0,10 per unità-anno, la probabilità di un secondo guasto in una finestra di 3 settimane nei restanti 23 scambiatori è di circa lo 0,13%. La strategia con una riserva fornisce una copertura adeguata.
Per gli impianti con serbatoi più critici-quelli in cui anche 8 ore di inattività sono inaccettabili-una strategia hot standby mantiene uno scambiatore permanentemente installato nel serbatoio ma isolato dalla fornitura di vapore. Il tempo di commutazione viene misurato in minuti anziché in ore. Questa strategia elimina l’MTTR dalla sostituzione fisica ma raddoppia il numero di scambiatori in servizio.
Rischio obsolescenza pezzi di ricambio
Gli scambiatori di calore in PTFE hanno un vantaggio rispetto ai ricambi metallici: non si degradano durante lo stoccaggio. Una bobina di ricambio metallica può corrodersi se conservata in modo improprio, soprattutto nell'atmosfera umida e corrosiva di un'officina di placcatura. Un ricambio in PTFE non richiede condizioni di conservazione speciali, rivestimenti protettivi e ispezioni periodiche per la corrosione. Il ricambio immagazzinato per cinque anni è identico al giorno in cui è stato prodotto.
Questa stabilità allo stoccaggio riduce il rischio che il ricambio sia inutilizzabile quando necessario, un problema comune con i ricambi metallici che sviluppano corrosione durante lo stoccaggio o deterioramento delle guarnizioni.
Riepilogo
La strategia ottimale per i pezzi di ricambio per un banco di scambiatori di calore in PTFE è guidata dall'estremo differenziale di costo tra MTTR con ricambio (ore) e MTTR senza ricambio (settimane). Un'unità di riserva per un banco di 24 scambiatori è economicamente giustificata poiché l'investimento in scorte di 8.000 dollari viene recuperato evitando una piccola frazione di un evento di inattività di 3 settimane.
La stabilità allo stoccaggio del PTFE garantisce che il ricambio rimanga utilizzabile indefinitamente, eliminando il rischio di obsolescenza che complica la gestione dei ricambi metallici. Gli impianti con politiche di tolleranza-zero sui tempi di inattività possono giustificare installazioni hot standby per i serbatoi più critici.
L'analisi tecnica per l'ottimizzazione dei pezzi di ricambio in condizioni specifiche della struttura è disponibile previa presentazione del conteggio dei serbatoi, delle specifiche dello scambiatore, del costo orario dei tempi di inattività, dei dati MTBF e MTTR attuali e dei tempi di consegna per gli ordini di sostituzione.
