Автоматизированные системы управления (АСУ) ТОиР оборудования с ЧПУ. Часть 7.
Доброго времени суток, уважаемые коллеги!
Я понимаю Вас, уважаемые коллеги, как сейчас трудно на предприятиях ВПК и особенно службам ТОиР оборудования с ЧПУ. Поэтому я предлагаю свой опыт в организации службы ТОиР на крупном машиностроительном предприятии, о котором я и пишу в моих статьях. В данной статье я продолжу рассказ о своем опыте по организации и опыте сотрудников Технического центра по организации АСУ «ТОиР оборудования с ЧПУ.
Современные методы управления активами.
Выбор оптимальной стратегии эксплуатации оборудования.
Нет конкретного универсального подхода, связанного с организацией и проведением ТОиР оборудования на машиностроительных предприятиях. Из инструментов, которые сейчас находятся на рынке можно выделить 3 составляющие:
диагностика, без которой невозможно построить современную информационную АСУ ТОиР,
АСУ «ТОиР оборудования»,
современные методы управления.
Сегодняшняя статья посвящена диагностике технического состояния узлов оборудования с ЧПУ, как составляющей АСУ «ТОиР оборудования». С нашим опытом разработки и внедрения АСУ«ТОиР оборудования» и АСУ « Мониторинг с глубокой диагностикой технического состояния узлов оборудования» я бы хотел ознакомить Вас, уважаемые коллеги в этой статье.
Важность ТОиР оборудования с ЧПУ на предприятиях - это важность не только техническая, но и экономическая, так как на протяжении последних 30 лет мы, ремонтники, сталкиваемся с большими не разрешаемыми проблемами: -с одной стороны ,производство требует повышения надежности и производительности работы оборудования; -с другой стороны, мы находимся в условиях непрекращающихся ежегодных оптимизаций, направленных в основном на снижение расходов на ТОиР оборудования за счет сокращения специалистов и бюджета, выделяемого на проведение ТОиР оборудования. В результате перед ремонтными службами встали две противоречивых задачи: -с одной стороны, повышать эффективность работы оборудования; -с другой стороны, денег на поддержания работоспособности оборудования с каждым годом выделяют все меньше и меньше.
В таких условиях успешно выполнить работы по поддержанию паспортной эффективности оборудования возможно только с применением систем мониторинга с глубокой диагностикой технического состояния узлов оборудования, которые позволили бы оценить текущее техническое состояние узлов оборудования и сократить затраты на ТОиР за счет представленной фактической информации об их техническом состоянии. Задача непростая, но решаема.
Когда мы с Вами говорим о ТОиР оборудования, необходимо понимать, что на предприятии должна быть сформирована некоторая организационная структура. То есть, на предприятии в структуре службы ТОиР оборудования должна быть сформирована группа специалистов, которые непосредственно включены в процесс организации АСУ «ТОиР оборудования».
Мы у себя в Техническом центре для повышения эффективности работы оборудования с ЧПУ определили 3 направления развития службы ТОиР оборудования, связанных с разработкой новой организационной структуры управления.
Первое направление - дальнейшее развитие отдела ТОиР оборудования за счет применения инновационных технологий ТОиР оборудования с ЧПУ.
Второе направление - проведение капитальных ремонтов с глубокой модернизацией оборудования с ЧПУ.
Третье направление - автоматизация процессов ТОиР и развитие АСУ «Мониторинг с глубокой диагностикой технического состояния узлов оборудования» и методов контроля технических параметров оборудования.
Для повышения эффективности оборудования за счет правильно организованного ТОиР был организован Технический центр ТОиР оборудования с ЧПУ, в который вошли 6 новых подразделений.
1. Бюро мониторинга и диагностики технического состояния узлов оборудования с ЧПУ, которое на основании получаемой актуальной информации о текущем состоянии узлов оборудования, с помощью мониторинга с глубокой диагностикой выявляет неисправности и прогнозирует остаточный ресурс.
2. Ремонтные бюро отдела ТОиР оборудования выполняют: - плановые и аварийные ремонты оборудования, - первую ступень диагностики технического состояния узлов оборудования с помощью виброручек, -межремонтное обслуживание с передачей оперативной информации о техническом состоянии особо ответственного оборудования.
3. Централизованные участки ремонта узлов оборудования выполняют текущий и капитальные ремонты узлов оборудования с ЧПУ с предварительной и окончательной диагностикой.
4. Отдел капитального ремонта оборудования с ЧПУ проводит капитальные ремонты с глубокой модернизацией оборудования по разработанным проектам.
