Principperne i Fejl og konsekvensbaseret vedligehold RCM

Transkript

1 Principperne i Fejl og konsekvensbaseret vedligehold RCM

2

3 1 Indholdsfortegnelse 1 Introduktion - Moderne vedligeholdsstyring 2 2 RCM generelt 4 3 RCM Forløb Funktionsanalyse (FA) Kritikalitetsanalyse (FMECA) Opsætning af vedligehold (MTA) Hvor ofte skal der udføres vedligehold 12

4 2 1 Introduktion - Moderne vedligeholdsstyring Vedligehold er en aktivitet som over de sidste år har øget sin betydning i morderne industrivirksomheder på grund af den øgede nationale og ikke mindst internationale konkurrence. For at kunne deltage i denne " Wold Class" konkurrence må industrien behandle vedligehold som en af nøgle aktiviteterne for at opnå "Total Quality" og "Total Produktive" operations miljøer og ikke som i mange virksomheder, et service organ for produktionen. En god struktureret vedligeholdsplan er grundstenen for at kunne øge kvaliteten af varen og skaffe en høj oppe tid på produktionsudstyret og dermed kunne deltage i den øgede konkurrence. Vedligeholdsplanens grundprincipper: definere hvilket udstyr der skal vedligeholdes definer produktions krav til tilgængeligheden af udstyret definer hvilket vedligehold der er nødvendigt for at kunne overholde produktionens krav definer hvilke resurser der er nødvendige for at kunne udføre vedligeholdet En vedligeholdsplan er ligeledes grundstenen ved implementering af vedligeholds planlægningssystemer. Afslutning & rapportering Vedligeholdsbehov Prioritering Udførsel Planlægning Tidsfastsættelse

5 3 En god vedligeholdsplan er bygget på baggrund af sund fornuft og tekniskkendskab til udstyret samt dets driftskrav. Den sunde fornuft bygger ofte på vedligeholdsafdelingens årelange kendskab til udstyret og eller leverandørens anbefalinger til vedligeholdet. Ofte er vedligeholdsplanerne dog ikke tilstrækkeligt dokumenteret eller opsætningen af planen, formaliseret, og viden om udstyret kan forsvinde når erfarent personale forlader virksomheden. RCM processen er designet til at hjælpe teknik- og vedligeholdsafdelingen til på en ensartet og struktureret måde at opsætte de nødvendige vedligeholdsplaner baseret på den viden og erfaring der allerede findes i virksomheden. Note: "Effektiv vedligeholdsstyring er ikke længere en option hvis vi vil være en konkurrerende virksomhed. Det er ikke længere nok at have et godt IT- baseret vedligeholdssystem, eller tro at modificering af udstyr klare alle problemerne. Som vedligeholdsorganisation har vi behov for kendskab og overblik over udstyret tilgængelighed, fejludvikling og serviceniveau for at opnå maksimal udnyttelse af udstyret med de resurser vi har" Hvis nogen er i tvivl om RCM kan hjælpe, er det måske umagen hver at stille sig følgende spørgsmål: Er nogle af udstyrsfejlene vi oplever opstået på grund af de vedligeholdsaktiviteter der udføres for at undgå fejl? Er interne som eksterne driftskrav til udstyret overholdt, udnytter vi maskinens design kapaciteter? Er vi trykke ved den viden vi har om udstyret fejlforløb og fejltilstande? Er vi sikre på at udstyrsfejl ikke er kritiske for produktionseffektiviteten, for personalets sikkerhed eller det omgivende miljø? Hvis vi har en fejl, er vi sikre på at alle relevante aktioner er tilstrækkelige beskrevet og at dokumentation er let tilgængelig? Kan vi garantere at vi bruger tilstrækkeligt med midler til vedligehold og i de rigtige områder af virksomheden? Hvis vi mistede vores vedligeholdspersonale i morgen, ville deres erfaring da stadig være tilgængelig for virksomheden? Udføre vi vedligehold som ikke er nødvendigt, er der noget vedligehold som ikke udføres, men burde? RCM processen medtager både forretningsplaner og produktionsprocesser krav og holdninger med i analysen, ved at inddrage vedligeholder, operatører, planlæggere og tekniskafdeling i beslutningstagningen.

