Nowe technologie prowadzą nas w kierunku konserwacji preskryptywnej (prescriptive maintenance), w której analiza danych z czujników może zasygnalizować możliwość wystąpienia problemu ze sprzętem (maszyną) i pozwolić na uporządkowanie według priorytetów, wstępne wyznaczenie i opracowanie przez ekspertów działań zmierzających do wyeliminowania tego problemu.
Potencjał drzemiący w technologii IIoT jest ogromny, jednak wiele firm nie czuje się gotowych na wdrożenie tej technologii. Dotyczy to zwłaszcza tych zakładów, które przechodzą z konserwacji reaktywnej (reactive maintenance) i zapobiegawczej (preventive maintenance – PM) na konserwację prognozowaną (predykcyjną, predictive maintenance – PdM).
Wdrożenie strategii preskryptywnej może się wydawać zadaniem ponad siły, jednak można sobie z nim poradzić. Zamiast dokonywać heroicznego skoku z konserwacji reaktywnej na preskryptywną, można już dziś podjąć wiele działań, aby przygotować się do wdrożenia technologii IIoT i preskryptywnego UR, co pozwoli natychmiast uzyskać redukcję kosztów utrzymania ruchu i zwiększyć dostępność zasobów.
Być proaktywnym
Jedną z najczęściej wymienianych korzyści z implementacji technologii IIoT jest eliminacja przestojów oraz zwiększenie produktywności, a dzięki temu – wzrost zysków firmy. Jednak korzyści te są uzyskiwane tylko wtedy, gdy firmy porzucają stare przyzwyczajenia i są gotowe zacząć działać w nowy sposób – na podstawie szczegółowych informacji, które pozwalają przewidzieć awarie zasobów.
W wielu zakładach stosujących strategię PdM realizowany jest niestety taki scenariusz: po otrzymaniu powiadomienia, że jakieś urządzenie w zakładzie ulegnie awarii w ciągu kolejnych 10 dni, zostaje wydane zalecenie dokonania działań korygujących, jednak tylko po to, by pozostawało ono w systemie tak długo, aż urządzenie wreszcie ulegnie awarii (sic!). Konserwacja preskryptywna może tylko zwiększyć precyzję i częstotliwość uzyskiwania danych, a zatem dopóki firma nie będzie przygotowana do działania na podstawie alarmujących informacji w odpowiednim czasie, to osiągnie ona niewielkie korzyści.
We wdrożeniu strategii PdM oraz przygotowaniu organizacji do implementacji w odpowiednim czasie konserwacji preskryptywnej pomocne będą następujące działania:
→ przygotowanie kultury organizacji do zmiany na proaktywną,
→ zintegrowanie programu monitorowania stanu urządzeń z procesami zarządzania pracami konserwacyjnymi,
→ wdrożenie procesu ciągłego doskonalenia.
Najlepiej funkcjonujące zakłady przemysłowe cieszą się niezmiennie wysoką niezawodnością. W rzeczywistości mają one wysoki poziom dyspozycyjności i gotowości technologicznej oraz jednocześnie niskie koszty utrzymania ruchu (rys. 1). Gorzej funkcjonujące firmy produkcyjne wydają się zawsze walczyć z problemami wymagającymi najwięcej uwagi, przez co cierpi przede wszystkim właśnie dostępność i gotowość technologiczna procesów.
Korzyści biznesowe z funkcjonowania na najwyższym poziomie dyspozycyjności, którego wynikiem są niższe koszty utrzymania ruchu – powinny być najważniejsze dla personelu kierowniczego. Wsparcie ze strony kierownictwa jest najważniejszym składnikiem transformacji kultury organizacji z reaktywnej na proaktywną, zaś jej fundamentem powinno być dobrze udokumentowane uzasadnienie projektu (business case – BC). Aby otrzymać aprobatę kierownictwa, należy jasno wykazać, że korzyści związane z niezawodnością przynosi strategia proaktywna, zaś organizacja czerpie z niej zyski finansowe.
