Повышение надежности и доступности активов с помощью FMEA и кривых P-F

Для организаций, страдающих от неожиданных отказов и неплановых простоев, Анализ режимов и последствий отказов (FMEA) помогает достичь высокой надежности и доступности активов.

Достигнете надежности и доступности — и вы далеко продвинетесь к прибыльности.

Но вот сюрприз.

Многие организации и производители никогда не совершают этот путь и с удовольствием продолжают (если пригодный продукт вовремя доходит до клиента) нисходящую спираль.

«Но тот путь, о котором вы говорите — это RCM!» — кричат они. «Слишком дорого для нас!»

Те же производители всегда находят время (и деньги) на утилизацию брака, закупку новых подшипников, уборку масляных разливов, ремонт машин, вызов OEM (производителей оборудования) и оплату сверхурочных. И раз в год — с фанфарами и церемониями — вручают награду «героям» реактивного обслуживания.

Хм.

Вы думаете: «Люди попадают в корпоративную рассылку, получают рукопожатие от вице-президента за поддержание завода в реактивном режиме?»

Да, так бывает. Но давайте двинемся дальше.

Для хорошей надежности и высокой доступности не нужен полный RCM-анализ. Но требуется качественный FMEA (Анализ режимов и последствий отказов) с хорошими результатами и применение кривых P-F (Потенциальный отказ — Функциональный отказ) для обеспечения того, чтобы методы мониторинга состояния были сфокусированы на правильных режимах отказа с правильной частотой осмотров.

Анализ режимов и последствий отказов: дотрагиваемся до сути

FMEA — распространенный инструмент анализа, помогающий проектировщикам, техникам и инженерам понять, как критичный актив или компонент может отказать, какое влияние это окажет на систему и что можно сделать для смягчения последствий.

Суть FMEA — понимание режимов отказов, вероятности их возникновения и смягчение конкретными действиями по обслуживанию, перепроектированию или даже «ничего не делать» (если риск достаточно низок).

FMEA бывает двух базовых типов.

Снизу вверх — начинается со списка каждого компонента актива и всех возможных способов его отказа. Часто называется «аппаратным подходом». Этот тип более трудоемок, но используется в секторах с высокими требованиями безопасности и экологии: авиация, ядерная энергетика. Неожиданные отказы там недопустимы.

Сверху вниз — этот тип (также «функциональный подход») чаще встречается и — да, вы угадали — сначала рассматривает функции актива. Когда функции известны, спрашиваем: «Как он может функционально отказать?» Это ведет к режимам отказа и поиску последствий и смягчающих действий.

Сверху вниз FMEA адресует только главных участников потенциальных проблем, а не каждый компонент.

Существуют также FMECA (C — критичность), добавляющие числовой фактор риска.

Посмотрите пример, объединяющий FMEA и FMECA.

Упростим и рассмотрим дворники автомобиля. Предполагаем, что проверок не делаем, просто ждем отказа в движении.

Функция	Функциональный отказ	Режим отказа	Потенциальное влияние	Тяжесть	Потенциальные причины	Вероятность	Режим обнаружения	Обнаружение	RPN
Какая функция у актива/компонента?	Как он не выполняет функцию?	Что может вызвать функциональный отказ?	Какое влияние? т.е. последствия	Насколько тяжелы последствия?	Что вызывает режим отказа?	Как часто это может произойти?	Существующие меры предотвращения/обнаружения?	Насколько легко обнаружить текущими методами?	Число приоритета риска = Тяжесть x Вероятность x Обнаружение.
Очистка дождя и тумана с лобового стекла (по требованию).	Не запускаются.	Перегорел предохранитель.	Авто не очищает стекло в сильный дождь.	10	Мусор блокирует дворники (перегрузка тока и перегорание предохранителя)	2	Обнаружение при отказе (во время езды)	7	140

 

Рекомендуемые действия	Ответственность	Целевая дата	Выполненные действия	SEV	OCC	DET	RPN
Как снизить вероятность причины или улучшить обнаружение?	Кто отвечает за действие?	Какая целевая дата для действия?	Пересчитать RPN, чтобы увидеть, снизило ли действие риск.				Новый RPN после действий.
1. Осматривать дворники на заторы перед каждой поездкой. 2. Нести запасной предохранитель.	Владелец авто	С немедленным эффектом	Чек-лист в авто как напоминание. И запасные предохранители.	10	2	2	40

 

Как видите, после внедрения действий ваш Число Приоритета Риска должно снизиться.

Проведя FMEA или FMECA на заводе, вы получаете стратегию обслуживания.

Стратегия обслуживания: помогает поддерживать врожденную надежность.

Ключевой выход FMEA — стратегия обслуживания, преимущественно в терминах чего нужно делать. Это может быть замена по времени, мониторинг состояния, перепроектирование, задачи поиска отказов, осмотры, капремонты и др.

