Podstawowym celem funkcjonowania działu utrzymania ruchu w zakładzie jest maksymalizacja dyspozycyjności i wydajności zasobów w oczekiwanych okresach ich eksploatacji (cyklu życia), przy jak najniższych kosztach.
Strategie utrzymania ruchu ogólnie można podzielić na dwie kategorie: reaktywne i proaktywne. Utrzymanie reaktywne, określane też mianem eksploatacji aż do wystąpienia awarii (run-to-failure), polega na naprawach zasobów dopiero po tym, gdy ulegną one awarii. Natomiast utrzymanie proaktywne polega na unikaniu napraw i awarii dzięki działaniom prewencyjnym oraz predykcji możliwych stanów awaryjnych oraz symptomów awarii.
Eksploatacja maszyn i urządzeń aż do wystąpienia ich awarii jest najstarszą i najprostszą strategią utrzymania ruchu. Wynika z niej zamierzenie celowej eksploatacji danego zasobu aż do końca jego cyklu życia, przed wykonaniem konserwacji korygującej (corrective maintenance). Strategia ta powinna być stosowana tylko w odniesieniu do zasobów niekrytycznych, takich jak żarówki ogólnego przeznaczenia lub zasoby wspierające w układach redundantnych (redundant assets), takie jak pompy rezerwowe, których awaria nie stwarza bezpośredniego zagrożenia dla bezpieczeństwa i ma minimalny wpływ na wydajność produkcji.
Producenci osiągający największe sukcesy rynkowe, szczególnie w obszarach wysokiej wydajności i niezawodności procesów, stosują zwykle jednak strategię proaktywnego utrzymania ruchu, która wydłuża czas eksploatacji zasobów, zwiększa wydajność produkcji, poprawia ogólną efektywność i zmniejsza koszty utrzymania ruchu.
Planowanie z wyprzedzeniem
Zwykle, aby technicy mogli wykonać wymagane prace w ramach konserwacji zapobiegawczej, należy wycofać maszyny z produkcji. W związku z tym trzeba nie tylko zaplanować i ująć w harmonogramach te interwencje, lecz także przydzielić operatorów serwisowanych maszyn do pracy przy innych urządzeniach. To wymaga solidnej współpracy pomiędzy działami utrzymania ruchu, produkcji i planowania, aby umożliwić okresowe wyłączanie maszyn w celu wykonania prac związanych z konserwacją zapobiegawczą.
Strategia PdM polega na wykorzystaniu technologii i narzędzi, takich jak analiza wibracji, analiza oleju oraz obrazowanie termiczne, w celu stałego monitorowania wydajności i zużycia zasobów oraz dostarczenia zaawansowanych ostrzeżeń o zbliżającej się awarii lub utracie możliwości funkcjonowania tego zasobu. Zaletą tej metody jest to, że monitoring jest przeprowadzany podczas pracy sprzętu – nie ma potrzeby wyłączania go, aby zidentyfikować zbliżającą się awarię. Strategia ta daje najbardziej realistyczne i aktualne dane na temat stanu urządzeń. Trzeba podkreślić, iż w klasycznym podejściu dostarczane informacje mogą być poprawnie interpretowane jedynie przez posiadających wysokie kwalifikacje techników utrzymania ruchu.
Niemniej jednak to podejście zapewnia elastyczność przy określaniu harmonogramów napraw w dogodnym dla firmy czasie, o ile prace są planowane i harmonogramowane przed wystąpieniem awarii. W porównaniu z konserwacją zapobiegawczą konserwacja prognozowana uwzględnia bardziej proaktywne podejście i ma najmniejszy wpływ na wydajność produkcji.
Preventive i predictive – różnice
Chociaż istnieją pomiędzy nimi podobieństwa, to konserwacja zapobiegawcza i konserwacja prognozowana znacznie się różnią pod względem ich realizacji.
Konserwacja zapobiegawcza (preventive maintenance – PM) – polega na systematycznym, opartym na ustalonych harmonogramach, okresowym i zapobiegawczym wykonywaniu prac konserwacyjnych. Działania te są przeprowadzane niezależnie od bieżącego stanu lub rzeczywistego zużycia sprzętu. Jak sama nazwa wskazuje, celem konserwacji zapobiegawczej jest zapobieganie nieplanowanym konsekwencjom awarii sprzętu lub utraty możliwości jego prawidłowego funkcjonowania.
Typ i częstotliwość każdych działań związanych z konserwacją zapobiegawczą jest zasadniczo wstępnie określony przez producenta wyposażenia oryginalnego (OEM) w odniesieniu do każdego sprzętu. Konserwacja zapobiegawcza jest przeważnie klasyfikowana jako wstępne, zaplanowane wymiany podzespołów sprzętu lub zaplanowane wyłączenia. Częstotliwość prac serwisowych związanych z tą strategią jest zwykle oparta na ustalonych dla nich wcześniej harmonogramach lub odczytach wskazań mierników, niezależnie od bieżącego stanu danego podzespołu.