5. Конструкторский отдел разрабатывает и сопровождает проекты капитального ремонта с глубокой модернизацией оборудования с ЧПУ, подбирает аналоги вышедших из строя узлов и деталей, изготавливает чертежи на изготовление новых деталей.
6. АСУ «ТОиР оборудования с ЧПУ» осуществляет техническое сопровождение работы АСУ, связь с программистами информационного центра по внесению изменений.
Для повышения эффективности работы оборудования с ЧПУ и внедрения стратегии ТОиР по техническому состоянию сотрудники Технического центра спроектировали и внедрили в 2008 году АСУ «Мониторинг» технического состояния механических узлов оборудования с ЧПУ. Эксплуатация системы показала ее эффективность и в тоже время выявила следующие недостатки:
отсутствовала база по параметрам диагностики,
отсутствовала база предельных значений уровней вибрации в зонах нормальной, предаварийной и аварийных работ узлов оборудования,
отсутствовало автоматическое формирование заказ-нарядов на работы по ТОиР,
отсутствовало автоматическое планирование работ по ТОиР оборудования по наработке и техническому состоянию.
АСУ ТОиР оборудования с ЧПУ» содержит в себе огромный технологический функционал с большими затратами на ТОиР. Давайте рассмотрим нижерасположенный рисунок, на котором изображена блок-схема диагностики технического состояния узлов станка с последующей обработкой полученных сигналов. На цеховом уровне мы видим узлы станка на котом расположены датчики виброускорения и контролеры с настроенными параметрами ограничений. Сигнал с датчиков поступает на виброметр. В виброметре сигнал централизованно обрабатывается и записывается на флеш-носитель. В этот момент внутри системы происходит разрыв, то есть мы имеем информацию о техническом состоянии узлов станка, которую не можем в автоматическом режиме доставить пользователю для разработки плана работ по ТОиР и для принятия решения руководителем. С флеш-носителя информация переносится в АСУ «Мониторинг» или в АСУ«ТОиР» для обработки и предоставлению информации пользователям.
В результате эксплуатации данной АСУ «ТОиР» были обнаружены следующие недостатки:
Отсутствие актуальной и достоверной информации о планировании работ по ТОиР оборудования по смешанной стратегии (ППР+ППР по техническому состоянию). Информация о техническом состоянии оборудования была рассредоточена по различным, не связанным между собой Базам данных, доступ к которым был затруднен. Все это препятствовало принятию руководством Технического центра оперативных и компетентных решений по оценке:
-технического состояния станка, -рисков при продолжении эксплуатации оборудования, -эффективности работы Технического центра.
Данные о текущем техническом состоянии узлов станков либо не вводились в АСУ «ТОиР» либо вводились с большой задержкой в ручном режиме, с использованием флеш-накопителей. Данное положение не позволяло задействовать в полной мере модули управления планированием, надежностью, материально-техническим обеспечением и пр.
Существенное влияние человеческого фактора на:
-анализ вводимых в ручном режиме данных, -оценку текущего технического состояния станка и его узлов, -оценку прогноза остаточного ресурса работы узлов станка.
Было отмечено, что АСУ «ТОиР» неэффективно управляет сотрудниками Технического центра и их эффективностью работы, по причине низкой производительности труда, связанной с недостаточным уровнем автоматизации технологического процесса ТОиР оборудования, низкой квалификации, дублирования функций и невозможности организовать эффективный контроль за качеством проводимого ТОиР.
В процессе эксплуатации АСУ «ТОиР оборудования с ЧПУ» была отмечена низкая скорость принятия решения по причине:
-отсутствия электронного документооборота внутри Технического центра, -отсутствия оперативного программного обеспечения взаимодействиями между различными подразделениями предприятия с Техническим центром., -отсутствие быстрого доступа к данным, характеризующим техническое состояние узлов станков, которые приводили к существенным задержкам при принятии решений.
Чтобы планировать сроки и объемы работ по ТОиР оборудования на сегодняшний момент времени необходимо знать, что происходит на предприятии. В 2012 году ситуация кардинально изменилась после того, как мы ввели изменения и добавления в АСУ «ТОиР оборудования с ЧПУ» в виде АСУ «Мониторинг». АСУ «Мониторинг» стала единой интеллектуальной платформой для сбора и обработки, хранения, отображения и анализа диагностической информации о техническом состоянии узлов оборудования, автоматически поступающей с датчиков . В результате после обработки диагностических сигналов мы знаем техническое состояние узлов оборудования и можем управлять его надежностью работы и эффективностью ТОиР на основании получаемых сведений о его фактическом и прогнозируем техническом состоянии. С внедрением АСУ «Мониторинг» мы объединили сведения о техническом состоянии узлов оборудования в реальном режиме времени, проводимых работ по ТОиР в единую диагностическую базу данных. Это позволило нам выполнять анализ полученной информации, осуществлять автоматическую передачу необходимой информации для планирования сроков и объемов работ по ТОиР и принятия оперативных решений.
