Zwodnicza krzywa wannowa

Jak sugeruje tytuł artykułu, krzywa wannowa nie jest modelem sprawdzającym się w każdym przypadku. Wprawdzie wiele urządzeń zachowuje się zgodnie z charakterystyką tej krzywej, jednak w rzeczywistości przyjmuje się jej prawdziwość mimo braku dostatecznych podstaw badawczych. Z pomocą przychodzą doświadczenia przemysłu lotniczego, który ma do czynienia ze stosunkowo licznymi populacjami identycznych lub podobnych podzespołów. W końcu lat 60. w ramach zakrojonych na szeroką skalę badań, których wyniki przyczyniły się do opracowania metody RCM (Reliability Centered Maintenance – metoda konserwacji ukierunkowana na niezawodność), specjaliści z linii lotniczych United Airlines wykorzystali bazę danych podzespołów w celu wyznaczenia funkcji intensywności uszkodzeń niekonstrukcyjnych podzespołów samolotów (zwanej także funkcją hazardu, funkcją ryzyka, warunkową funkcją uszkodzeń lub funkcją siły wymierania). Podsumowanie tej analizy przedstawione jest na schemacie.

Wnioski z badań wywołały powszechne zaskoczenie i także dziś dziwią każdego, kto styka się z nimi po raz pierwszy. Wyniki uzyskane na podstawie dalszych badań bazujących na danych z przemysłu lotniczego, przeprowadzonych w Szwecji w 1973 r. (Bromberg) oraz przez Marynarkę Wojenną Stanów Zjednoczonych (U.S. Navy) w 1983 r., były bardzo podobne (patrz tabela).

Wyniki z badań United Airlines i Bromberg są niemal identyczne i wykazują podobne wzorce, jak badania przeprowadzone przez amerykańską Marynarkę Wojenną. We wszystkich trzech analizach przypadkowe awarie stanowiły od 77% do 92% wszystkich awarii, natomiast awarie wynikające z wieku podzespołów odpowiadały pozostałym 8%–23%. Autorom artykułu nie są znane żadne inne tego rodzaju badania, można zatem wysnuć przypuszczenie, że podobne modele intensywności uszkodzeń sprawdzają się także w Państwa zakładzie.

Uzyskanych wniosków nie powinno się traktować jako wyroczni, ani też nie należy przeceniać ich znaczenia dla inżynierów UR. Zakładając, że przedstawione krzywe odzwierciedlają rzeczywiste zachowanie się komponentów w danym zakładzie lub systemie, krótko omówimy wyniki.

1. Zaledwie niewielka część podzespołów (3%–4%) faktycznie odpowiadała tradycyjnej koncepcji krzywej wannowej (krzywa A).

2. Co więcej, tylko od 4% do 20% podzespołów dochodzi do wyraźnego okresu uszkodzeń starzeniowych w czasie sprawności samolotów (krzywe A i B). Jeżeli uznamy, że krzywa C także zawiera fazę zużycia, to nawet wówczas tylko od 8% do 23% podzespołów dochodzi do okresu niezdatności starzeniowej.

3. Z drugiej strony od 77% do 92% podzespołów w ogóle nie ulega starzeniu lub zużyciu w fazie sprawności samolotów (krzywe D, E i F). Oznacza to, że wbrew powszechnemu przekonaniu, iż wśród każdych 10 komponentów aż 9 realizuje model krzywej wannowej, badania oparte na rzeczywistych danych dowodzą zupełnie przeciwnej tendencji.

4. Zauważmy, że wiele komponentów ulega zjawisku awaryjności we wczesnym okresie eksploatacji (efekt „nowości” lub „umieralności niemowląt” – krzywe A i F).