6 4 2 RCM generelt RCM metoden stammer fra flyindustrien men er i dag en anerkendt metode inden for alle industrier hvor man ønsker at øge effektiviteten og tilgængeligheden på udstyret ved øget fokus på vedligeholdet. Tilbage i starten af 70'erne lavede US Air force et grundigt studie af fejlmønstre på det anvendte udstyr og fandt overraskende nok, at over 80 % af udstyrsfejlene var tilfældige, dermed kunne man ikke anvende fejlmønstret som fingerpeg om hvornår man skulle reparerer eller udskifte udstyret. Men en så stor andel af tilfældige fejl, måtte man finde andre oplysninger som kunne anvendes til at lave et praktisk værktøj til at fastslå de forskellige vedligeholdsstrategier. Dette førte til at man begyndte at interessere sig for 2 vigtige aspekter omkring komponent fejl - tidspunktet for hvornår man kan identificere en fejl P til den endeligt fejler F, samt konsekvensen af en eventuel fejl. Typisk komponent fejl mønstre Sandsynlighed for fejl kontra komponentens llevetid 5% 2% 4% 14% 68% 82% Drift Komponentens levetid Standard fejltyper Tilfældig fejl 2 - Hurtig nedbrydning - kort varsel 3 - Langsom nedbrydning - kontrolabel Tid 7% Vedligeholdsstrategi baseret på: - Typen af fejl - Konsekvensen af fejl Hvis konsekvensen af en fejl er lille og graden af nedbrydningen kan identificeres er kravet om at forebygge fejl lav og en fornuftig vedligeholdspolitik kunne være at køre til "break down" eller med andre ord, planlagt udskiftning ved fejl.

7 5 Modsat, hvis fejlen opstår pludselig uden advarsel og konsekvenserne ved fejl er høje, må det have højeste prioritet at forebygge at fejlen opstår, så her er det en helt anden strategi der må planlægges. Selvom andelen af udstyr med kendt levetid og fejlmønstre varierer fra industri til industri, er principperne omkring RCM de samme og kan anvendes i alle industrier hvor vedligehold er et krav. RCM tilbyder en simpel og pålidelig metode til at fastslå den mest omkostnings- og driftsoptimale vedligeholdsstrategi. "sikre at udstyret bevare sine design krav og pålidelighed inden for produktionens kravspecifikationer" Pålidelighed kan defineres som, den pålidelighed et udstyr er designet til at skulle udføre inden for en given tidsperiode. Det vil sige, at når udstyret er installeret kan vi ikke øge dets pålidelighed men kun bibeholde det gennem vedligehold. Ses der på udstyret m.h.t. pålideligheden vil vi omvendt erfare, at selv om udstyret er designmæssigt ens er vedligeholdsstrategien afhængig af konsekvensen ved fejl. Et udstyr der ved svigt i funktion ikke har høj konsekvens, skal ikke have samme grad af vedligehold som funktioner med høj konsekvens. I industrien i dag analyseres alvorlige stop i produktionen ud fra traditionelle metoder som " hvad kan vi gøre " (fejlen/tabet er sket) i stedet for at se på det med RCM øjne " hvad skulle vi have gjort" (hindre fejlen opstår) En logisk fremgangsmåde i analysen er da: 1. Definer udstyrets relative vigtighed, baseret på de funktioner det skal udføre 2. Fokusere RCM analysen på det kritiske udstyr 3. Identificere fejlscenarier i forhold til kritiske funktioner 4. Identificere aktiviteter der kan forebygge/identificere fejlene 5. Fastlæg vedligeholdsintervaller baseret på vedligeholdsomkostninger, tabt produktion samt sandsynlighed for fejl Uanset om RCM anvendes som analyseværktøj til at optimere bestående strategier, eller man starter med opbygningen af nye vedligeholdsplaner er forløbet det samme.