С внедрением АСУ «Мониторинг» мы ликвидировали разрыв получения информации между оборудованием, ремонтниками и АСУ «ТОиР оборудования». На нижерасположенном рисунке показана доработанная блок-схема АСУ «Мониторинг».
В результате внедрения усовершенствования АСУ «ТОиР оборудования» мы получили следующие преимущества:
Единую Базу данных с актуальной информацией о техническом состоянии узлов оборудования.
Автоматическую передачу необходимых данных в Экосистему АСУ «ТОиР оборудования».
Исключили влияние человеческого фактора при передаче данных.
Повысили эффективность управления сотрудниками Технического центра.
Получили высокую скорость передачи информации в Экосистему АСУ «ТОиР» для принятия оперативных решений.
Получили возможность в автоматическом режиме выявлять зарождающиеся дефекты и следить за трендом их развития.
Получили возможность в автоматическом режиме получать для руководства Технического центра объективной и независимой информации о техническом состоянии оборудования, об эффективности работы подразделений и сотрудников.
Выполнять планирование капитальных ремонтов с глубокой модернизацией на базе объективных данных о техническом состоянии оборудования и остаточном ресурсе работоспособности его узлов.
Получили существенное повышение надежности, производительности и срока службы оборудования с ЧПУ за счет мониторинга с глубокой диагностикой технического состояния узлов оборудования.
Получили колоссальную экономию затрат на ТОиР за счет снижение расходов на запасные части, уменьшения времени простоев, увеличения межремонтного цикла и перехода к ТОиР оборудования по техническому состоянию и результата прогнозирования срока отказа узла.
Что же из себя в настоящее время представляет Экосистема АСУ «ТОиР оборудования»? Это единая платформа для эффективной организации ТОиР оборудования с ЧПУ на предприятии, которая стала единым информационным пространством для подразделений Технического центра в обеспечении достоверного контроля текущего состояния и своевременного планирования работ по ТОиР оборудования.
На нижерасположенном рисунке показаны подразделения Технического центра, входящих в Экосистему ТОиР оборудования предприятия.
Экосистема АСУ «ТОиР оборудования с ЧПУ» масштабируется, благодаря гибкой архитектуре организации Базы данных и использованию современных информационных технологий. Область применения Экосистемы может быть расширена по мере необходимости с сохранением накопленных ранее Баз данных, таких как: -Новое оборудование, -Новые технологические узлы, -Новые производственные цеха, -Новые структурные подразделения Технического центра, -Новые методики мониторинга с глубокой диагностикой технического состояния узлов оборудования, -Прочие.
Экосистема АСУ «ТОиР оборудования» интегрирована в АСУ «Управление предприятием» и АСУ Технологических процессов (ТП). Для повышения эффективности управления существующими на предприятии процессами (производственными, технологическими, ремонтными и другими) в программном обеспечении Экосистемы разработаны гибкие механизмы взаимодействия с внешними аппаратными и программными системами. Экосистема импортирует необходимую информацию работникам Технического центра из АСУ ТП в единую Базу данных и экспортирует результаты мониторинга с глубокой диагностикой технического состояния узлов оборудования с перечнем узлов, подверженных замене.
Экосистема построена по модульному принципу. На нижерасположенном рисунке показана блок-схема работы платформы Экосистемы ТОиР предприятия, конкретно Модуля мониторинга и диагностики по оценке технического состояния узлов оборудования на основе полученных данных в ручном и автоматическом режимах из АСУ «ТП» и приборов, с последующим их экспортом в ЕАМ систему, в специализированные стенды и на автоматизированные рабочие места руководителе и специалистов.
Экосистема распределенная. И за счет применения в программном обеспечении современных технологий построения распределенной сетевой архитектуры обеспечивает эффективный обмен информацией между различными структурными подразделениями Технического центра и предприятия. Подключение к централизованной базе организуется через удалённые автоматизированные рабочие места с учетом прав доступа пользователей.
Экосистема универсальна за счет программного обеспечения, которое позволяет осуществлять взаимодействия с различными видами измерительных систем - виброметрами, переносными анализаторами, стендовыми комплексами, стационарными системами, а также приборами тепловизионного и многих видов приборов неразрушающего контроля.
На нижерасположенном рисунке показана блок-схема связи экосистемы АСУ ТОиР оборудования» с измерительными приборами.
