Co robić żeby nie było awarii?Systemy informatyczne a diagnostyka.

Systemy informatyczne przedsiębiorstw. Powiazanie systemy automatyki DCS i SCADA z systemami Utrzymania ruchu. Systemy CMMS, koncepcja TPM (Total

Productive Maintenance), koncepcja Predictive Maintenance

Sebastian Plamowski

Struktura Informatyczna przedsiębiorstwa

MRP Material Requirements PlanningMRPII Manufacturing Resource PlanningERP Enterprise Resource PlanningERPII (eERP) Enterprise Resource Planning

CIM Computer Integrated ManufacturingCAD Computer Aided DesignCAM Computer Aided ManufacturingMES Manufacturing Execution System

SCM Supply Chain ManagementDRP Distribution Resource PlanningWMS Warehouse Management SystemCRM Customer Relationship System

Hierachiczna struktura systemów

Diagnostyka urządzeń realizowana jest w oparciu o dedykowane oprogramowanie i sprzęt mierzący: wibracje, hałas lub inne wielkości fizyczne (np. system Bently Nevada). Dane diagnostyczne dostarczane są do systemów:- DCS/SCADA- Modułów systemu MES dając wsparcie systemom Utrzymania Ruchu (CMMS Computerized Maintenance Management System).

Bently Nevada 3500 Series Machinery Monitoring System

Dane mogą być przesłane do innych

systemów, takich jak DCS/SCADA lub

oprogramowania wspierającego systemy

utrzymania ruchu

System monitorowania Bently Nevada 3500 firmy GE zapewnia ciągłe

monitorowanie w trybie online, odpowiednie do zastosowań

związanych z ochroną maszyn.

Embedded monitoring system in OVATION

Machinery Health Management

Diagnosing a machine is like a person

Total Machinery

Health Picture

Vibration:

The ‘pulse’ of the

machine

Oil:

The ‘life blood’ of

the machine

Thermography:

‘Taking its

temperature’

Motor Current:

The ‘brain waves’

of the machine

Acoustic

Emission

Results to CMMS systemsOther methods

(Math models)

Computerised Maintenance Management Systems (CMMS)• CMMS (Computerised Maintenance Management Systems) - system

komputerowego wsparcia zarządzania utrzymaniem ruchu.

• Systemy klasy CMMS to specjalistyczne oprogramowanie dedykowane zakładom produkcyjnym, w których funkcjonują wydzielone, zorganizowane jednostki odpowiedzialne za utrzymanie stanu technicznego zakładu na określonym poziomie.

• EAM (Enterprise Asset Management), czyli zarządzaniem nie tylko wyposażeniem produkcyjnym (parkiem maszyn), ale całym fizycznym majątkiem przedsiębiorstwa, takim jak budynki, instalacje, infrastruktura techniczna, flota samochodowa, itp. Bardzo często pojęcia te są stosowane zamiennie ze względu na to, że większość dzisiejszych systemów CMMS w wyniku swojego rozwoju, posiada pełną funkcjonalność umożliwiającą zarządzanie nie tylko parkiem maszyn, ale całym majątkiem firmy.

Computerised Maintenance Management Systems (CMMS)

http://www.prismvs.com/computerized-maintenance-management-system-cmms.html

Preventive/Predictive MaintenanceTotal Productive MaintenanceLean Manufacturing

Computerised Maintenance Management Systems (CMMS)Wśród funkcji realizowanych przez systemy klasy CMMS znajdują się:

• zarządzanie rejestrem wyposażenia przedsiębiorstwa,

• zarządzanie rozliczeniem, zakupami i sprzedażą wyposażenia,

• planowanie przeglądów i innych czynności obsługowych wyposażenia,

• zarządzanie procedurami nadzoru wyposażenia i inną dokumentacją,

• rejestracja zdarzeń związanych z utrzymaniem wyposażenia produkcyjnego i pomiarowego w tym awarie/remonty/przeglądy itp.,

• zarządzanie personelem służb utrzymania ruchu w tym harmonogramem pracy,

• wsparcie realizacji projektów związanych z utrzymaniem ruchu np. dużych remontów komponentowych,

• wsparcie dla planowania i realizacji budżetów w utrzymaniu ruchu,

• zarządzanie magazynami części i akcesoriów dla potrzeb SUR (Służby Utrzymania Ruchu),

• analiza i ocena działań w obszarze utrzymania ruchu.