Для уточнения и внедрения стратегии нужно решить, кто будет делать работу, когда и какие запчасти понадобятся.

Важный момент:

Делая правильное обслуживание в правильное время, можно поддерживать врожденную надежность актива на высоком уровне. Правильное обслуживание само по себе никогда не может повысить врожденную надежность выше начальной способности — потому что это встроенная характеристика.

Но хорошая стратегия может удерживать врожденную надежность высокой, где она и должна быть.

Мониторинг состояния и обслуживание на основе состояния: доступность — король.

Сконцентрируемся на мониторинге состояния (также известном как Прогнозное обслуживание). Это стоит того, потому что их датчики, данные и информация позволяют понять здоровье актива. Они — движущая сила ППВ и Индустрии 4.0.

Если мы понимаем здоровье актива в любой момент, можем выполнять самое затратно-эффективное обслуживание — обслуживание на основе состояния (CBM).

Важный момент:

Обслуживание на основе состояния не улучшает и не улучшит надежность актива, врожденную или иную. То, что оно дает и что так же важно для целей организации — это доступность актива. Сокращая только неплановые простоя, вы повышаете доступность.

CBM — выполнение ремонта или замены только на основе измеренного здоровья актива. Дает ранний сигнал о потенциальном или надвигающемся отказе.

Но если используем методы мониторинга, как часто измерять данные?

Кривая P-F и интервалы

Во-первых, что такое кривая P-F? Это кривая, показывающая, как здоровье актива ухудшается во времени после запуска режима отказа.

Диаграмма иллюстрирует концепцию.

Горизонтальный участок — хорошее здоровье актива. Его можно удлинить лучшими практиками в:

• Установке актива
• Фундаментах и поддерживающих структурах
• Смазке актива
• Выравнивании и балансировке актива
• Правильной эксплуатации в пределах возможностей актива

 

Но затем, когда режим отказа проявляется, есть точка, где отказ начался, но еще невидим при сборе данных.

Затем время (или циклы нагрузки) движет к точке P.

Точка P — Потенциальный отказ. Здесь методы мониторинга начинают обнаруживать потенциальный отказ. Здоровье актива постепенно (или быстро) деградирует до точки F — Функционального отказа.

Это конец для вашего актива.

Игра окончена, вызывайте «героев» реактивного обслуживания.

Разница во времени между P и F — интервал P-F. Он может быть от секунд до десятилетий. Зависит от режима отказа и актива.

Важно помнить: интервал P-F для конкретного режима отказа всегда среднее число — всегда есть статистическая вариация.

Но если есть хорошее представление о нем — из прошлых отказов, RCA (анализа первопричин), данных OEM и т.д. — можно установить интервал проведения осмотров мониторинга. Хорошее эмпирическое правило: интервал осмотра не менее половины ожидаемого интервала P-F.

Представьте: знаете, что когда подшипник привода критического насоса вибрирует на 8 мм/с, у него остается ~3 месяца до заклинивания. Минимум как часто измерять вибрацию?

Интервал измерения/осмотра = интервал P-F / 2

Это гарантирует захват дефекта в ожидаемом интервале P-F (хотя большинство стратегов консервативно рекомендуют интервалы 1 месяц — помните о статистической вариации?).

Принято, что разные методы мониторинга дают разные уровни раннего предупреждения в интервале P-F. См. диаграмму ниже для ориентира. Ни один метод не ловит все режимы отказа.

Лучшие стратегии используют комбинацию технологий мониторинга.

 

Путь к предписывающему обслуживанию

В заключение, учитывая прогресс ППВ и Индустрии 4.0, рассмотрим путь к предписывающему обслуживанию.

 

Предписывающее обслуживание (Rx) уникально тем, что вместо простого предсказания надвигающегося отказа, как прогнозное (PdM), стремится давать рекомендации, ориентированные на результат, для операций и обслуживания из аналитики Rx. Хотя RxM еще в зачаточном состоянии, многие лидеры мнений рассматривают его потенциал как следующий уровень лучших практик надежности и обслуживания. www.plantservices.com (Sheila Kennedy)

 

«А что это такое?» — слышим вы спрашивать.

Итак, следующая граница после прогнозного — предписывающее обслуживание.

Можете представить это?

Датчики, сети, алгоритмы, машинное обучение и ИИ сообщают команде обслуживания что делать и когда, чтобы поддерживать надежность и повышать доступность. Или даже как управлять активом (скорости и нагрузки), чтобы продлить оставшийся ресурс после обнаружения потенциального отказа.

Стратегии обслуживания будущего будут гибкими, изменчивыми и интеллектуально обоснованными технологией и человеческими FMEA, интервалами P-F и руководствами OEM по устранению неисправностей.

Мы еще не там, но это идет…

Читать далее: Полное руководство по ППВ в обслуживании