Qualità, spazio ed eccellenza

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Il clima operativo

La «Qualità-Spazio» non è dissimile dall’usuale (1). Quando, tuttavia, s’incontra un Direttore Generale, tronfio, alla scrivania, che ostenta, alle spalle, un bel certificato ISO 9001, i guai sono certi. E’ difficile fargli comprendere che la «Qualità- Spazio» è un fattore strategico nazionale e non degli stakeholder, o suo. Certo non tutti hanno la fortuna di trovare, dopo le prove acustiche, un moscone nero, che spicca sul bianco di una parabola d’antenna, importante per la scienza dell’intero pianeta, comunque i modi per mettere a soqquadro la vita dei DG “sonnacchiosi” sono molti. Basta seguire la donna delle pulizie, che, armata dei “ferri del mestiere”, entra in una camera pulita, classe 10.000, oppure piombare, con i propri sottoposti, di domenica od alle due di notte, in qualche impianto di prova, su territorio estero od in qualche poligono, dove la squadra dell’azienda stia operando. I risultati sono certi ed il DG preferirà incorniciare la foto di famiglia o di qualche santo, piuttosto che la Certificazione ISO.

La mentalità

Generalmente per eccellenza s’intende l’ottimizzazione del rapporto costo/qualità e non la durata operativa e la dismissione, a fine vita, del bene. La «Qualità-Spazio » non è un risparmio, ma un costo. Più alto è il costo e più basso è il rischio, sia dell’azienda che dello Stato, che ospita l’impresa stessa (2). Far comprendere questo agli uffici “analisi costi”, con personale che non ha vissuto esperienze dirette sui poligoni di lancio, è arduo. Il costo della Qualità, per certe operazioni (ad esempio: verifiche d’interfaccia, allineamenti, caricamento idrazina, e così via) può superare l’80% del costo del manpower impiegato per l’operazione stessa, trasferta inclusa. Ulteriore motivo di discussione, poi, riguardano i costi della logistica. Mantenere efficiente il Configuration Control ed il Non-conforming Process su modelli che si stanno sviluppando/approntando in contemporanea a 5-8 fusi orari dalla casa madre, lavorando, su turni, anche “h 24”, costa e solo la minaccia di rescissione di contratto da parte del cliente finale, estero, porta a rapidi ripensamenti. Altro problema può essere costituito dai “preposti alla Qualità” ed i “Certificatori di parte terza”. Per loro, alcune volte, un numero elevato di non-conformità significa indice di cattiva qualità aziendale. Per lo Spazio, di contro, un numero troppo basso di non-conformità, anche rispetto al Manuale di Qualità, significa che non si sono scovati i problemi o peggio, che i problemi sono stati occultati, magari con la complicità del Committente. Quando le non-conformità sono basse od inesistenti, giocoforza nascono indagini imbarazzanti, specie se condotte dal Safety Manager dell’Autorità di Lancio NASA o CNES. Con questi anche un rivetto, un condizionatore d’aria, la tastiera d’un ascensore, l’igiene di una mensa, una maniglia antipanico, possono diventare fonte di discussione. In definitiva, lo Spazio non è per ragionieri, burocrati e per man problem solver, magari dell’Ufficio Vendite! Se incontrate questi professionisti è consigliabile portate il vostro contratto altrove.

Normativa

Gli standard ISO sono generalmente validi, anche per gli impianti, le apparecchiature di terra e le minuterie associate. Bisogna solo ricordare, per non sfondare con i costi, che la normativa comunitaria non ha pari valenza in tutti gli Stati dell’Unione Europea e che, in questi, vale, come regola d’arte, solo quanto compare come norma di legge. Agli “standard ISO” si sovrappongono, poi, le normative specifiche per lo Spazio. Solitamente è chi rischia di più, anche come immagine, che impone i propri standard. Per questo:

  • i poligoni USA sono retti dalla normativa nazionale USA e NASA;
  • il poligono il CSG di Kourou è retto dalla normativa nazionale francese e CNES.

Programmi che non tengano conto dell’approccio dei Poligoni, sono destinati a rischi, che possono compromettere la Flight Readiness Review e portare ad una moltiplicazione esorbitante dei costi.