Systemy CMMS są zazwyczaj silnie zintegrowane z rozwiązaniami klasy MRP/ERP (Material Requirements Planning/Enterprise Resource Planning), między innymi dostarczając harmonogramy remontów i przeglądów maszyn jako jedno z ograniczeń dla planowania zdolności produkcyjnych.

Koncepcja gdzie Diagnostyka wspiera system CMMS wpisuje się w podejście TPM (Total Productive Maintenance) i koncepcję Predictive Maintenance a generalnie w koncepcję Lean Manufacturing.

Czym jest Lean Manufacturing• Lean Manufacturing jest to system (filozofia) zarządzania produkcją w

przedsiębiorstwie produkcyjnym, który ma za zadanie ograniczanie marnotrawstwa oraz eliminację niepotrzebnych operacji i procedur w procesie produkcji, jednocześnie dostarczając produkty i usługi o jak najwyższej jakości oczekiwanej przez klientów zachowując niskie koszty produkcji i wykorzystując relatywnie niską ilość surowców.

• Typy marnotrawstwa:• Defects• Overproduction• Waiting• Non-utilized talent• Transportation• Iventory• Motion• Extra Processing

Czym jest Lean Manufacturing• Lean Manufacturing wywodzi się z praktyk przemysłowych japońskiej

Toyoty, której międzynarodowa ekspansja i znakomite wyniki ekonomiczne doprowadziły do spopularyzowania tej idei.

• Filozofię Lean Manufacturing od tradycyjnie pojmowanej produkcji różni niemal wszystko. Od wdrażania ciągłego przepływu zamiast produkcji w dużych partiach, przez dążenie do radykalnego zmniejszenia zapasów po zaangażowanie w procesy usprawniające całego personelu.

• U podstaw tej koncepcji leży rozwój pracowników oraz ciągłe doskonalenie procesów produkcyjnych. Znakiem rozpoznawczym Lean Manufacturing są m.in. standaryzacja pracy, system dostaw dokładnie na czas, wbudowanie jakości w proces.

Total Productive Maintenance jest jednym z narzędzi Lean Manufacturing

Czym jest Total Productive Maintenance

TPM (Total Productive Maintenance) - globalne utrzymaniem ruchu. Jest to jedno z narzędzi (metoda) Lean Manufacturingu, a jego głównym celem jest przede wszystkim zapewnienie dostępności krytycznych urządzeń oraz – co najważniejsze – osiągnięcie poziomu trzech zer, czyli: zero wypadków przy pracy, zero braków oraz zero awarii.

Czym jest Total Productive Maintenance

• Wszystkie cele Total Productive Maintenance realizowane są zarówno w sferze człowieka, jak i w sferze maszyny.

• Chodzi o zwiększenie produkcji przy jednoczesnym zwiększeniu motywacji i zadowolenia pracowników, którzy czują się wtedy bardziej zaangażowani w swoją pracę i dzięki temu gotowi są do podejmowania decyzji w najważniejszym momencie.

• Z perspektywy maszyn pracownicy powinni koncentrować się na utrzymaniu maszyny i urządzeń w taki sposób, aby były one w stanie wysokiej dostępności.

Założenia TPM

https://leanactionplan.pl/tpm/

Total Productive Maintenance

1: Autonomiczne Utrzymanie Ruchu.

• Filar ten opiera się w głównej mierze na znajomości maszyn przez operatorów.

• Głównym założeniem i fundamentem jest współpraca działu utrzymania ruchu z pracownikami obsługującymi maszyny

• Do podstawowych zadań operatorów maszyn należą między innymi: kontrola, czyszczenie, usuwanie przyczyn oraz efektów zanieczyszczeń, ciągła poprawa, która polega na nadzorowaniu urządzeń.

• To właśnie operatorzy dzięki pracy z maszynami są w stanie wykryć nieprawidłowości, bo kto inny lepiej zna maszynę, na której pracuje, jak nie oni?