Konserwacja prognozowana (predictive maintenance – PdM) – strategia ta polega na bezpośrednim monitoringu parametrów roboczych i rzeczywistego stanu zasobu oraz poprawności jego funkcjonowania przy realizacji normalnych operacji w celu jak najwcześniejszego wykrycia symptomów awarii i w ten sposób przewidzenia nieprawidłowego funkcjonowania tego zasobu. Jej celem jest wykrycie konieczności wykonania prac konserwacyjnych, zanim wystąpi awaria lub utrata możliwości prawidłowego funkcjonowania sprzętu. Po wykryciu jakichkolwiek problemów można prawidłowo zaplanować i ująć w harmonogramie niezbędne prace konserwacyjne.
Krzywa potencjalnej awarii (krzywa P-F)
Podczas porównywania strategii zapobiegawczej z prognozowaną ważne jest omówienie i zrozumienie krzywej potencjalnej awarii (Potential Failure curve – krzywej P-F). Awaria zasobu jest często traktowana raczej jako zdarzenie niż proces. Jednak większość usterek i ich symptomów pojawia się z czasem. Krzywa P-F (rys.) ilustruje pogarszanie się kondycji zasobu w czasie.
Zasadniczo krzywa P-F ma olbrzymią wartość jako narzędzie prognozowania awarii lub wczesnego ostrzegania przed awarią. Koncepcja ta ma zastosowanie dla każdego podzespołu w maszynie.
Oś pozioma krzywej P-F reprezentuje czas, natomiast oś pionowa – stan zasobu. Ponieważ stan ten stopniowo się pogarsza, potencjalną awarią (P) w tym procesie jest punkt, w którym po raz pierwszy możliwe jest wykrycie, że nieuchronnie zbliża się awaria lub utrata możliwości funkcjonowania. Jeśli taki objaw pozostanie niewykryty i nie zostaną podjęte żadne działania, proces pogarszania się stanu przyspieszy aż do wystąpienia awarii funkcjonalnej zasobu (F). Przedział czasowy pomiędzy punktami P i F jest określany mianem przedziału P-F i może wynosić od kilku dni do tygodni czy miesięcy, w zależności od podzespołu.
Specjaliści utrzymania ruchu mogą wykorzystać krzywą P-F do kwestionowania i modernizowania prac związanych z konserwacją zapobiegawczą, zalecanych przez producentów OEM. Liczba tych prac może być zredukowana dzięki efektywnemu planowaniu realizacji tych zadań na podstawie danych historycznych dostarczonych przez krzywą P-F. Niestety, wiele organizacji nie docenia wartości krzywej P-F lub koncentrują one wymagane prace na zbieraniu i analizowaniu danych historycznych. W ten sposób prace związane z konserwacją zapobiegawczą pozostają takie same jak wcześniej.
Realizowany w strategii prognozowanej proces monitoringu stanu zasobów w czasie rzeczywistym daje najlepszą okazję do wykorzystania w pełni zalet krzywej P-F i uniknięcia awarii funkcjonalnej, pod warunkiem że dane z monitoringu są analizowane i prawidłowo interpretowane. Dzięki temu wymiana lub regeneracja podzespołu może być sprawnie zaplanowana i ujęta w harmonogramie w najszybszym dogodnym terminie przed wystąpieniem awarii. Dodatkowo strategia PdM wymaga mniejszej liczby przerw w produkcji niż strategia PM.
Konserwacja ukierunkowana na niezawodność
Zamiast debatować na temat, czy jedna proaktywna strategia utrzymania ruchu ma przewagę nad drugą, warto skupić się na innym trendzie: konserwacji ukierunkowanej na niezawodność (reliability-centered maintenance – RCM). RCM ma na celu maksymalizację funkcjonowania zasobów dzięki wykonywaniu właściwych działań w odniesieniu do właściwego zasobu na odpowiednim etapie jego cyklu życia, przy jednoczesnej optymalizacji produktywności. Zamiast koncentrować się na wydajności zasobu, to podejście skupia się na funkcjonowaniu i niezawodności działania systemu.
Skuteczne wdrożenie RCM wymaga włączenia optymalnej kombinacji wszystkich innych strategii utrzymania ruchu, co bezpośrednio odpowiada krytyczności zasobu oraz kosztom związanym z wystąpieniem jego awarii. Przed rozpoczęciem wdrażania RCM dyrekcja zakładu produkcyjnego powinna wykonać staranną analizę każdego zasobu i fazy w procesie produkcji. Następnym krokiem jest określenie krytyczności, zagrożeń bezpieczeństwa, potencjalnych kosztów oraz ryzyka wystąpienia awarii. Końcowym etapem jest wybór najlepszej strategii utrzymania ruchu w odniesieniu do każdego zasobu.
Mark C. Munion jest konsultantem w firmie T.A. Cook Consultants.
