Автоматизированные системы управления (АСУ) ТОиР оборудования с ЧПУ. Часть 6.

Доброго времени суток, уважаемые коллеги!

В сегодняшней статье я продолжаю тему АСУ «ТОиР оборудования с ЧПУ».

Эксплуатируемая в настоящее время на предприятии Экосистема АСУ ТОиР оборудования с ЧПУ поддерживает следующие стратегии технического обслуживания и ремонта оборудования с ЧПУ:

1. ТОиР после отказа оборудования
Оборудование с ЧПУ эксплуатируется до выхода из рабочего состояния - до отказа.
Данная стратегия имеет следующее преимущество:
-минимальные затраты на ТОиР.
Данная стратегия имеет следующие недостатки:
-непредсказуемость возникающих отказов,
-значительные затраты на ликвидацию последствий отказа.

2. ТОиР по техническому состоянию оборудования
ТОиР оборудования производится в зависимости от технического состояния узлов оборудования с ЧПУ.
Данная стратегия имеет следующее преимущество:
-ТОиР оборудования проводится в оптимальные сроки и в необходимом объеме.
Данная стратегия имеет следующие недостатки:
-возможность одновременного отказа нескольких узлов оборудования,
-необходимость в ТОиР может превысить возможности ремонтной службы.

3. Планово-предупредительные ремонты оборудования, при которых производится
предупредительная замена узлов, деталей оборудования в сроки, установленные на основе статистического анализа отказов и регламента работы, установленных заводами изготовителями.
Данная стратегия имеет следующее преимущество:
-повышение безотказности работы оборудования.
Данная стратегия имеет следующие недостатки:
-значительные затраты на ТОиР оборудования,
-замена работоспособных узлов и элементов оборудования.

4. Проактивная стратегия ремонтных воздействий на оборудование обеспечивает:

• выявление и устранение неисправностей и отклонений в работе узлов оборудования,
• анализ рисков, последствий, критичности, причин отказов,
• модернизацию изношенных узлов и элементов оборудования.

Данная стратегия имеет следующее преимущество:
-снижение объемов ТОиР и увеличение сроков службы узлов оборудования.

Возможности экосистемы АСУ ТОиР оборудования с ЧПУ:

• Ведение реестров оборудования с ЧПУ, причин отказов,
• Учет оборудования с ЧПУ,
• Учет показателей эксплуатации оборудования с ЧПУ,
• Контроль затрат на ТОиР оборудования с ЧПУ,
• Организация планирования и управления ТОиР оборудования с ЧПУ,
• Управление сотрудниками Технического центра,
• Управление материальными ресурсами для ТОиР оборудования с ЧПУ,
• Управление рисками при эксплуатации оборудования,
• Применяемые стратегии управления ТОиР оборудования с ЧПУ,
• Оптимизация программы ТОиР оборудования с ЧПУ,
• Причины и анализ отказов узлов оборудования с ЧПУ,
• Оценка эффективности работы Технического центра, его подразделений и сотрудников,
• Расчет ремонтной сложности узлов и оборудования с ЧПУ,
• Расчет ежегодной численности сотрудников Технического центра по подразделениям для выполнения плана по ТОиР оборудования,
• Формирование отчетов и рекомендаций.

Применяемая методология надежности работы оборудования с ЧПУ (RCM) учитывает разные модели развития отказов.

На нижерасположенном рисунке показана программа технического обслуживания и ремонта оборудования с ЧПУ, выполняемая Техническим центром предприятия.

Надо помнить, что отказ — это всегда потери: времени, денег, производительности…

На нижерасположенном рисунке показана динамика жизненного цикла отказа.

Методология RCM-6 вопросов

Ответы на эти 6 вопросов, возникающих в процессе управления ТОиР оборудования с ЧПУ на базе стратегии RCM, позволили мне и моим коллегам:

• определить отказы узлов оборудования с ЧПУ и их последствия,
• сформировать оптимальную структуру службу ТОиР оборудования в виде Технического центра,
• сформировать оптимальную программу ТОиР оборудования с ЧПУ, которая позволила минимизировать риски.