Figura 1

Figura 1

Figura 2

Figura 2

Figura 3 - Prese in Italia e Francia

Figura 3 – Prese in Italia e Francia

Programmi Spaziali

figura 4

figura 4

Non sono dissimili dagli usuali programmi commerciali e/o istituzionali (figura 1); occorre solo più accortezza ed investire in persone, infrastrutture e mezzi, senza economie di scala e di scopo. Va considerato, poi, che vi sono differenze tra programmi costruttivi per Lanciatori e Spacecraft (figura 2). Generalmente, solo per i primi può essere adottata la filosofia del miglioramento continuo. Per gli Spacecraft, la legge di Murphy attende sempre la seconda unità di volo. I programmi, infine, sono divisi in fasi ed è tassativo il Risk Management Plan. La divisione in fasi rispetta più l’inventiva degli Uffici Contratti, che gli Standard Manageriali , comunque il redde rationem avviene sempre alla Flight Readiness Review. Su qualche poligono “emergente”, poi, si rischia di restare sulla rampa di lancio per carenze amministrative: non è certo chi sia il proprietario legittimo di qualche item o non si è ottemperato a tutte le licenze di esportazione. In tali casi, ovviamente, alle stelle vanno i costi non lo Spacecraft. Per finire, gli impegni tra cliente e fornitori prevedono, in genere, 4 contratti, tre con la ditta manifatturiera ed il quarto con una ditta di servizi (figura 4)

Sistema qualità

Il Sistema Qualità interviene, solitamente, dalla fase di fattibilità. La Qualità quasi mai è coinvolta nell’approntamento dei Capitolati Tecnici, nella Procurement policy, nella formazione del personale per lo specifico programma. E’ atteso, poi, che risolva gli inevitabili problemi senza costi aggiuntivi. E’ un classico. Il Sistema Qualità mette a punto, con il Committente, documenti che vanno ad interessare/modificare anche aree del Manuale Qualità aziendale (figura 5).

figura 5

figura 5

Tra i documenti:

  • il Configuration and Data Management Plan, che definisce l’organizzazione, il contenuto documentale, nonché come la configurazione verrà individuata e gestita nei cambiamenti;
  • il Product Assurance Plan, che definisce i programmi di Affidabilità, Mantenibilità`, Safety, PMP [3], Qualità, che verranno attuati.

Nel programma di qualità dovranno essere indicate le attività per il Procurement, il Fabrication, il Manufacturing, il Verification. Alcune volte viene emesso anche il Range Safety & Quality Plan, come parte separata del PA Plan. Punti deboli, che aumentano i costi e mettono a rischio l’impresa: la dipendenza gerarchica del PA Manager dal Program Manager e, del CADM Manager, dal Project Control Manager. 1. Indici di Qualità Non esistono canoni univoci per misurare le performance di un’organizzazione e, per i prodotti spaziali costruiti in un solo esemplare, non è possibile individuare indici, che mostrino l’atteggiamento aziendale al miglioramento continuo del prodotto [4]. Per i prodotti spazio viene stabilita una cifra di affidabilità od un MTBF, in caso di servizi. La Design Assurance deve dimostrare che l’obiettivo è stato raggiunto. Il Quality Assurance deve dimostrare che l’affidabilità progettata è mantenuta durante tutte le fasi di lavorazione e servizio.

Qualifica

Più le modellizzazioni e le prove sono accurate, più il progetto è costoso, ma più certo il successo. La qualifica di uno Spacecraft è diversa da quella di un Servizio di Lancio. Questa, poi, non è semplicemente lanciare con successo un prototipo del lanciatore.

figura 6

figura 6

La lavorazione per isole (figura 6) chiede un diverso approccio al Sistema Qualità e cambiare un uomo od una procedura in un’isola, significa riqualificare l’isola stessa. 1 Qualifica Spacecraft Per contenere i costi, la qualifica solitamente avviene, con l’approccio protoflight; i modelli divengono tre:

  • il modello termostrutturale, da sottoporre a prove ambientali a livelli di qualifica. Con lo stesso si mettono a punto anche gli equipaggiamenti meccanici di terra [Mechanical Ground Support Equipment- MGSE] e le procedure relative. Si certifica, infine, il personale che verrà portato in campagna di lancio;
  • il modello elettrico serve per provare la funzionalità dello Spacecrat e, alcune volte è sottoposto a prove ambientali. Con lo stesso si mettono a punto anche gli equipaggiamenti elettrici di terra [EGSE] e le procedure elettriche. Si certifica ulteriormente il personale che verrà portato in campagna di lancio;
  • il prototipo di volo, termina la qualifica non eseguita sui modelli precedenti e viene lanciato.