Ponieważ większość awarii sprzętu występuje w przypadkowych przedziałach wiekowych sprzętu, to program konserwacji zapobiegawczej opartej na ustalonych wcześniej harmonogramach (okresowej) (time-based maintenance – TBM) może dopuścić nieplanowane wyłączenie sprzętu, w wyniku którego nastąpi dłuższy przestój niż w przypadku, gdyby fabryka stosowała strategię prognozowanego UR (rys. 2). Poważne awarie powodują często konieczność wykonywania kosztownych napraw. Wysokie koszty wynikają z potrzeby uzyskania części zamiennych w krótkim czasie, zniszczeń ubocznych danego urządzenia oraz konieczności planowania zasobów w krótkim czasie.
Wiele zakładów stosuje strategię utrzymania ruchu opartą na ustalonych harmonogramach, polegającą na wykonywaniu przez technika w pewnych określonych przedziałach czasowych prac konserwacyjnych dotyczących jakiegoś urządzenia, które mają zapobiec jego awarii. Jak pokazuje rys. 2, wiele zadań realizowanych według tej strategii jest nieefektywnych oraz kończy się niepowodzeniem. Ponieważ podejście zapobiegawcze wymaga więcej planowanych przestojów i jego wynikiem jest więcej przestojów nieplanowanych, zakłady, w których realizowany jest ten model, stawiają czoła ogromnym wyzwaniom, by uzyskać wyniki odpowiadające najwyższej wydajności.
Model konserwacji zapobiegawczej jest powszechnie wykorzystywany od lat 50. XX w. Dlatego zmiana mentalności operatorów, personelu utrzymania ruchu oraz dyrekcji firm musi być częścią każdego planu wdrożenia konserwacji PdM i dążenia do najwyższej wydajności. Najważniejsze jest zaszczepianie w organizacji fundamentalnego przekonania, że awarie są nie do zaakceptowania i że każdy w firmie bierze udział w eliminowaniu ich przyczyn. Gdy przekonanie to się zakorzeni, a nagrodą będzie stabilność funkcjonowania zasobów (zamiast wykonywania poważnych napraw), będzie można czerpać korzyści z monitorowania stanu urządzeń i wprowadzić ulepszone zachowania.
Holistyczna wizja zarządzania zasobami
Aby przygotować się na uzyskanie pozytywnych wyników, należy najpierw pomyśleć o zarządzaniu zasobami w sposób całościowy (holistyczny). Łańcuch wartości związanych z niezawodnością (rys. 3) pomoże wyobrazić sobie, jak poszczególne elementy są dopasowane do siebie w ciągłym przepływie. Wszystkie elementy w takim łańcuchu są skoordynowane przez „rdzeń” strategii niezawodności, optymalizujący rodzaj zbieranych danych na temat zasobów i sposobu ich wykorzystywania dla wspierania efektywności konserwacji. Ogniwa tego łańcucha należą do czterech kategorii: otrzymywanie dokładnych danych, translacja danych na informacje, uzyskiwanie wiedzy z informacji oraz podejmowanie na podstawie tej wiedzy decyzji dotyczących działań.
Należy się zastanowić, w jaki sposób pozyskiwane są dane dotyczące naszych zasobów z procedur utrzymania ruchu, parametrów procesowych i czujników stanu sprzętu. Następnie trzeba rozważyć, jak można wykorzystać zebrane dane do analizy stanu zasobów i ostatecznie do opracowania harmonogramu prac konserwacyjnych.
