Progetto e produzione di PSU ai tempi della pandemia

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Il mondo industriale,nel suo complesso, sta sperimentando un periodo di sconvolgimenti senza precedenti, in balia della più grande pandemia che sta colpendo l’umanità da quasi un secolo a questa parte. Anche se le attività in un gran numero di segmenti di mercato hanno subito un drastico rallentamento, la necessità di spedire strumentazione e apparecchiature medicali di vitale importanza diventa di giorno in giorno più pressante. Per questo motivo i siti produttivi, unitamente ai relativi canali di distribuzione, devono garantire una risposta adeguata. Ciò richiede una radicale revisione di quelli che finora sono stati considerati modelli di business estremamente efficaci. Ovvero le regole del gioco sono cambiate.

Approccio BTO…

Per un periodo di tempo molto lungo (che comprende gran parte degli ultimi due decenni), l’ecosistema elettronico nella sua globalità ha gradualmente modificato il proprio modo di operare. Al fine di evitare di “congelare” grandi quantità di capitali, con i rischi di natura finanziaria che ne derivano, questo ecosistema si è sempre più orientato verso un approccio di tipo BTO – Built-To-Order). In altre parole, i prodotti venivano realizzati solo dopo la conferma di un ordine. Si tratta di un approccio, o meglio di una cultura, oramai profondamente radicato in ogni stadio della catena di fornitura (supply chain), dai fornitori di componenti e i loro partner in distribuzione, ai produttori di apparecchiature per finire agli integratori di sistemi. Ora, per un evento assolutamente imprevisto, questo schema ampiamente collaudato e accettato, ha evidenziato tutti i suoi limiti. Le metodologie che hanno funzionato egregiamente per il settore dell’elettronica per molto anni non sono più utilizzabili come in passato, e tutti i soggetti coinvolti devono adeguarsi rapidamente alla nuova realtà.

..e strategie JIT
In passato per i produttori di apparecchiature, indipendentemente dal segmento di mercato in cui operavano, era perfettamente accettabile (e nella maggior parte dei casi raccomandato), seguire una strategia di produzione di tipo JIT (Just In Time). Ciò consentiva di mantenere elevate efficienze operative, evitare un eccesso di inventario nonché tutelarsi contro bruschi cali della domanda. Tutto quello che serviva era l’accesso a proiezioni accurate circa i volumi di produzione previsti. Di conseguenza le quantità di componenti liberamente disponibili non erano generalmente così elevate. Grazie ai livelli di stock che erano in grado di assicurare, i distributori di componenti hanno avuto un ruolo importante per prevenire eventuali penurie di materiale. Essi sono stati in grado di agire da utile riserva (buffer) nei casi in cui si verificavano aumenti imprevisti della domanda. Questi distributori, in ogni caso, mantengono un gran numero di unità solo per quelle linee di prodotti per le quali è prevedibile un aumento improvviso dei volumi di produzione. Ovviamente, questi stessi distributori sono meno inclini ad adottare il medesimo approccio per i prodotti destinati a mercati di nicchia, come è stato finora considerato il settore medicale.

Per ovvi motivi la produzione di determinati componenti per apparecchiature medicali ha subito un drastico aumento nelle ultime settimane, ma le limitate scorte dei fornitori di componenti chiave si è rivelato un problema, con un conseguente allungamento dei tempi di consegna. Nei progetti esistenti di tali apparecchiature i componenti sono già stati definiti, ragion per cui è necessario procurarsi un quantitativo superiore di questi componenti da un fornitore affidabile oppure andare alla ricerca di una valida alternativa. Gli eventuali componenti alternativi, detti anche “crosses”, dovranno essere disponibili in quantità adeguate e rappresentare un sostituto a tutti gli effetti del prodotto originale (drop-in). Quest’ultimo aspetto è particolarmente importante in quanto il componente utilizzato in sostituzione deve avere dimensioni fisiche equivalenti, identiche caratteristiche di interfaccia, prestazioni operative confrontabili e il medesimo numero di funzionalità.