Verifiche

Il loop è il solito (figura 7). Stabilita la specifica ed i documenti d’interfaccia, in termini verificabili, è convenuto con il Committente un Design & Development Plan, congruente con la pianificazione prevista ed il Risk Management Plan. E’ prodotto, quindi, un Assembly, Integration and Verification Plan (AIV Plan), che fornirà input al Verification Control Document (VCD) ove, per ogni requisito, verranno indicati i risultati ottenuti e i documenti in cui rintracciare i dati. Importanza particolare assume il LogBook, che riporta tutte le prove e le ispezioni svolte dal momento dell’integrazione alla consegna al Customer.

figura 7 - Verification loop

figura 7 – Verification loop

Figura 8 - Documentation Tree

Figura 8 – Documentation Tree

Sistema documentativo

Gli alberi documentativi individuano tutti i documenti necessari per gestire, produrre, provare e mantenere il bene. Il Committente, solitamente, emette i requisiti per ogni documento che dovrà essere prodotto (Data Requirement), indicando anche quali documenti dovranno essergli sottoposti per approvazione, revisione, informazione o se dovranno essere tenuti a disposizione per un certo tempo (ad esempio: 10 anni). Ovviamente per uno Spacecraft, l’attenzione del customer è puntata sulla specifica del prodotto e sulle sue Interfacce con il mondo esterno (ad esempio: lanciatore, stazioni di terra). Per un Sistema di Lancio, sul Manuale d’Uso e sui Manuali di manutenzione delle Ground Facilities. Ne discende, per i lanciatori, che tutti i Manuali d’Uso di tutti i sottosistemi e parti interessanti, sia il vettore che il Ground Segment, debbano essere in configurazione corretta e verificati nelle possibili marginalità, disegni e certificazioni incluse. 1 Reliability e Safety Sapere cosa ci si attenda dai singoli documenti è cruciale. Avere una specifica che definisca i requisiti in termini verificabili (per test, ispezione, analisi, revisione di progetto) è un vero successo per Sistema Qualità. Spesso si trovano specifiche, che, nei singoli paragrafi, sono un misto di requisiti non verificabili, frammisti a descrizioni non utilizzabili per le analisi di affidabilità e safety. Nascono, quindi, documenti quali test specification e design description ed occorre armarsi di pazienza certosina per mantenere congruente la documentazione che prolifera. I costi aumentano, ma soprattutto aumenta il rischio di “scollamento” tra i vari documenti e quindi di non-conformità “critiche” o “major”, magari scoperte dal customer o, peggio, dall’Autorità di Lancio

Configurazione

Mantenere la configurazione “as design – as built” non è banale, specie quando, per gli Spacecraft, viene usato l’approccio protoflight (punto 6.1). I requisiti cambiano in corso d’opera , mentre i modelli sono provati in posti diversi, a distanza di fusi orari, con piani, procedure e persone diverse. Le non-conformità rilevate su un modello, poi, vanno analizzate vedendone l’impatto su tutti i modelli. Per complicare di più, i modelli, possono essere “vestiti” con item diversi durante l’arco delle prove e non si può certo impedire, mentre avviene il termovuoto o la simulazione solare, ad un gruppo di trenta e più ingegneri, di cambiare specifiche e procedure o caratteristiche dell’oggetto. In definitiva si chiude in camera di termovuoto od in simulazione solare un oggetto e ne esce un altro. Solo pochissimi team riescono a resistere ad un impatto del genere e noi italiani siamo arrivati ad avere ben due team di circa mille persone ognuno, sparse per il mondo, che è riuscito in imprese del genere. Esiste un trucco? Tutte le ditte avevano lo stesso approccio alle System Configuration Item Data List, ai System Log- Book e alla organizzazione documentale conseguente. 1. System Configuration Item Data List Un solo documento cartaceo per tre modelli. La discordanza tra il protoflight ed il modello balza evidente e chiede un Justification Note od un Reconciliation Sheet. Ovviamente costruire e mantenere il documento chiede s/w costosi, con codici a barra sui singoli documenti, ma l’investimento si ripaga in poco tempo. Il System CIDL è mantenuto dal configuration & data manager. 