8 6 3 RCM Forløb I et hvert RCM forløbet som i hovedtræk består af 3 faser: 1. Funktionsanalyse (FA) 2. Kritikalitetsanalyse (FMECA) 3. Opsætning af vedligehold (MTA) Skal de 7 nedenstående spørgsmål besvares: 1. Hvad er udstyrets funktion/er med tilhørende driftsdata i udstyrets nuværende operative position? 2. Hvorledes kan udstyret fejle i at udfylde sin funktion? 3. Hvad skyldes hver enkel funktionsfejl? 4. Hvad sker der når hver enkel fejl opstår? 5. Hvad er konsekvensen af hver enkel fejl? 6. Hvad kan der gøres for at forudsige eller undgå hver enkel fejl? 7. Hvad bør der gøres hvis fejlen ikke kan forebygges? Alle oplysninger og beslutninger der træffes, skal dokumenteres på en sådan måde, at det er tilgængeligt for "ejeren" af udstyret. For at kunne svare på ovenstående spørgsmål, er det nødvendigt med nedenstående oplysninger i de 3 faser. 3.1 Funktionsanalyse (FA) Overordnede driftskrav til udstyret/systemet skal defineres Alle udstyrets/systemets funktioner skal identificeres (både primære og sekundære funktioner samt alt sikkerhedsudstyr) Driftskrav til de enkelte delfunktioner skal defineres Til ovenstående spørgsmål kan man som udgangspunkt danne sig et umiddelbart overblik over opgaven i form af tegninger, procesdiagrammer, m.m. eller et skærmdump af operatørovervågningen og ud fra dette får fremstillet et overordnet funktionshierarki. Ved anvendelse af den erfaring operatører og vedligeholder, har med anlægget, kan man ofte ved at bruge denne "rygmarvs viden" danne sig et overblik over hvilke funktioner, der er kritiske og dermed fastslå hvor man starter sine videre analyser

9 7 Funktionsfejl For at kunne identificere funktionsfejlene, er vi nød til at fastlægge på hvilke måde at udstyret kan fejl (fejltilstande) og dermed forsage funktionssvigt. Normalt vil dette betyde, at funktionen "ikke udfører sin tiltænkte funktion" "ikke i det hele taget eller utilstrækkeligt" "funktionen udfører fejl". Fejltilstande (Failure modes) På dette sted skal vi identificere samt skelne imellem symptomer og årsager til fejl på udstyret og fokusere på fejlårsagerne - hvis vi kan fjerne årsagerne kan udgå at fejlene opstår- Fokusere på hvordan udstyret kan fejl og ikke på om det vil eller ikke vil fejle. Et andet punkt er, hvor langt skal man gå? Skal vi lede efter alle mulige fejl, nej fokusere på sandsynlige hændelser. Alle sandsynlige fejltilstande skal findes Listen af fejltilstande skal indeholde fejl o som tidligere er opserveret o som tidligere er fjernet ved forebyggede vedligehold o som er opserveret men ikke er fjernet på nogen måde o som ikke er opserveret, men sandsynligvis vil ske Fejlene kan skyldes o enhver hændelse eller proces o normal nedslidning og ælde, m.m. o konstruktionsfejl o menneskelige fejl, herunder operatører og vedligeholder