Przedstawiony na rys. 3 łańcuch wartości ilustruje sposób, w jaki czujniki zamontowane na sprzęcie są wykorzystywane do monitorowania czynników, które mogą prowadzić do awarii danego urządzenia – symptomów awarii. Z perspektywy niezawodności awaria niekoniecznie oznacza, że urządzenie całkowicie przestanie działać. Urządzenie ulegnie awarii wtedy, gdy przestanie spełniać wymaganą od niego funkcję przy realizacji danego procesu. Monitoring stanu i technologie predykcyjne mogą razem wykrywać zbliżanie się awarii, dając organizacjom czas na zaplanowanie odpowiednich działań.
Najlepsze firmy, o najwyższych wskaźnikach niezawodności zasobów, od wielu lat wykorzystywały czujniki i monitoring stanu w swoich modelach operacyjnych. Monitorowanie stanu jest coraz częściej stosowaną metodą działania, ponieważ koszty wdrożenia czujników i wskaźników stanu spadły, zaś techniki analityki danych stają się coraz bardziej zaawansowane. Przy pomocy dobrze opracowanego planu monitoringu stanu można zastosować właściwe typy i zestawy czujników do obserwacji sprzętu w czasie niemal rzeczywistym. Monitoring dostarczy danych niezbędnych do poznania i zrozumienia stanu sprzętu oraz wdrożenia konserwacji prognozowanej. Na podstawie tych informacji można zaplanować sposób eliminacji występowania problemów, zgodnie z priorytetami danego zakładu.
Zmiana procesów i kultury organizacji
Odpowiedź na pytanie „Co zdarzy się dalej” może się okazać pomocna w ustaleniu, czy integracja informacji predykcyjnych z działaniami w zakresie zarządzania procesami została już zrealizowana. W praktyce może się okazać, że takie pytanie trzeba będzie zadać dwu-, trzy- lub nawet czterokrotnie. Przykładowo: zauważyliśmy, że w urządzeniu wystąpiły duże wibracje. Co się zdarzy dalej? Inżynier ds. niezawodności sprawdza różnicę ciśnień. Co się zdarzy dalej? Inżynier dostarcza raport planiście. Co się zdarzy dalej? Gdy odpowiedź ostateczna brzmi „Została wykonana naprawa i urządzenie zostało przywrócone do działania”, oznacza to, że integracja jest kompletna.
Warto zwrócić uwagę, że choć przepływy robocze, które mogą być udokumentowane elektronicznie, mają sporo zalet, to jednak zwykle stanowią tylko kopię zapasową informacji dla organizacji, która realizuje dobrze już sobie znany i zdefiniowany proces.
Zmiany w kulturze i procesach są bardzo ważne i wymagają szczególnego podkreślenia. Kultura zakładu musi się zmienić, zachowania i przyzwyczajenia pracowników również. Tylko wtedy możliwe będzie skuteczne wykorzystanie nowych zasobów danych z urządzeń i narzędzi służących ich przetwarzaniu. Kierownictwo firmy szybko straci motywację do inwestowania w konserwację prognozowaną, jeśli po zainstalowaniu nowych czujników wyniki funkcjonowania zakładu się nie poprawią. Tylko wtedy, gdy organizacja ta potrafi skutecznie wykorzystywać informacje dotyczące kondycji zasobów, powinna się decydować na wdrożenie odpowiednich narzędzi do ich pozyskiwania i analizowania. Dlatego też umiejętność efektywnego wykorzystania wspomnianego wcześniej mechanizmu z pytaniem „Co się zdarzy dalej?” może się okazać niezwykle pomocna przy weryfikacji, czy organizacja, przedsiębiorstwo, firma jest gotowa na wykorzystanie możliwości, jakie oferuje konserwacja preskryptywna.
Przygotowanie do ciągłego ulepszania
Na kwestie wdrożenia konserwacji PdM i docelowego osiągnięcia najwyższego poziomu wydajności realizowanych procesów warto spojrzeć jak na swego rodzaju podróż w kierunku ciągłego ulepszania. Jest bardzo mało prawdopodobne, że w tej podróży uda się wyznaczyć i zachować kurs wzdłuż linii prostej. W praktyce konieczne okaże się zbaczanie z niego i dokonywanie zmian, w miarę jak będą się pojawiać nieprzewidziane okoliczności.