Alcuni alimentatori (PSU – Power Supply Unit) possono rappresentare una valida alternativa rispetto ad analoghi prodotti di altri costruttori e CUI sta attivamente collaborando con i produttori di apparecchiature medicali per fornire un aiuto in questo senso, ovvero individuando alternative adeguate presenti nel proprio portafoglio. Nel momento in cui un produttore è alla ricerca di un prodotto sostitutivo, deve esaminare con particolare attenzione il datasheet della PSU alternativa prima di avviare qualsiasi attività di acquisto. In questo modo è possibile valutare se tutte le caratteristiche essenziali sono adeguate allo scopo. Qualsiasi potenziale incongruenza dovrà essere analizzata dai rispettivi team di progetto, ovvero del produttore di apparecchiature e del fornitore selezionato.

Il problema delle normative
Gli alimentatori utilizzati per apparecchiature medicali devono ovviamente rispettare standard di qualità estremamente severi. Al fine di garantire un funzionamento sicuro e affidabile sul lungo periodo sono necessari test esaustivi per garantire la conformità alle normative vigenti. L’inizio del progetto di una nuova PSU, così come qualsiasi modifica a un progetto esistente o ancora l’avvio di una nuova linea di produzione sono tutte attività che, in circostanze normali, richiedono settimane per poter ottenere tutte le approvazioni richieste. Vista l’urgenza attuale di fornire, ad esempio, alle strutture ospedaliere un gran numero di ventilatori, sono stati coinvolti nuovi produttori che non operano nel settore medicale. Di conseguenza gli Enti normatori di entrambe le sponde dell’Atlantico hanno preso provvedimenti per “allentare” temporaneamente la rigidità che contraddistingue le normative in vigore. Per esempio un ventilatore già esistente, che è stato modificato grazie a una collaborazione tra Airbus e il team di Formula 1 della McLaren, ha ricevuto in tempi record dalle Autorità competenti del Regno Unito l’approvazione per poter entrare in produzione.

Il ruolo del progettista
Anche la progettazione può fornire un valido ausilio. Con l’adozione di un approccio che preveda l’uso di blocchi base modulari al posto di un sistema ad alto grado di integrazione, il processo di approvvigionamento dei componenti richiesti può risultare meno difficoltoso. Sebbene i moduli debbano garantire l’equivalenza dal punto di vista funzionale e molto probabilmente avere le medesime dimensioni e interfacce dei prodotti originali, per i componenti integrati nei moduli esiste una maggiore libertà di scelta. Il ricorso a connettori standard industriali, evitando quindi configurazioni di tipo proprietario, aumenterà sicuramente le probabilità di reperire un modulo PSU che si adatti al design. Allo stesso modo, se si impostano i livelli di tensione più comuni per la PSU, il processo di approvvigionamento di unità adatte allo scopo risulterà più semplice

Benché risulti inevitabile accettare alcuni compromessi in termini di prestazioni del sistema, dimensioni e costo complessivo, un approccio modulare alla progettazione offre indubbi vantaggi in uno scenario come quello attuale. Per questa ragione dovrebbe essere adottato su larga scala. Esso permette infatti di accedere in tempi rapidi a componenti disponibili nei volumi richiesti per soddisfare l’attuale domanda, consentendo in tal modo di aumentare la produzione di apparecchiature in un arco temporale decisamente più breve.

L’industria nel suo complesso ha dovuto confrontarsi con una curva di apprendimento molto ripida in queste ultime settimane, in quanto si è trovata ad affrontare circostanze che mai prima d’ora si erano verificate. In ogni caso le conoscenze acquisite si stanno rivelando molto preziose e produttori e fornitori si stanno adeguando rapidamente alla nuova situazione che si è venuta a creare. Significativi cambiamenti sono stati apportati alle strategie di progettazione e di produzione che conferiranno una maggiore agilità alla catena di fornitura che a sua volta contribuirà al più nobile degli scopi, ovvero salvare vite umane.

Bruce Rose Principal Applications Engineer, CUI, Inc)

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