Analisi RAMS e Supporto Logistico per FERROVIE APPULO LUCANE

TRENO FERROVIE APPULO-LUCANE

Le Ferrovie Appulo-Lucane S.r.l. sono nate come autonoma società il 1° Gennaio 2001. La rete interessa tre capoluoghi di provincia (Bari, Potenza e Matera) e buona parte del territorio delle provincie Lucane. La linea della direttrice Bari – Potenza attraversa un territorio non omogeneo che si può suddividere in più tratte.


Committente finale: FAL

Progetto: Analisi RAMS e Supporto Logistico Integrato

Descrizione: Z Lab ha prodotto documentazione RAMS, ovvero Predizione di Affidabilità, Analisi degli Hazard, FMECA, Analisi di Manutenibilità per i seguenti sistemi del treno delle Ferrovie Appulo–Lucane: Carrozzeria, Accoppiatore automatico e semipermanente, Carrello, Pneumatici e Freni, AT/MT/BT, Comando e Controllo, Trazione Motore, Toilet, Sedili, interni, Catering Bar, Porte Esterne, Porte Interne, Gruppo motore, Emergenza e Recupero.

La RAMS è una caratteristica d'esercizio a lungo termine di un sistema e viene ottenuta con l'applicazione di dati, concetti, metodi, tecniche e strumenti d'ingegneria durante tutto il ciclo di vita del sistema. In ambito ferroviario, la normativa di riferimento è la EN 50126, ma può essere applicata in qualsiasi settore industriale (Aeronautico, Difesa, navale, Oil & GAS). Può essere definita come un indicatore qualitativo e quantitativo del grado con il quale il sistema, o i sottosistemi e i componenti del sistema, può contare sulla funzione come specificata ed essere disponibile. RAMS è l’ acronimo anglosassone di Affidabilità (Reliability), Disponibilità (Availability), Manutenibilità (Maintainability) e Sicurezza (Safety).

L’Affidabilità rappresenta la probabilità che un elemento possa eseguire una funzione richiesta in determinate condizioni e per un dato intervallo di tempo n (t1 –t2).

La Disponibilità è la capacità di un prodotto di essere in grado di eseguire una funzione richiesta in determinate condizioni e in un dato istante di tempo, o in un determinato intervallo di tempo, supponendo che siano fornite le risorse esterne necessarie.

La Manutenibilità è intesa come la probabilità che una data azione di manutenzione attiva per un elemento, in determinate condizioni d'uso, possa essere eseguita entro un intervallo di tempo stabilito considerando la manutenzione eseguita in determinate condizioni attraverso procedure e risorse.

La Sicurezza rappresenta invece l’eliminazione del rischio di danni inaccettabili.

La predizione di affidabilità è un metodo utilizzato per calcolare il tasso di guasto costante durante la vita utile del prodotto sotto analisi. Al fine di valutare, determinare e migliorare le misure di affidabilità di un elemento, la predizione di affidabilità viene eseguita a vari livelli e gradi di dettaglio del sottosistema. Si basa su una scomposizione ad albero del sistema in esame (WBS-Work Breakdown Structure), in modo da identificare i componenti principali e assegnare a ciascuno di essi un tasso di guasto, in accordo con gli standard NPRD-2011(per i componenti meccanci) e MIL-HDBK-217F Notice 2 o Siemens 29500 (per i componenti elettronici). Il tasso di guasto basico del sistema è calcolato sommando i tassi di ciascun componente in ciascuna categoria moltiplicati per le loro quantità (basandosi sulla teoria delle probabilità). Ciò in base all’assunto che la rottura di ogni componente si suppone possa portare al guasto del sistema. Questo modello presuppone che il tasso di guasto di riferimento, in condizioni operative, sia costante. In modo particolare, il tasso di guasto dei componenti elettronici può essere calcolato:

  • Alle condizioni di riferimento (metodo Parts Count)
  • Alle condizioni di lavoro (motodo Parts Stress)

Nel metodo Part-Count, il tasso di guasto si ricava da opportuni database che forniscono il valore del tasso di guasto basico in funzione dell’ambiente operativo in cui il sistema deve operare. Il metodo Part-stress, invece, richiede informazioni dettagliate come: tipo di tecnologia, anno di produzione, temperatura di giunzione, valori di stress, caratteristiche di dilatazione termica, numero di cicli termici, variazione di escursione termica, applicazione del dispositivo, ecc.. È possibile anche effettuare il calcolo della predizione di affidabilità di missione. Questo tipo di analisi può essere svolto a valle dell’analisi FMECA: attraverso la FMECA è possibile analizzare i modi di guasto e le percentuali di accadimento del singolo modo di guasto. In questo modo si riesce ad individuare quali sono i componenti critici del sistema. 