Platforma nawigacyjna w tej podróży składa się z solidnej bazy informacji dotyczących zasobów pozostających w gestii przedsiębiorstwa czy firmy. W szczególności należy mieć udokumentowany każdy podlegający konserwacji zasób w fabryce. Niezbędne będzie zrozumienie sposobu, w jaki zasoby ulegają awariom, oraz ryzyka związanego z tymi awariami. Aby zacząć ten proces, nie trzeba znać każdego szczegółu, ale za to każda osoba w zakładzie musi brać udział w działaniach na rzecz wdrożenia tej strategii i dzielić się swoją wiedzą w miarę zbliżania się do celu. Po zidentyfikowaniu i uszeregowaniu według znaczenia ryzyka związanego z awariami, kurs powinien być obrany tak, aby wyeliminować lub złagodzić w pierwszej kolejności największe z nich.
Podczas oceny ryzyka należy wziąć pod uwagę potencjalne konsekwencje awarii dla jakości wyrobów, środowiska, procesu produkcji i kosztów utrzymania ruchu. Dotyczy to wszystkich sposobów, w których awaria może wpłynąć na firmę, ale powinny być one każdorazowo dostosowane do konkretnych uwarunkowań. W opracowanie takich analiz należy zaangażować działy operacyjne, inżynieryjne, BHP, utrzymania ruchu, zaopatrzenia i finansowe. Ich udział pomoże w określeniu priorytetów.
Dokumentowanie strategii
Po zidentyfikowaniu i uszeregowaniu ryzyka związanego z awariami niezbędne jest udokumentowanie planów realizacji strategii niezawodności, tak aby trzymała się ona wyznaczonego kursu. Początkowo mogą się pojawić nieoczekiwane okoliczności, ale posiadanie udokumentowanych oczekiwań pomoże w zakomunikowaniu, co wymaga zmiany i dlaczego.
Proces skutecznego dokumentowania strategii niezawodności może pochłaniać dużo zasobów, jednak w ostatecznym rozrachunku opłaca się on dzięki temu, że systematycznie coraz bardziej ograniczone zasoby są kierowane na obsługiwanie potencjalnych awarii, z ryzykiem, które jest zgodne z kosztem strategii.
Za stosowaniem konserwacji prognozowanej przemawiają silne względy natury biznesowej. Istnieją także względy natury technicznej. Przeciętnie czujniki mogą wykryć 70% awarii wśród zasobów podlegających konserwacji (rys. 4). Nie jest zbiegiem okoliczności, że firmy o najwyższych wskaźnikach wydajności zawdzięczają ją właśnie inwestycjom w technologie monitorowania i wykrywania zmian parametrów pracy zasobów. Ponieważ możliwości wykrywania cały czas rosną, rozwijają się technologie w zakresie pomiarów i monitoringu, znaczenie zadań UR realizowanego według ustalonych harmonogramów będzie nadal malało.
Dzięki dokumentowaniu bieżących strategii wykorzystywanych w drodze do konserwacji PdM tworzone są fundamenty dla przyszłych programów konserwacji preskryptywnej. Można opracować i dokumentować ryzyko awarii każdego z zasobów, aby zakład dysponował gotowym planem łagodzenia skutków awarii. Należy opracować i udokumentować swego rodzaju menu strategii, które są realizowane, gdy zostanie przewidziany problem ze sprzętem, a zalecenia dotyczące postępowania zostaną dostarczone dzięki analizom danych bezpośrednio ze sprzętu przez oprogramowanie analityczne lub konsultanta.