Total Productive Maintenance

• 2: Doskonalenie Kaizen – metoda Kaizen to przede wszystkim wzrost efektywności jednocześnie przy niskonakładowych udoskonaleniach procesu.

• Nastawienie na ciągłe poszukiwanie możliwości redukcji problemów, pojawiających się przy posiadanych maszynach i urządzeniach oraz szukanie dróg poprawy efektywności i jakości pracy

Total Productive Maintenance

• 3: Planowane Konserwacje, skupiające się na zadaniach, które wynikają z planowanych działań utrzymania ruchu w celu wyeliminowania między innymi awaryjnych przestojów maszyn – często oparte o PredictiveMaintenance.

• W odróżnieniu od tradycyjnego podejścia do maszyn, w którym dział utrzymania ruchu głównie „gasi pożary” (Breakdown Maintenance), próbuje utrzymać park maszynowy w wystarczająco dobrej kondycji, aby zapewnić ciągłość produkcji.

• Stworzenie nawyku dbania o maszyny i urządzenia poprzez planowane konserwacje. Decyzje w oparciu o monitorowany stan maszyny, zużycia narzędzi i zapobieganie awariom przez detekcję problemu we wczesnej fazie zaawansowania. Ułatwiamy w ten sposób również pracę planistom, dostają oni bowiem dokładną informację na temat daty planowanych konserwacji i szacunkowego czasu trwania

Total Productive Maintenance

Total Productive Maintenance

• 4: Planowanie nowych maszyn i urządzeń, Rozsądne planowanie inwestycji w park maszynowy, oparte na faktycznych danych, czyli kupujemy nowe maszyny jeżeli faktycznie są potrzebne

Total Productive Maintenance

• 5: Zapewnienie Jakości, analiza przyczyn powstawania braków i dążenie do redukcji ich liczby.

Total Productive Maintenance

• 6: Szkolenia. Total Productive Maintenance to koncepcja wymagająca ciągłej nauki, ciągłego zdobywania wiedzy i poszerzania umiejętności. Innymi słowy są to nauka i rozwój w dwóch płaszczyznach, do których zalicza się podnoszenie poziomu wiedzy personelu technicznego oraz doskonalenie się w technikach pracy zespołowej.

Total Productive Maintenance

• 7: Zarządzaniem parkiem maszynowym - standaryzacja poprawnych praktyk i utrzymanie ich. Pomiar i analiza kluczowych wskaźników wykorzystania parku maszynowego oraz jego kondycji.

Total Productive Maintenance

• 8: Bezpieczeństwo, Zdrowie i Środowisko – głównym i zarazem podstawowym zadaniem tego filaru jest wyeliminowanie zagrożeń dla pracowników oraz dla środowiska naturalnego.

Total Productive Maintenance – 5S

Program 5S. Jest to program ciągłego doskonalenia, którego celem jest stworzenie uporządkowanego i jak najlepiej zorganizowanego miejsca pracy.

• 5S: 1 – selekcja/sortowanie, 2 – systematyka, 3 – sprzątanie, 4 – standaryzacja, 5 –samodyscyplina/samodoskonalenie.

The 5S Foundation

• The goal of 5S is to create a work environment that is clean and well-organized. It consists of five elements:

• Sort (eliminate anything that is not truly needed in the work area)

• Set in Order (organize the remaining items)

• Shine (clean and inspect the work area)

• Standardize (create standards for performing the above three activities)

• Sustain (ensure the standards are regularly applied)

Predictive Maintenance

Predictive Maintenance

• Predykcyjne utrzymanie ruchu jest to strategia utrzymania ruchu zakładająca optymalne użytkowanie maszyn i urządzeń poprzez wyeliminowanie występowania awarii i optymalne planowanie prac utrzymania ruchu na podstawie badania stanu technicznego.

• Aby tego dokonać, wykonuje się wyprzedzające działania, które pomagają ocenić stan techniczny maszyn i urządzeń oraz na tej podstawie umożliwiają podejmowanie decyzji o ewentualnej wymianie poszczególnych zużytych części, regeneracji, regulacji, czyszczeniu itd.