Я перехожу к рассмотрению этих 6 вопросов.
1. Какие функции выполняет оборудование с ЧПУ в производстве на предприятии?
-мы должны ответить на вопросы: что мы хотим, что нам нужно от оборудования в конкретном цехе.
2. В каких случаях это оборудование перестает выполнять свои функции, т.е. происходит функциональный отказ?
-мы должны определиться каким образом, и в каких ситуациях мы перестанем получать то, что хотим от оборудования.
3. Каковы причины каждого функционального отказа?
-мы должны определить виды отказов,
-мы должны проанализировать, какие события переводят оборудование с ЧПУ в состояние функционального отказа.
4. Что случится после наступления функционального отказа?
-мы определяем последствия, как производственные, так и непроизводственные (ущерб репутации, экология и т.п.)
5. На что влияет каждый отказ?
Ответ на этот вопрос:
-помогает определить вероятность возникновения риска,
-оценить тяжесть последствий.
6. Что можно и нужно сделать для предотвращения отказа?
Ответы на эти вопросы помогли мне:
-выработать перечень проактивных мероприятий по ТОиР оборудования с ЧПУ,
-постоянно автоматически корректировать существующие программы ТОир оборудования с ЧПУ.

АСУ «ТОиР оборудования с ЧПУ»:

«Управление надежностью»

В 2016 году специалисты Технического центра ТОиР оборудования с ЧПУ в целях усовершенствования и дальнейшего развития имеющейся экосистемы АСУ ТОиР оборудования с ЧПУ приступили к реализации стратегии управления надежностью работы оборудования с ЧПУ.
В основе решения этой стратегии стала методология RCM, которая:

• обеспечивает основные процессы анализа в АСУ ТОиР оборудования с ЧПУ удобными специализированными рабочими местами,
• обеспечивает взаимодействие с внешней АСУ «Управление предприятием», из которой получает необходимые данные по оборудованию с ЧПУ, технологическим процессам ТОиР, технологическим картам, дефектам и другую необходимую для проведения анализа информацию,
• обеспечивает передачу полученных результатов анализа в виде оптимизированной программы ТОиР оборудования с ЧПУ во внешнюю АСУ «Управление предприятием»,
• обеспечивает интеграцию со следующими системами:

-1С:ERP управление предприятием,
-АСУ « ТОиР оборудования с ЧПУ» Технического центра,
-АСУ «Мониторинг» Технического центра, которое проводит мониторинг с глубокой диагностикой технического состояния узлов оборудования с ЧПУ.
-АСУ «Капитальный ремонт с глубокой модернизацией», которое организует управления капитальными ремонтами и модернизацией оборудования с ЧПУ.
-АИС «Диспетчер», которое выдает фактические данные в реальном режиме времени по эффективности эксплуатацией оборудования.
На нижерасположенном рисунке показан процесс RCM анализа в АСУ ТОиР: RCM.

Этап 1. Подготовка данных для анализа
1. Формирование нормативно-справочной информации об оборудовании для анализа.
2. Определение логических и функциональных моделей систем и подсистем.
3. Формирование структурной схемы надежности оборудования с ЧПУ.

В результате выполнения этапа 1 получаем:
-Различные характеристики работы системы в 4 вариантах:

• Общий - содержит общие данные по внедренным системам, функциональным местам, оборудованию, узлам и их участию в RCM анализах.
• Характеристики систем - содержат информацию по характеристикам систем (функции, условия эксплуатации).
• Графический полный - содержит полную информацию по всем введенным в программу данным (системы, функциональные места, оборудование, узлы).
• Графический неполный - позволяет формировать фрагменты иерархии выбранного оборудования (системы, подсистемы, функционального места, узла ремонта).

-Формирование нормативно-справочной информации
Благодаря встроенному механизму обмена из АСУ ТОиР в АСУ ТОиР:RCM передаются данные по выбранному критичному оборудованию с ЧПУ. На основе полученных данных в АСУ ТОиР: RCM нормируется нормативно-справочная информация.
Справочники системы мы разделяем на:

• «общие», которые используются во всей системе
• специфичные для выполнения анализа оборудования и всей системы.

На нижерасположенном рисунке показан переход данных из АСУ «ТОиР оборудования с ЧПУ а АСУ «ТОиР оборудования: RCM.