Экосистема построена по модульному принципу, при котором каждый модуль выполняет определенный набор пользовательских задач: просмотр данных, анализ результатов измерений, формирование отчетности, обмен данными и другие функции. Схема показана на нижеследующем рисунке.
В составе программного обеспечения АСУ «Мониторинг» функционирует полноценная экспертная система автоматизированной диагностики технического состояния узлов оборудования, реализованная в виде дополнительного модуля.
АСУ «Мониторинг» относится к системам смешанного типа и на ряду с готовыми наборами адаптированных правил для проведения диагностики оборудования содержит гибкий инструментарий формирования новых пользовательских правил. То есть мы рассматриваем оборудование по узлам: -оборудование, -механизмы, -узлы, -дефекты, -диагноз.
Оборудование состоит из механизмов, механизмы состоят из узлов, на каждый из которых создан перечень дефектов. Система обсчитывает параметры и правила дефектов и на основании обобщения она выдает диагностическое заключение. На нижерасположенном рисунке показана схема последовательности мониторинга технического состояния оборудования.
АСУ «Мониторинг с глубокой диагностикой технического состояния узлов оборудования» имеет два метода сбора данных, поступающих с датчиков, установленных на диагностируемых узлах оборудования.
Первый метод — это последовательный сбор данных с точек, где установлены датчики. Таких точек в базовом варианте может быть около 60. Время сбора информации, получаемой с точки до 5 минут + время для настройки прибора для сбора информации с каждой точки.
Второй метод — это одновременный сбор данных с точек, где установлены датчики, при этом все замеры рассчитываются по одной выборке и однократной настройке прибора. Время сбора информации, получаемой с точки - до 10 секунд.
На нижерасположенном рисунке показана схема сбора информации о техническом состоянии мотор-шпинделя и шпиндельной бабки многооперационного станка модели ИО800ПМФ4, с последующим разложением сигнала на спектры скорости, ускорения, перемещения, огибающей и 1/3 октавный спектр полос.
В состав АСУ «Мониторинг» включен модуль «Анализ» для ручного и автоматизированного проведения анализа технического состояния узлов оборудования и их ресурса трудоспособности. На нижерасположенном рисунке показан скриншот полученных сигналов с датчиков в многооконном формате трендов изменения вибрации. Слева показаны все точки замеров, схемы замеров, даты замеров, данные параметрии. Справа показаны четыре окна:
Окно трендов вибрации мотор шпинделя.
Окно трендов вибрации шпиндельной бабки.
Окно спектра вибрации в текущей точке.
Информация параметрии.
Так же в АСУ «Мониторинг» реализован универсальный подход к анализу технического состояния шпиндельных узлов оборудования. На нижерасположенной картинке показан скриншот формы виброускорения, снятого с корпуса шпинделя и преобразованного в траекторию движения оси шпинделя, называемой круглограммой или радиальным биением оси шпинделя.
Так же в АСУ «Мониторинг» автоматически формируются протоколы измерений, техзадания, служебные записки и тому подобное.
В АСУ «ТОиР оборудования с ЧПУ» реализован гибкий интерфейс по созданию автоматизированных аналитических отчетов по эффективности работы Технического центра, его подразделений и сотрудников, по эффективности работы оборудования после проведенных ТОиР и массе других.
На нижерасположенном рисунке показан скриншот производственно-экономических отчетов автоматически формируемых АСУ «ТОиР оборудования с ЧПУ.
Оборудование в простое на дату
Простои оборудования за месяц по всем ремонтным бюро по учетному времени/наработке
Расчет простоев за месяц по всем ремонтным бюро по учетному времени/наработке
Простои оборудования за год по всем ремонтным бюро по учетному времени/наработке
Расчет простоев по прочим причинам за месяц по всем ремонтным бюро по учетному времени
Неисправности при эксплуатации станка по коду
Замечания по работе станка
Отсутствие запчастей
Простои станков, эксплуатирующихся не более 2-х лет за месяц, год
Простои станков, прошедших капитальный ремонт за месяц, год
Анализ данных по по аварийным простоям и ТОиР, проводимых ремонтном бюро за месяц, год и более
Анализ отказов оборудования
Анализ отказов оборудования, произошедших после 5 суток после проведения ТОиР
Загруженность персонала за месяц, год
Анализ технического состояния оборудования
Простои по Техническому центру, ремонтному бюро, цеху за месяц, год
Анализ работы оборудования, находящегося на гарантии
Простои оборудования прошедшего капитальный ремонт за месяц, год
Анализ данных по эксплуатационной готовности оборудования за месяц, год
На этом я заканчиваю очередную статью из цикла АСУ «ТОиР оборудования с ЧПУ».