2. Hardware Configuration & traceability Log Parte della configurazione as-built è mantenuta con lo Hardware Configuration & Traceability Log. Questo, costruito per ogni modello (STM, EM, PFM) ed inserito nel relativo Log-Book, individua gli Item montati sul modello stesso e con quali Work Item eventualmente cambiati. Il Documento è mantenuto dall’Ispettore di Qualità.

3. System Log-Book Sono Log, con parti predefinite, implementate, per ogni modello, nel corso della fase contrattualizzata. Parte importante di questi sono i Work Item (WI); fascicoli, che contengono tutto ciò che serve ad aprire e chiudere un’ azione. Ogni WI individua le macro-attività chieste in funzione dell’AIV e del Modello in integrazione e prova, le procedure step-by-step, i disegni utilizzati, i Deviation Work Item (DWI) ed i Procedure Variation Scheet (PVS) chiesti in corso d’opera dall’engineering, i Non-conformance Report (NCR) emessi e le attività occorse per chiudere le non-conformità. Il WI è chiuso quando tutte le attività sono effettuate e le NC chiuse o accettate dal Committente e, se del casa, dall’Autorità di Lancio, con apposita Deviation sottoscritta. Le singole azioni del WI possono essere svolte anche contemporaneamente a fusi orari di differenza e da team aziendali diversi. In definitiva un sistema di raccolta dati decisamente complesso, oneroso, ma che permette una traceability completa dei dati, rileggibile anche a distanza di anni.

Conclusioni

La «Qualità-Spazio» implica più accortezza del solito da parte di tutti gli Attori e coscienza che il Sistema Qualità non può guardare il rapporto costo/benefici, ma il rapporto costo/rischio dì programma. Più alto è l’investimento in Qualità e minore il rischio. Fare Spazio, quindi, non è per tutte le aziende: l’esperienza acquisita su un programma, per quanto importante, può, per ragioni diverse, restare episodica, con danno non indifferente sulle aspirazioni di crescita dell’azienda stessa.

 

Figura 9 - System CIDL e HC&T Log

Figura 9 – System CIDL e HC&T Log

Figura 10 - Actions flow in a Work Item (WI)

Figura 10 – Actions flow in a Work Item (WI)

APPROFONDIMENTI

  1. Quality: distinctive attribute or characteristic possessed by someone or something. La Definizione ISO [Grado con cui un insieme di caratteristiche intrinseche soddisfano i requisiti] non appare esplicitare la cogenza relativa alla dismissione. In definitiva più interessanti appaiono le definizioni di Price (1985) “Fare le cose giuste la prima volta.” e quella di Pietro Lafratta [“strumenti innovativi per lo sviluppo sostenibile”], che per Qualità intende “l’insieme delle caratteristiche e degli attributi di un’entità materiale od immateriale, che conferiscano la capacità di soddisfare le esigenze espresse od implicite associate ai processi di produzione/fornitura, utilizzo/fruizione e dismissione dell’entità medesima”.
  2. I Trattati e Convenzioni ONU obbligano gli Stati alla rifusione diretta dei danni, che i soggetti giuridici o privati possono creare dal loro territorio nazionale.
  3. Parti, Materiali e Processi.
  4. Può accadere che il Committente, poco edotto sulle tecniche di Qualità e soprattutto di Safety, chieda , a contratto, Indici di Qualità per misurare la “Qualità” del proprio programma. Nascono problematiche di forte rischio, specie per le operazioni di lancio, non facilmente gestibili.

Quality Space is different to the usual for two things: the cost, really high and the staff, who in a natural antagonism with the engineering for the production phases, separated from those of control. The benefit of the program is before the good of the company and the successful launch satisfies the pride and sense of belonging, rather than an economic bonus. Americans like this and see the ostentatious Italian flag on the tables of the inspectors of Quality creates trust: it means esprit de corps and loyalty to the common work.

FRANCESCO PAOLO CANTELLI

Ingegnere elettronico, specializzato in controllistica con il prof. Ruberti; nella sua lunghissima esperienza professionale ha operato in particolare presso il Servizio Attività Spaziali del CNR, presso il Piano Spaziale Nazionale, presso l’ASI. È socio AICQ-ci.
fp.cantelli@gmail.com
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