Определение логических и функциональных моделей систем и подсистем

Функциональные модели систем и подсистем позволяют специалистам:

• принимать в процессе анализа обоснованные решения,
• формировать из имеющегося парка оборудования с ЧПУ план ТОиР на месяц.

-Функциональные иерархии, состоящие из систем и подсистем, функциональных мест, оборудования и узлов.
В функциональных иерархиях мы описываем связи между оборудованием, объединённых в группы их функции, требования и условия эксплуатации.
Оборудования функциональной иерархии используются для формирования структурной схемы надежности, а также для определения оборудования для анализ-обследования.

-Формирование структуры надежности работы оборудования с ЧПУ.
Структура надежности работы оборудования с ЧПУ в АСУ ТОиР:RCM позволяет наглядно представлять описание соединений и последовательности следования узлов ( систем, подсистем, функциональных мест, элементов) в кинематической схеме оборудования с ЧПУ.
Используя структуры связей и данные, полученные в результате анализа, мы рассчитываем надежность узлов и элементов оборудования с ЧПУ.

Этап 2. Принципы проведения анализа
1. АСУ ТОиР: RCM позволяет выполнить RCM анализ оборудования, функциональных мест, узлов и элементов
2. В рамках RCM анализов можно проводить:

• анализ функциональных отказов,
• анализ видов и последствий отказов,
• анализ видов, последствий и критичности отказов,
• оценку последствий отказов до и после воздействия с помощью матрицы рисков.

3. Возможны следующие методы анализа:

• исходящий - от систем к объектам,
• восходящий - от компонентов, узлов к оборудованию, к функциональным местам и системам.

4. АСУ RCM позволяет проводить RCM анализ, разбивая его на отдельные шаги, выполняемые последовательно.
-при завершении очередного шага проверяется полнота введенных данных.
-если необходимо откорректировать данные, возврат к завершенному ранее шагу.

Формирование проекта для RCM анализа

1. Различные экземпляры RCM анализа хранятся в справочнике «Проекты». Для каждого из них в системе обязательно указываются следующие данные:

• анализируемая система или список систем,
• метод анализа,
• общая матрица риска,
• категории последствий,
• граница неприемлемого риска.

2. Анализ отказов
Технический специалист на компьютере:
-выбирает список оборудование для анализа,
-выбирает список отказов и видов отказов,
-выбирает возможные последствия от отказов,
-вводит данные по тяжести последствий видов отказов,
-определяет критичные виды отказов,
-проводит анализ рисков,
-определяет параметры критичных рисков.

Автоматизированное рабочее место (АРМ) «Проведение анализа»
Для выполнения и отслеживания работ по ТОиР оборудования с ЧПУ предусмотрено АРМ «Проведение анализа», на котором можно определить список объектов анализа, список отказов и видов отказов, возможных последствий от отказов.

Рабочее место «Матрица отказов»
С целью определения критичных видов отказов оборудования и их последствий АСУ ТОиР RCM позволяет проводить количественную и качественную оценку риска. Если вид оценки риска качественный, то определение риска выполняется с использованием матрицы риска.
Матрицы риска можно создавать и гибко настраивать с помощью специального рабочего места.
Для видов отказов, риск которых определен как критичный, определяется стоимость для каждой категории последствий.

Формирование программы ТОиР оборудования с ЧПУ
1. Определить применимые стратегии ТОиР оборудования с ЧПУ.
2. Определить список мероприятий для реализации стратегий ТОиР оборудования с ЧПУ.
3. Выбрать целесообразные (самые экономичные) стратегии ТОиР оборудования с ЧПУ.
4. Провести гармонизацию и рационализацию полученной программы ТОиР оборудования с ЧПУ.
5. Провести анализ эффективности RCM-мероприятий.

На нижерасположенном рисунке показана схема формирования программы ТОиР оборудования с ЧПУ Техническим центром на предприятии.

Определение стратегии ТОиР оборудования с ЧПУ

Для оценки изменения категории риска вида отказа, при выборе стратегии ТОиР указываются ожидаемые значения показателей вида отказов:
-вероятность,
-тяжесть и стоимость последствий.