• Utrzymanie predykcyjne polega na poszukiwaniu drogi do prognozowania zużycia i możliwych awarii. Opiera się na strategii eksploatacyjnej CBM (Condition Based Maintenance). Prognozowania dokonuje się zazwyczaj poprzez monitorowanie i ekstrapolowanie wyników badań diagnostycznych i ustalanie granic kluczowych parametrów.

Laboratorium – wskaźniki diagnostyki (1)

Wartość progowa

• Wartość progowa jest podstawowym parametrem monitorowanym zarówno w małych maszynach (temperatura silnika w samochodzie) jak i dużych obiektach przemysłowych. Każde przekroczenie wartości progowej powoduje degradację i skrócenie cyklu życia elementu.

• W dużych instalacjach, takich jak kotły energetyczne, układy regulacji oraz zabezpieczeń dbają o nie przekraczanie temperatur, a równolegle pracujące układy monitorujące obliczają zużycie elementów. Obliczenia prowadzone są na podstawie wartości temperatury i czasu trwania przekroczenia, na podstawie wyliczeń podejmowane są decyzje odnośnie remontów.

Laboratorium – wskaźniki diagnostyki (2)

Szybkość zmian

• Szybkość zmiany temperatury jest istotnym wskaźnikiem monitorowanym w dużych obiektach przemysłowych. Każde grzanie i chłodzenie elementów powoduje ich degradację i skrócenie cyklu życia.

• Podobnie jak w przypadku monitorowania wartości progowych, w dużych instalacjach takich jak kotły energetyczne układy regulacji dbają o nie przekraczanie gradientów temperatur, a równolegle pracujące układy monitorujące obliczają zużycie elementów i na podstawie wyliczeń podejmowane są decyzje odnośnie remontów. Często obowiązują inne wartości dla grzania i chłodzenia

Laboratorium – wskaźniki diagnostyki (3)

Całka z wartości w oknie czasowym

• Całka z wartości w oknie (np. 15minutowym) jest stosowana w układa pilnujących zużycia medium – np. w układach „strażnik mocy umownej”. Przedsiębiorstwa, które kontraktują ilość energii elektrycznej zobowiązane są do zapłaty kary w przypadku przekroczenia lub niedotrzymania zakontraktowanej wielkości.

• W celu optymalizacji uruchamia się systemy zliczające ilość zużytej energii w oknie 15minutowym. W oparciu o uzyskane wyniki podejmowane są decyzję odnośnie dociążenia lub odciążenia układów, które nie są krytyczne (np. klimatyzatory) lub mają cechy akumulacyjne (np. woda lodowa w mleczarniach).

Laboratorium – wskaźniki diagnostyki (4)

Miary użytkowania

Urządzenia podlegają naturalnemu zużyciu i wymagają okresowych przeglądów i remontów. W praktyce stosuje się różne miary użytkowania. W zależności od typu urządzenia może to być:

• miara długości (np. liczba przejechanych kilometrów przez pojazd mechaniczny);

• miara czasu (np. liczba godzin lotu samolotu, liczba godzin pracy spychacza - motogodziny);

• miara ciężaru (np. ilość przewiezionego ładunku przez samolot, ale także ilość zużytego paliwa);

• miara liczności (np. liczba cykli pracy wykonanych przez urządzenie; liczba lądowań samolotu, liczba odstawień instalacji).

W badanym stanowisku możliwe jest mierzenie:

• czas pracy grzałek i wentylatorów

• liczby włączeń grzałek i wentylatorów

• ilości zużytej energii przez cały układ

Laboratorium – wskaźniki diagnostyki (5)

Miary jakości regulacji

Miary jakości regulacji mogą być wykorzystywane w ocenie stanu technicznego instalacji. Szczególnie interesujące są zmiany wartości wskaźników w czasie. Zmiany te mogą świadczyć o zmianach w opomiarowaniu, urządzeniach wykonawczych lub zmianach w procesie technologicznym. Typowymi wskaźnikami mierzącymi jakość regulacji są:

• przeregulowanie;

• czas regulacji

• uchyb statyczny

• czas pracy układy w trybie ręcznym

• liczba przełączeń układu w tryb ręczny