Устранение дефектов через повышение надежности оборудования

С подъемом качественных инициатив вроде Управления общим качеством (TQM) и Six Sigma организации беспрестанно преследуют устранение дефектов продукции. Процесс Six Sigma определяется ориентиром в 3,4 дефектных детали на миллион возможностей (DPMO).

Единственный самый критичный рывок для достижения этого ориентира — вариация. Эксперты по качеству согласны, что несоответствия в процессах и производительности оборудования генерируют основную массу дефектов, достигающих клиента. В Six Sigma любой результат, способный подорвать удовлетворенность клиента, рассматривается как дефект.

В этой статье мы фокусируемся на связи между надежностью оборудования и дефектами продукции. Также идентифицируем частые первопричины низкой надежности и обрисовываем стратегии их предотвращения или смягчения, в конечном счете искореняя дефекты.

Надежность оборудования и дефекты продукции

Рон Мур утверждает, что соответствие процесса улучшается, когда надежность оборудования сочетается с калиброванной инструментацией, дисциплинированной эксплуатацией и качественным сырьем. Надежность гарантирует, что подсистемы и компоненты выполняют свои функции в течение проектного срока службы.

Дефекты могут проникнуть в оборудование на каждом из шести этапов жизненного цикла: проектирование, закупка, хранение, установка/пусконаладка, эксплуатация и обслуживание. Контролируя отказы, возникающие на любом из этих этапов, компании могут напрямую влиять на качество продукции.

Частые первопричины низкой надежности оборудования

Первопричины — это базовые факторы, движущие повторяющиеся события, такие как недопроизводительность оборудования. Их устранение ключево для предотвращения будущих отказов.

Часто эти первопричины путают с человеческими вмешательствами, симптомами отказа или физическими механизмами отказа. Чтобы действительно предотвратить ненадежность, организации должны нацеливаться на латентные причины — системные проблемы, встроенные в культуру и систему управления организации.

Типичные латентные первопричины включают:

• Неправильное применение — эксплуатация вне проектного конверта, плохое исходное проектирование или ошибочные закупки.

• Эксплуатационные практики — неадекватные процедуры, несоблюдение или отсутствие контроля исполнения.

• Практики обслуживания — дефектные процедуры, несоблюдение или недостаточная частота.

• Возраст — ускоренный износ от экологических факторов или конец полезной жизни.

• Системы управления — недостаточные навыки, слабое вовлечение персонала или бездействие при выявленных опасностях.

Чтобы собрать полные плоды снижения дефектов через улучшенную надежность, организации должны установить как минимум четыре системы.

Программа RCA

Анализ первопричин (RCA) — это системный подход к решению проблем, идентифицирующий истинные причины событий. В инженерии надежности дисциплинированная программа RCA необходима для выявления причин плохой производительности оборудования и внедрения корректирующих действий.

Компания А, крупный химический производитель, эксплуатировала 1150 центробежных насосов. В 1995 году их среднее время между отказами (MTBF) составляло всего 0,8 года (9,6 месяцев). Формальный процесс RCA не был введен до 1998 года.

Изначально завод провел анализ отказов и сравнил свои практики установки и обслуживания с эталонными лучшими практиками. Этот разрывовый анализ дал толчок к запуску системного процесса RCA.

Отдел надежности обучил персонал кодированию отказов, записывал данные в CMMS и вел отдельную базу данных системы отчетности об отказах, анализе и корректирующих действиях (FRACAS).

RCA фокусировался на самых частых режимах отказов, и корректирующие действия внедрялись на основе выводов. Результаты, показанные на Рисунке 1, демонстрируют драматическое улучшение.

Рисунок 1: MTBF насосов за 1995‑2002 годы

За восемь лет MTBF вырос на 500 %. Сокращение отказов насосов в одиночку сэкономило примерно 5,5 млн долларов в год в прямых затратах на обслуживание к концу периода данных. Другие инициативы надежности за последние пять лет также способствовали, но насосы были главным драйвером.

Комбинированный эффект всех инициатив — оцениваемый в 35‑40 % прироста — поднял производительность завода на 15 % при скромных капитальных вложениях и повысил общий коэффициент эффективности оборудования (OEE) с 94 % до 98,2 %.

С меньшим числом отказов насосов в день (менее трех) и минимальными отказами приборов или сосудов, завод мог работать на демонстрируемой скорости без постоянной перебалансировки. Эта стабильность перевелась в рост прибыли с 12 млн долларов в год на полной мощности до 43 млн при 60 % мощности, и в конечном счете 72 млн, когда рынок восстановился.