10 8 Fejl effekt Beskriv den effekt fejlen har på systemet/udstyret og i sidste ende på processen. Stil spørgsmålet - hvad sker der når vi får den beskrevne fejltilstand - Hvad er effekten af fejlen på udstyret angives både lokalt på selve komponenten og på processen som helhed? Under effekt af svigt beskrives hvad der sker, når svigtet opstår. Vær opmærksom på at svigtets effekt ikke er det samme som svigtets konsekvenser, da der under beskrivelse af svigtets konsekvens besvares spørgsmålet Hvad betyder det? En beskrivelse af svigteffekten skal indeholde alle nødvendige information til at understøtte en evaluering af svigtets konsekvenser 3.2 Kritikalitetsanalyse (FMECA) Kritikalitetsvurdering Hensigten er at vurdere, hvor kritisk en udstyrsfejl er i forhold til en givet konsekvenskategori. Hvis udstyrsfejlen er kritisk, må udstyret have en eller anden form for forebyggende vedligehold. For ukritisk udstyr, kan udstyret operere til at fejl indtræffer uden forebyggende vedligehold, det bør dog vurderes om det er fornuftigt at bibeholde det eksisterende vedligehold. For at evaluere udstyrsfejlens kritikalitet kan der anvendes konsekvens, kritikalitets- og risikomatricer, eller kritikaliteten kan bestemmes ud fra en spørgsmålsrække hvis svar vægtes og giver den endelige kritikalitet. Såvel spørgsmålsrækken samt matricen skal indeholde kategori der tydeliggør om fejltilstandene har betydning for: Sikkerheden for personalet Det omgivende miljø Økonomiske konsekvenser (operationelle eller ikke operationelle) Konsekvens kategoriseringen skal klart adskille synlige fejl fra skjulte, da disse bør behandles særskilt.

11 9 Synlige fejl Konsekvenser for sikkerheden samt miljøet: Fejl der skaber en øjeblikkelig situation hvor fejlen kan føre til død eller skade på personalet, og/eller miljøkrav ikke kan overholdes. Operationelle konsekvenser: Fejl der har indvirkning på driften med tab til følge og/eller reducere på kvaliteten af den endelige vare.. Ikke operationelle konsekvenser: Fejl der kun har direkte betydning på vedligeholdsomkostningerne. Skjulte fejl Skjulte fejls konsekvens: Fejl i denne kategori, har ingen øjeblikkelig betydning for processen. Skjulte fejl optræder normalt på beskyttendeog sikkerhedsudstyr (relæ, sikkerhedsventil, standby pumpe) som ikke er fejlfri, og som ved fejl øger sandsynligheden for multiplum fejl som igen føre til alvorlige konsekvenser. På dette sted i analysen, kan vi fastlægge konsekvensniveauet for hver enkelt fejltilstand på udstyret. Hvis konsekvensen er lille eller uden betydning, er den økonomiske optimale vedligeholdsstrategi, ikke at udføre forebyggende vedligehold. Hvis på den anden side, at fejlene har konsekvenser, er det næste trin i analysen, at opsætte forebyggende vedligehold, der fjerner årsagen til fejlene. 3.3 Opsætning af vedligehold (MTA) Under fejlhåndteringsprocessen og udvælgelsen skal der tænkes på, at sandsynligheden for at nogle af fejlene vil forekomme, vil øges med alderen (eller p.g.a. stress), holde et konstant niveau, mens andre igen vil sænkes med alderen (indkøringsfase). Alle planlagte vedligeholdsopgaver skal være tekniske mulige, hvis der foreslås 2 eller flere opgaver for at fjerne samme fejl, vælges den der er mest kosteffektive. Ved udvælgelsen af fejl samt planlægning af vedligeholdet skal det vurderes som om der ikke bliver udført forbyggende vedligehold i dag Forebyggende vedligehold Tidligere, var holdningen at den optimale måde at vedligeholde udstyr på for at skaffe en høj oppe tid på produktionsudstyret at, interval baseret udskifte samt efterse udstyret. Denne strategi er kost effektivt for specifikke typer af udstyr eller komplekse modulopbyggede systemer hvor fejltilstandene er kendte og veldefinerede, men ikke for alt udstyr, hvor de "rigtige" fejltilstande har direkte indflydelse på vedligeholdsstrategien.