La tecnica dell’ Hazard Analysis (HA) è uno strumento di sicurezza (Safety delle analisi RAMS) .Questo processo utilizza le informazioni di progettazione per stimolare l’identificazione del pericolo e il suo fattore causale, gli effetti, la valutazione dei rischi e le misure di mitigazione. Il punto di partenza per l’ Hazard Analysis è la lista dei rischi preliminare (PHL), successivamente arricchita da una lista degli incidenti indesiderati. Gli ingressi di base per l'HA includono:

  • lo schema funzionale del sistema,
  • il diagramma a blocchi di affidabilità,
  • la lista dei componenti del sistema,
  • tutto ciò che permette di capire il funzionamento del sistema,

In ambito ferroviario, la lista dei rischi preliminari (PHL) è presente all’interno della normativa EN 50126-2:2007. La valutazione del rischio è il risultato di una matrice che mette in relazione frequenza e severità, in base alle categorie descritte dalla norma EN 50126-1:2006. L’ analisi del rischio viene condotta in relazione alla gravità del pericolo considerato, la probabilità di accadimento dello stesso e il profilo di missione del sistema.

L’analisi FMECA è uno strumento utilizzato per esaminare tutti i possibili guasti, le loro conseguenze e le criticità dei componenti o delle funzioni relative all'impianto considerato. È concepita al fine di migliorare e verificare l’affidabilità dei sistemi in genere complessi. Essa è composta da due analisi separate che sono rispettivamente la FMEA (Failure modes and Effects Analysis) e la CA (Criticality Analysis). Esistono due diversi approcci all’analisi FMECA:

  • approccio funzionale: è eseguito sulle funzioni. Questo approccio di concentra sui modi con cui gli obiettivi funzionali non vengano soddisfatti .
  • approccio strutturale: è eseguito sui componenti HW del sistema. Questo approccio tende a fornire un maggiore dettaglio circa i modi di guasto e gli effetti sul sistema a livello componente. I modi di guasto dei componenti sono descritti nella normativa FMD-97.

Inoltre, per fornire una valutazione qualitativa delle potenziali conseguenze si attribuisce il livello di criticità dei modi di guasto in base al loro effetto sulla regolarità e/o "comfort" di servizio e sulla sicurezza; Valutando tali risultati si è quindi in grado di suggerire le eventuali azioni compensative riguardanti il modo di guasto in esame. L’analisi FMECA, quindi, consente di individuare guasti dei componenti che risultano essere critici in termini di affidabilità e/o sicurezza, in relazione ad un determinato profilo di missione. Inoltre risulta essere alla base di scelte progettuali tendenti ad eliminare un guasto critico o per lo meno, a ridurne la criticità (attraverso azioni correttive). FMD-97 è lo standard utilizzato per le Analisi FMECA (descrizione del modo di guasto).

Esistono due tipologie di analisi di manutenibilità: analisi di manutenzione preventiva e analisi di manutenzione correttiva. Scopo dell’analisi di manutenzione preventiva è di esaminare tutte le azioni di manutenzione che permettono di prevenire l’occorrenza dei guasti delle parti costituenti del sistema, attraverso la ricerca e la rimozione dei guasti incipienti, o la sostituzione programmata di componenti soggetti ad usura, per i quali è ragionevolmente nota la vita utile, o per i quali è particolarmente difficoltoso verificarne il degrado. Scopo dell’analisi di manutenzione correttiva è di esaminare le procedure e le azioni tese a ripristinare le funzionalità di un apparato o di una sua parte, individuando e sostituendo le LRU (Line Replaceable Unit) guaste, sfruttando le indicazioni della diagnostica nonché le caratteristiche di accessibilità ed estraibilità del progetto delle apparecchiature. L’analisi di manutenzione fornisce indicazioni in termini di risorse umane, temporali e materiali (ricambi e attrezzature necessarie alla manutenzione), attraverso:

  • La valutazione degli MTTR (Mean Time To Restore): ovvero il tempo medio necessario per effettuare l’operazione di manutenzione considerata;
  • Compilazione delle schede di manutenzione preventiva e correttiva: ovvero supporto alla stesura di un manuale tecnico utile ai manutentori in cui si descrivono dettagliatamente le operazioni necessarie alla manutenzione;
  • Definizione della tipologia e dell’ammontare delle parti di ricambio: ovvero stesura di una lista delle parti di ricambio che devono essere presenti in magazzino al fine di minimizzare i tempi di fermo macchina necessari per la sostituzione del componente.

L’analisi dei tempi di manutenzione correttiva e preventiva deve essere valutata prevedendo i tempi per isolamento, la localizzazione, l’ accessibilità, la sostituzione del pezzo, il rimontaggio del componente e il test funzionale in accordo alla MIL-HDBK472.

Le Analisi RAM sono conformi agli standard ferroviari EN50126 e EN50129.

EN 50126 “Applicazioni ferroviarie - Specifica e dimostrazione di affidabilità, disponibilità, manutenibilità e sicurezza (RAMS)”: La normativa EN 50126 definisce un processo sistematico per definire i requisiti per RAMS e dimostrare che tali requisiti siano raggiunti

EN 50129 "Applicazioni ferroviarie - Sicurezza dei dispositivi e sistemi elettronici per il segnalamento ferroviario": La Norma EN 50129 definisce le architetture HW dei sistemi elettronici di sicurezza per il segnalamento nelle applicazioni ferroviarie.