Штатные практики надежности

Life Cycle Engineering внедрила Reliability Excellence (Rx), философию, ведущую культурные изменения, фокусируясь на надежности оборудования и контроле процесса как фундаменте современного производства.

Организация определяет Rx через пять дискретных уровней, проиллюстрированных на Рисунке 2. Устойчивое развитие возглавляет пирамиду, с инженерией надежности как ключевым компонентом.

Будет ли инженер надежности на месте или нет, ключевые действия должны выполняться для поддержания желаемых результатов — а именно, более высокой надежности и меньших дефектов.

Рисунок 2: Модель Reliability Excellence

Штатные практики надежности мониторят оборудование и процессы для выявления возможностей непрерывного улучшения. Как менеджеры рисков, они проактивно определяют лучшие стратегии снижения рисков через превентивное или предиктивное обслуживание и планирование рисков.

Обслуживание, центрированное на надежности (RCM) или его варианты рекомендуются для наиболее критичного оборудования. Для остального завода могут применяться другие стратегии оптимизации, при условии понимания их ограничений и связанных рисков.

Бизнес-процессы, поддерживающие надежность и качество продукции

Стабильные процессы формируют фундамент любой инициативы по надежности или качеству. Ни TPM, ни бережливое производство, ни Six Sigma не могут достичь полного потенциала без процессов, удерживающих улучшение.

Например, 50-летний алюминиевый завод переинжинирил свои рабочие и оборудовательные процессы. В 2002 году, до инициативы Reliability Excellence, завод понес общие затраты на обслуживание сверх 35 млн долларов, что переводилось в более 137 долларов затрат на обслуживание на метрическую тонну алюминия — на 50 % выше глобального среднего на тот момент.

Завод стандартизировал рабочие процессы, построил базы данных истории оборудования и применил бережливые инструменты для решения проблем. Обслуживание и операции приняли метрику OEE от TPM для отслеживания прогресса.

К 2004 году, после внедрения процессов на основе надежности, завод реализовал 2,4 млн долларов улучшений, напрямую связанных с приростом OEE.

Мониторинг результатов

Джозеф Джуран прославленно сказал: «Если вы не измеряете, вы не управляете». Эта правда актуальна и сегодня. Чтобы подтвердить устранение дефектов, нужно отслеживать правильные метрики.

OEE — очевидная отправная точка. Он отражает, насколько эффективно активы достигают бизнес-целей, интегрируя готовность, темп производительности и качество продукции.

Повышение надежности оборудования не только поднимает готовность, но и улучшает качество, создавая двойной позитивный эффект на OEE.

Другие полезные метрики включают MTBF и процент брака для целевого оборудования, позволяя коррелировать улучшения надежности со снижением отходов.

Профессионалы надежности часто подчеркивают связь между надежностью оборудования и финансовыми результатами — производственным выходом, безопасностью и качеством. Связь с дефектами и процессами отходов не менее важна.

Для управления вариацией в вашем производственном процессе сфокусируйтесь на четырех ключевых шагах:

• Внедрите надежную, дисциплинированную программу RCA и надежности для выявления пробелов в надежности.
• Назначьте выделенного персонала по надежности для поддержания улучшений.
• Обеспечьте поддержку бизнес-процессов вашим целям надежности.
• Измеряйте прогресс соответствующими метриками.

Ссылки
* Moore, R. Selecting the Right Manufacturing Improvement Tools, Boston, MA & London, Elsevier Butterworth‑Heinemann Books, 2007.
** Mobley, R. K. Root Cause Failure Analysis, Elsevier Butterworth‑Heinemann, 1999.
Об авторе:
Карл Марч обладает обширным опытом в обслуживании, инженерии надежности, системном моделировании и проектировании. Имея B.S. в механической инженерии и M.S. в инженерии автомобильных систем, Карл — сертифицированный инженер надежности (CRE) при Американском обществе качества и сертифицированный профессионал по обслуживанию и надежности (CMRP) при Обществе профессионалов обслуживания и надежности. Он специализируется на RCM, TPM, анализе первопричин и совершенстве надежности, помогая клиентам по всему миру достигать производственного отличия. Связаться с ним можно по cmarch@LCE.com. Для дополнительной информации посетите www.LCE.com или позвоните 843‑744‑7110.