Co wnioski te oznaczają w praktyce? Po pierwsze okres stałej intensywności uszkodzeń (występujący na wykresach A, B, D, E i F) oznacza, że awarie urządzeń są z natury przypadkowe – czyli stan naszej wiedzy nie pozwala przewidywać mechanizmów i terminów awarii. Wiemy tylko tyle, że w stosunkowo dużej populacji chwilowa intensywność uszkodzeń (wyrażona także jako średni okres międzyawaryjny) jest wartością stałą. Możemy oczywiście mieć nadzieję, że wskaźnik ten w przypadku naszych urządzeń ma możliwie najniższą wartość, skąd będziemy czerpać przekonanie, że komponenty naszego systemu charakteryzują się wysoką niezawodnością. Niestety, dla inżynierów UR występowanie okresu stałej intensywności uszkodzeń oznacza, że czynności remontowe w niewielkim stopniu pomagają przywrócić sprzęt do stanu z początku eksploatacji.

Po pierwsze dokonywanie remontów w okresie stałej intensywności uszkodzeń to zazwyczaj wyrzucanie pieniędzy w błoto, ponieważ tak naprawdę nie wiadomo, które elementy należy przywracać do zdatności, ani też po jakim czasie należy rozpocząć remont (w okresie stałej intensywności uszkodzeń każdy termin prac remontowych jest z zasady przyjęty na podstawie domysłów). Po drugie remonty mogą się okazać szkodliwe, ponieważ starając się przywrócić urządzenie do stanu idealnego – czyli do rzekomego stanu „nowości” – możemy nieumyślnie sprawić, że cofnie się on do fazy „umieralności niemowląt”. Wystarczy pomyłka pracownika w trakcie wykonywania czynności o charakterze interwencyjnym.

Z badań United Airlines wynika na przykład, że opisana wyżej sytuacja może dotyczyć remontów elementów spełniających modele D, E i F. Trzecią trudność stanowi zatem wyznaczenie terminów okresowych przeglądów, o ile w ogóle uznamy, że należy je przeprowadzać.

Tabela. Udział podzespołów w poszczególnych modelach intensywności uszkodzeń

 Przykładowo, w przypadku komponentów należących do modeli A lub B nie powinniśmy przeprowadzać remontu zbyt szybko, ponieważ w ten sposób marnowalibyśmy swoje zasoby. Często, nawet jeżeli jesteśmy przekonani o koniecznym remoncie, nie wiemy, z jaką częstotliwością powinniśmy go wykonywać. Wynika to oczywiście z tego, że nie dysponujemy danymi, które pozwoliłyby nakreślić krzywe intensywności uszkodzeń naszych podzespołów.

Podsumowując, należy stwierdzić, że planując działania UR, warto zachować ostrożność. Może się bowiem okazać, że będą to działania nieuzasadnione z punktu widzenia charakterystyki intensywności uszkodzeń w naszym zakładzie. Co więcej, błędy personelu popełniane w trakcie remontów mogą spowodować więcej problemów niż korzyści w przypadku podzespołów niecharakteryzujących się okresem uszkodzeń starzeniowych. Jeżeli nie dysponujemy danymi na temat tej fundamentalnej kwestii, powinniśmy przeprowadzić badania wieku i sprawności urządzeń (ang. AEP – Age Exploration Program), a także zbierać informacje do celów analizy statystycznej. Dopiero na tej podstawie możemy planować skuteczne działania.

Należy również, o ile to możliwe, ograniczać się do działań o charakterze bezinterwencyjnym, kierując się aktualną sprawnością urządzeń, do czasu uzyskania wiarygodnych wyników z badania AEP. Jest rzeczą zadziwiającą – na nieszczęście – że mimo postępów współczesnej techniki tak mało wiemy o mechanizmach odpowiedzialnych za powstawanie awarii.

Druk za zgodą wydawnictwa Butterworth-Heinemann, oddziału Elsevier, na podstawie „RCM – Gateway to World Class Maintenance”, Anthony M. Smith (AMS Associates Inc., Kalifornia), Glenn R. Hinchcliffe (inżynier konsultant w fi rmie G&S Associates Inc., Karolina Północna), (c) 2004.

Artykuł pod redakcją Michała Andrzejczaka

Autor:

Anthony M. Smith i Glenn R. Hinchcliffe, USA