Благодаря этому на выбранной общей матрице риска можно видеть изменение положения категории риска. При правильно выбранной стратегии ТОиР оборудования с ЧПУ риск меняет свой статус с «Допустимый» на «Можно пренебречь» или с «Недопустимый» на «Допустимый».

Перехожу к организации работ по формированию программы в АСУ ТОиР оборудования.

Определение стратегии ТОиР оборудования с ЧПУ для критичных видов отказов, определенных в процессе анализа

Определение стратегии ТОиР оборудования с ЧПУ возможно следующими способами:
-строгим,
-по диаграмме решений,
-комбинированным.

В данной статье я коротко остановлюсь, только на стратегии ТОиР по диаграмме решений, так все остальные методы достаточно полно описаны в предыдущих статьях.

Диаграмма решений
Использование диаграммы решений для определения стратегий для управления видами отказов позволяет сразу получить стратегию ТОИР оборудования с ЧПУ, которую следует использовать.
Каждая диаграмма представляет собой дерево в промежуточных узлах, которого находятся вопросы, на которые нужно ответить «да» или «нет». Финальные узлы представляют собой список возможных стратегий.
Система содержит готовые диаграммы в соответствии с ГОСТ 27.060-2013 и международных стандартов, а также редактор, позволяющий создавать собственные диаграммы решений.

Этап 3.

Формирование программы ТОиР оборудования с ЧПУ

Для формирования программы ТОиР оборудования с ЧПУ в первую очередь мы составили списки критичного оборудования и разработали мероприятия для устранения критичных отказов.

Для каждой стратегии ТОиР оборудования, выбранной нами для критичных отказов оборудования с ЧПУ, сотрудники Технического центра разрабатывали мероприятия по методике, заложенной в АСУ ТОиР. Для периодичности выполнения мероприятий система наглядно показывает изменение стоимости ТОиР оборудования при каждой выбранной стратегии и ориентирует на применение самой экономичной из заложенных в АСУ ТОиР стратегий.

Разработка списка мероприятий по ТОиР оборудования

для некритичных видов отказов

На практике, часть видов отказа оказываются некритичными. Для данного оборудования АСУ ТОиР устанавливает режим «Стратегия по умолчанию», выбранная в модуле «Настройки АСУ ТОиР».
Для проверки выбранной стратегии для некритичных видов отказов оборудования предназначен модуль
«Определение стратегии для некритичных видов отказов».

При необходимости для отдельных видов отказов выбранную стратегию ТОиР оборудования мы можем пересмотреть. В этом случае после выполнения формирования списка мероприятий необходимо вернуться на шаг назад и переопределить стратегию, а затем повторно выполнить весь список мероприятий для обновленной стратегии.
После выполнения анализа, выбора стратегии ТОиР и мероприятий с учетом рисков мы приступаем к формированию (разработке) рационализированной оптимальной программы ТОиР оборудования с ЧПУ.
В итоге проведения второго этапа мы получили оптимальную программу ТОиР, максимально обеспечивающую эффективную работу оборудования с ЧПУ предприятия. Кроме того, программа ТОиР оборудования с ЧПУ позволила Техническому центру резко снизить затраты на ТОиР оборудования с ЧПУ, при обеспечении требуемой надежности работы оборудования.

Теперь перейдем к следующему, третьему этапу - анализу эффективности работы, сформированной программы АСУ ТОиР оборудования с ЧПУ.

Разработанная и внедренная программа позволила и позволяет в настоящее время анализировать нижеперечисленные результаты:

• экономичности работы Технического центра,
• эффективности работы Технического центра,
• эффективности работы оборудования с ЧПУ,
• сокращения рисков.

В результате проведенного автоматического анализа АСУ ТОиР формирует отчет «Анализ эффективности мероприятий», который помогает получить ответы на нижеперечисленные вопросы:

• как снизить риск возникновения отказов работы оборудования?
• какова эффективность и экономичность сформированной программы ТОиР, которая рассчитывается с учетом:

-стоимости изначальных рисков от выхода из строя оборудования,
-стоимости рисков от выхода из строя оборудования, сформированной с помощью разработанной программы ТОиР оборудования,
-окончательной степени риска.

