Modularization of industrial plant design. Theory and approaches : an industrial case

Competition and complexities are strongly increasing and characterizing operations in the industrial plants world of today. Technical complexities, together with an increasing need for globalization of corporate organizational structure and thus, the necessity of being closer to customers around the world or to produce in low cost workforce countries, force companies to reduce and better control costs, and improve in a significant way the efficiency of internal processes, in particular, processes related to the engineering and the management of plants and projects. One way to achieve this, is to implement in the company standardization programs aiming at increasing the repeatability and reuse of projects and then, enormously increasing the efficiency of the engineering phase and reducing all related costs. However, in order to stay competitive, customers’ requirements cannot be neglected, and standardizing may not satisfy all the requests, a compromise is necessary. In fact, by a literature analysis, it seems that the best approach for both reaching satisfying levels of uniformity and sufficiently satisfying customers, is the standardization and modularization approach in the design of plants, given the above goals. Then, in the present work, after a deep overview of the available literature, basing on a real industrial case, the case of Mapei, a methodology for the implementation of such design approaches is proposed, focusing on how modules should be intended and treated in the design process, and in the definition of design criteria aiming at increasing the reusability level of the plant under design for efficiency improvement. Moreover, since the resulting plant will be reproduced in several projects, thanks to its reusability, design criteria should also be oriented at the optimization of the plant performances over its entire life cycle, thus minimizing the overall operative expenses.

Competitività e complessità crescenti stanno sempre più caratterizzando ed influenzando la progettazione e l’ingegneria nel mondo degli impianti industriali. Complessità tecniche, unite ad una crescente necessità delle multinazionali di globalizzare le proprie strutture e quindi, necessità di essere vicine ai clienti sparsi nel mondo o di produrre in nazioni a basso costo di manodopera, obbliga le aziende a ridurre i costi delle sue funzioni ed a migliorare significativamente l’efficienza dei processi interni, in particolare, ingegneria e project management. Una efficace maniera di procedere è quella di implementare programmi di standardizzazione volti all’incremento di ripetibilità e riusabilità nei progetti e, quindi, migliorare enormemente l’efficienza della fase di ingegneria e di limare i relativi costi sfruttando una migliore allocazione delle risorse. Tuttavia, per restare competitivi, non vanno trascurate le necessità del cliente e, uniformare può non essere la scelta migliore, ma un compromesso è necessario. Infatti, da un’analisi della letteratura, si evince che un approccio di standardizzazione e modularizzazione congiunte possa essere una soluzione per la progettazione di impianti, dati i suddetti obiettivi. Perciò, il presente lavoro, dopo una profonda ed accurata analisi della letteratura disponibile, basandosi su un reale caso industriale, il caso Mapei, si propone di definire una metodologia per l’implementazione del suddetto approccio alla progettazione, concentrandosi sul significato progettuale di modulo, e definendo criteri di progettazione volti all’incremento del livello di riusabilità dell’impianto. Inoltre, data la riproducibilità dell’impianto, può risultare conveniente, ragionando nel lungo periodo, orientare i suddetti criteri verso una ottimizzazione delle prestazioni lungo l’intero ciclo di vita dell’impianto, minimizzando così le spese di gestione operativa del sistema. Ottenendo così risultati positivi sia in termini di incremento di efficienza del processo, sia ipotizzando un migliore controllo dei costi durante la fase operativa dell’impianto così definito.