Podążanie w kierunku uzyskania najwyższej wydajności składa się przede wszystkim z serii poprawek realizowanych w procesie ciągłego ulepszania. Na tej drodze pojawią się niespodziewane awarie oraz elementy strategii, które się nie sprawdziły. Początkowo niezawodność będzie różna w zależności od napotykanych problemów. Jest to okres krytyczny, w którym należy przewidywać i rozwiązywać problemy podczas częstych okresowych spotkań, w celu przeanalizowania i ulepszenia funkcjonowania programu. Idealnie byłoby, gdyby w spotkaniach brały udział wszystkie zainteresowane osoby: z działów operacyjnych, inżynieryjnych, zaopatrzenia oraz dyrekcja zakładu.
Każdy sukces powinien być świętowany w tej samej grupie osób. Podobnie jak rozpoczynanie każdego spotkania podaniem raportu na temat liczby dni od zarejestrowanego zdarzenia dotyczącego bezpieczeństwa lub wypadku przy pracy skutkującego zwolnieniem lekarskim, raportowanie tendencji czasu trwania nieplanowanych przestojów na każdym spotkaniu jest doskonałym sposobem na podkreślanie ulepszeń i zwiększanie świadomości.
W miarę wdrażania konserwacji predykcyjnej w odniesieniu do większej liczby zasobów zostaną odkryte utajone awarie, które należy dodać do zaległości w ramach utrzymania ruchu. Będzie to wymagało posiadania tymczasowych dodatkowych zasobów w celu przeciwdziałania tym zdarzeniom. Ponieważ przestoje wynikające z destrukcyjnych zdarzeń i utajonych awarii skracają się, program ostatecznie ustabilizuje się w kierunku tendencji do stale rosnącej dostępności, wspierany przez eliminowanie coraz mniejszych defektów oraz uwolnienie zasobów z konserwacji reaktywnej.
Wymagany zestaw prac pomoże w uzyskaniu informacji, kiedy możemy oczekiwać realizacji założonego celu (rys. 5). Ponieważ procent zasobów użytych do uzyskania informacji na temat kondycji zasobów, zarówno w przypadku PdM, jak i konserwacji zapobiegawczej opartej na ustalonych harmonogramach wynosi 15% całkowitej liczby godzin, zaś wyniki tych działań zbliżają się do wartości odpowiednio 35% i 15%, to dyspozycyjność techniczna zasobów i koszty utrzymania ruchu staną się coraz bardziej stabilne i przewidywalne.
Rosnący procent wymaganych prac składających się ze zmian procesów i modyfikacji projektów wskaże, że organizacja proaktywnie eliminuje powtarzające się przyczyny awarii. Niezależnie od tego, w którym punkcie drogi do osiągnięcia najwyższej wydajności znajduje się firma, zmniejszenie zakresu prac w ramach konserwacji reaktywnej jest ważną oznaką uzyskanych postępów.
Podsumowanie
Aby przygotować się do wdrożenia konserwacji preskryptywnej, nie trzeba się znajdować wśród liderów w obszarze najwyższej wydajności procesów. Podjęcie działań w celu wykorzystania informacji o kondycji zasobów do prac konserwacyjnych przyniesie korzyści już dziś, przyśpieszy wykorzystanie potencjału technologii IIoT i konserwacji preskryptywnej w przyszłości oraz zapewni stabilność programu przez długi czas.
Konsekwentna praca mająca na celu zmianę strategii z zapobiegawczej na prognozowaną przygotowuje firmę na wdrożenie konserwacji preskryptywnej oraz istotne osiągnięcia w dziedzinie poprawy niezawodności, które mogą stanowić siłę napędową znacznych ulepszeń w funkcjonowaniu zakładu.
Oba cele są uzyskiwane dzięki ciągłemu ulepszaniu. Pozwoli ono przygotować organizację na postęp technologiczny, wdrożenie nowych technologii i rozwiązań, utrzymanie konkurencyjności oraz uzyskanie większych dochodów.
Will Goetz jest wiceprezesem ds. rozwoju biznesu w firmie Emerson.