• какова эффективность работы Технического центра, отделов Технического центра, технических и ремонтных бюро и сотрудников, полученных с помощью расчетов общей эффективности?
• удалось ли решить в процессе анализа поставленные цели и задачи?

Теперь я перехожу к разделу «передача программы ТОиР в АСУ ТОиР оборудования с ЧПУ».
Разработанная и сформированная программа ТОиР оборудования устанавливается в АСУ «ТОиР оборудования с ЧПУ».
Если полученные результаты проведенного анализа эффективны, то полученная программа ТОиР передается на исполнение во внешнею АСУ «ТОиР оборудования с ЧПУ», где проводится формирование работ по ТОиР оборудования и вывод на печать.
Если полученные результаты проведенного анализа неэффективны, то анализ повторяется или возвращается в бюро «Анализа АСУ ТОиР» для проверки используемых данных и более тщательной проработки.
При этом при передаче программы ТОиР в АСУ ТОиР к существующим нормативам планирования ТОиР автоматически добавляются новые нормативы, полученные по результатам проведенного анализа. Для этого инженер по ремонту бюро «ППР» выполняет проверку программы ТОиР и заменяет неактуальные нормативы планирования на обновленные.

А теперь я перейду к эффекту от применения методологии «Надежности работы оборудования». На протяжении пяти лет работы Технического центра по стратегии «Надежность оборудований» мы достигли следующих результатов:

• обеспечили функционирование критичного оборудования с ЧПУ с требуемыми показателями надежности,
• обеспечили безопасность работы оборудования для операторов,
• снизили риски возникновения непредвиденных и повторных отказов оборудования.

В результате проделанной работы Технический центр получил замечательный инновационный инструмент управления процессами ТОИр оборудования с ЧПУ, обеспечивающий контроль эффективности работы Технического центра.

Предприятие добилось:

• увеличения производственной прибыли за счет снижения затрат на ТОиР оборудования, за счет снижения отказов оборудования и достижения необходимой доступности к оборудованию.
• уменьшения потерь от простоев оборудования по техническим причинам за счет отказов и преждевременных выводов оборудования для проведения ТОиР.
• получения качественной информации, необходимой для пересмотра и совершенствования текущей программы ТОиР оборудования по сравнению с первоначально установленной с использованием информации для ранее поставленных задач по ТОиР оборудования.
• получения возможности автоматически формировать обоснование о необходимости проведения капитального ремонта с глубокой модернизацией конкретного оборудования. Мы на протяжении длительного времени эксплуатации оборудования получаем информацию о техническом состоянии узлов оборудования и об их влиянии на эффективность его работы для совершенствования конструкции оборудования при разработке проекта капитального ремонта с глубокой модернизацией оборудования с ЧПУ.
• получения полной документированной аудиторской отчетности.

Совершенствуя АСУ ТОиР оборудования мы пришли к анализу технического состояния узлов оборудования с ЧПУ с использованием предиктивной аналитики.
Предиктивная аналитика - это прогнозирование, основанное на исторических данных состояния узлов оборудования. С помощью статистических инструментов система выявляет закономерности в изменениях параметров технического состояния узлов оборудования в предыдущих периодах и на основании трендов изменения технических характеристик оборудования дает предсказание, как они будут вести себя в будущем

На нижерасположенном рисунке показываю важные данные, необходимые для использования при предиктивной аналитики работоспособности узлов оборудования.

Для работы модуля «Предиктивная аналитика АСУ «ТОиР оборудования с ЧПУ» дополнена инструментами, которые показаны на нижерасположенном рисунке.

Принцип работы модуля «Предиктивная аналитика»

Модуль «Предиктивная аналитика» предназначен для прогнозирования отказа оборудования или его узла и использует элементы машинного обучения. Работа модуля основана (построена) на предсказании работы узлов оборудования с помощью данных, получаемых с АСУ «Мониторинг».
Модель обучаема, она понимает нормальный (эталонный) режим работы узла оборудования и впоследствии сравнивает с фактическим режимом работы узла. Все отклонения фактического режима работы узла от эталонного режима работы фиксируются в журнале «Отклонения».

