Development and analysis of an opportunistic maintenance policy

Nowadays it is crucial to optimize as much as possible all the aspects of a manufacturing system, as in the case of production and maintenance. The complex interactions present in modern factories make available many opportunity of improvement, even in the case of these two historically contrasting fields. In this work an opportunistic maintenance policy is developed, which, beside the theoretical modelling, is also tested with simulation in order to demonstrate that can bring real benefits to production. A description is provided about how the policy is modelled in Matlab though a Markov chain, and how this model can be used to analyze a system in order to set policy parameters in the best way. It is showed how, in a two stage production line with an intermediate buffer, the non-perfect reliability of the downstream machine and the buffer generate opportunity windows which, through the application of an opportunistic maintenance policy, can be exploited to carry out minor maintenance interventions on the upstream machine. The execution of these interventions exposes the system to a risk of losing throughput,with respect to a baseline case without policy applied. However, performing these tasks during opportunities coming up along shifts, makes available a certain amount of additional time for production, that is the time which would be otherwise dedicated to the execution of the minor maintenance actions. This additional time allows a greater total production over the period considered. To implement this policy, it’s necessary to guide the operator behavior whenever an opportunity arises, suggesting him the action to carry out or providing information to support his selection. Therefore an interface is studied, which should be installed at machine location in order to make possible a real application of what described in this thesis. The proposed model is suitable to be implemented in real cases, and leads to new research possibilities on the analysis of the advantages of opportunistic maintenance policies.

Al giorno d’oggi è cruciale ottimizzare nella migliore maniera possibile tutti gli aspetti di un sistema produttivo, come nel caso della produzione e della manutenzione. Le complesse interazioni presenti nelle fabbriche moderne rendono disponibili molte opportunità di miglioramento, anche nel caso di due campi come questi, storicamente in contrasto. In questo lavoro viene sviluppata una politica di manutenzione opportunistica che, a parte la modellazione teorica, è anche testata tramite simulazione per mostrare i benefici che può realmente portare alla produzione. E’ fornita una descrizione della modellazione della politica in Matlab attraverso una catena di Markov e di come questo modello possa essere utilizzato per analizzare un sistema con conseguente impostazione dei parametri della politica stessa nel migliore dei modi. Viene mostrato come, in una linea di produzione composta da due macchine e un buffer intermedio, la non totale affidabilità della macchina a valle e il buffer generino delle finestre di opportunità che, attraverso una politica di manutenzione opportunistica, possono essere sfruttate per eseguire degli interventi di manutenzione minore sulla macchina a monte. L’esecuzione di questi interventi espone il sistema a un rischio di perdita di produttività rispetto a un caso base in cui la politica non è applicata. Comunque, svolgere queste operazioni durante le opportunità che nascono lungo i turni, rende disponibile una certa quantità addizionale di tempo per la produzione, che sarebbe altrimenti dedicata all’esecuzione delle attività di manutenzione minore. Questo tempo addizionale permette di ottenere un incremento della produzione totale alla fine del periodo considerato. Per implementare questa politica è necessario guidare il comportamento dell’operatore ogni qualvolta sorge un’opportunità, suggerendogli quale azione eseguire o fornendogli informazioni per aiutarlo nella selezione. Si è quindi studiata una interfaccia, da posizionare vicino alla macchina, che renda possibile un’applicazione reale di quanto descritto in questa tesi. Il modello proposto si presta ad essere implementato in casi reali e apre le strade a nuove possibilità di ricerca sull’analisi dei vantaggi delle politiche di manutenzione opportunistica.