Схема цифровизации ТОиР оборудования с ЧПУ на одном машиностроительном предприятии

Как работает модуль «Предиктивная аналитика»?

Пользователи Технического центра в режиме реального времени получают отчеты об аномалиях в работе оборудования. Но получение аномалий недостаточно для определения надежности работы оборудования, так как информацию аномалий работы оборудования необходимо преобразовать в прогнозы даты отказов. Это мы достигаем в АСУ ТОиР методом сопоставления характеристик отклонений работы узлов оборудования, полученных с помощью датчиков и обработанных в АСУ «Мониторинг» и в модуле «Предиктивная аналитика» АСУ «ТОиР оборудования» .

АСУ «Мониторинг» содержит модуль «Диагностика», который оперирует поступающими схемами образа посредствующих состояний узлов оборудования (паттернами). Каждый такой паттерн называется «диагностикой». Модуль «Диагностика» содержит:
-шаблоны отклонений в работе узлов оборудования,
-виды отказов оборудования,
-вероятность отказа узлов оборудования,
-ожидаемый срок наступления отказа узла оборудования.

Для подготовки данных по мониторингу и диагностике технического состояния узлов оборудования мы в Техническом центре использовали следующие элементы:

• Список оборудования, за которым ведется наблюдение и хранение прогнозов, видов отказов и остаточного срока работы узла оборудования.
• Шаблоны оборудования, подлежащего мониторингу и диагностике технического состояния узлов со схемами установленных датчиков.
• База данных результатов мониторинга и диагностики технического состояния узлов оборудования.
• Отчеты об аномалиях в работе оборудования, методики и инструменты для разбора возникших ситуаций.
• Автоматизированное рабочее место АРМ диагноста.
• АРМ диагноста предназначен для разбора аномалий в работе узлов оборудования, просмотра графиков сигнала по каждому каналу, полученных с установленных датчиков для изучения истории показаний для наглядного представления тренда развития дефекта узла. Для каждого датчика в папку «Датчики» вносим следующие значения:

-фактические технические характеристики,
-тип датчиков,
-предсказанные значения,
-верхние и нижние границы допустимого отклонения,
-признаки и оценка аномальности,
-программирование границ допустимых границ отклонения с автоматическим отключением при достижении установленных пределов,
-определение признаков и оценки аномальности,
-по каждому обнаруженному виду отказа можно посмотреть сведения о проведенных работ по ТОиР оборудования и результатов анализа каждого вида отказа,
-пополняем базу диагностики паттернами из отчетов об аномалиях.

Таким образом с помощью АСУ «Мониторинг», модуля «Предиктивный анализ» мы накапливаем знания и улучшаем качество и точность прогнозирования отказов узлов оборудования.

Использование прогнозов отказа узлов оборудования в АСУ «ТОиР оборудования с ЧПУ»

Все сделанные прогнозы видов отказов используются в анализе предиктивной аналитики. Все прогнозные виды отказов формируются в папке «Отказы» для рассмотрения экспертами. В тоже время АСУ «ТОиР оборудования с ЧПУ» проводит контроль того, что прогнозные виды отказов учтены в проведенных анализах. Если же прогнозные виды отказов не учтены, то мы получаем предупреждение об этом.

Комплексный эффект от применения риск-ориентированного подхода при ТОиР оборудования с ЧПУ.

Повышение производительности оборудования с ЧПУ, объема производства, качества продукции мы достигли за счет:

• создания централизованной службы ТОиР оборудования с ЧПУ,
• выбора наиболее эффективных стратегий ТОиР оборудования с ЧПУ,
• разработки и внедрения экосистемы АСУ «ТОиР оборудования с ЧПУ» Технического центра,
• снижения рисков отказа оборудования с ЧПУ , что позволило резко сократить время простоев оборудования по техническим причинам, нарушений технологий, снижения качества обрабатываемых деталей.

АСУ «ТОиР оборудования с ЧПУ» фокусируется на всех стратегиях ТОиР оборудования, которые дают наибольший эффект на производительность оборудования с ЧПУ, а предиктивная аналитика помогает обслуживающему персоналу избежать потенциальных отказов.

На этом я заканчиваю очередную часть из цикла статей о АСУ «ТОиР оборудования с ЧПУ».