12 10 Der findes 3 basis vedligeholdsmetoder der er effektive for synlige fejl: Tilstandsbaseret vedligehold (CBM Condition Based Maintenance) Tidsbaseret vedligehold (FTM Fixed Time Maintenance) Planlagt reparation (OTF Operate To Failure) CBM relatere til forebyggende vedligehold og aktiviteterne inkludere inspektioner, test og målinger for at følge graden af nedslidning og dermed fejludviklingen set over tid. Afhængig af hvad der konstateres under CBM vil der genereres en sekundær aktion (udskift når/hvis mål er.) + Rigtigt udført, vil metoden hindre havari og unødvendigt vedligehold + Vedligeholdsaktiviteter kan planlægges + Metoden giver motiverede og engagerede medarbejdere + Vedligeholdet gøres kun når det er nødvendigt + Omkostningseffektivt på kritisk og dyrt udstyr + Aktiviteter er baseret på faktuelle data, ikke formodninger - Udført forkert, kan metoden medføre havari og unødvendigt vedligehold - Kræver ekstra kompetence / afhængighed af leverandør - Investering og vedligehold af måleudstyr FTM relatere ligeledes til forebyggende vedligehold og aktiviteterne inkluderer smøring, efterspænding, komponentudskiftning eller eftersyn på udstyr. Udføres på faste intervaller uden hensyntagen til udstyres tilstand eller ydelse. + Organisatorisk let at planlægge/administrere + Effektiv når levetid og svigt er kendt + Reservedelsforbrug og indkøb kan planlægges + Driftspersonel er ofte positive, fordi de ved hvornår vedligeholdet skal udføres - Erfaringer viser at metoden er uegnet for mange typer fejl - For korte intervaller medfører stort ressourceforbrug - For lange intervaller kan medføre uplanlagte havarier

13 11 OTF relatere til enhver vedligeholdsstrategi hvor aktiviteten kun udføres ved fejl på udstyret, der er derfor ingen sekundær aktion. + Vedligehold udføres kun når det er nødvendigt + Omkostningseffektivt på billigt udstyr + Kan med fordel anvendes på udstyr som er redundant - Vanskeligt at planlægge (brandslukning) - Havari på dyrt udstyr medfører høje reparationsomkostninger - Havari på kritisk udstyr giver nedetid for produktionen - Vedligeholdspersonalet må tilkaldes med kort varsel - Kræver et stort reservedelslager - En belastning for samarbejdet mellem drift og vedligehold Under opsætningen af den rette vedligeholdsstrategi skal man overveje om det har nogen mening at udføre vedligeholdet, hermed menes, at vedligeholdet jo skal fjerne eller reducere kritikaliteten. Hvis dette ikke er muligt er strategien måske at redesigne eller modificere udstyret for derved at fjerne fejl der kan opstå, eller måske er det ikke det rigtige udstyr der var valgt i første omgang (driftskapaciteter er måske øget) Headlines: Aktiviteter der skal forebygge Skjulte Fejl skal reducere kritikaliteten til et acceptabelt niveau. Hvis der ikke kan findes en egnet aktivitet, bør man udføre periodiske test og fejlfinding. Aktiviteter der skal forebygge mod sikkerheds- og miljø påvirkninger skal reducere kritikaliteten til et meget lavt niveau. Hvis dette ikke er muligt skal man via modificering opnå dette. Aktiviteter der skal forebygge konsekvenser for det operationelle bør set over en periode skal være billigere end de operationelle tab. Hvis der ikke er operationelle konsekvenser er strategien OTF Fejl med ikke operationelle konsekvenser bør ligeledes vurderes ud fra en økonomisk betragtning. Modstå fristelsen for at udføre planlagte aktiviteter uden for den planlagte periode, bare fordi at der er en mulighed for at kunne gøre det.

14 Hvor ofte skal der udføres vedligehold Hvor ofte de forskellige typer af vedligehold skal udføres, er altid det store spørgsmål. Generelt kan det siges at fejlmønstre, fejludviklings tiden, hvornår man kan opdage at en fejl, samt økonomiske betragtninger indgår som de væsentligste parametre. Kapitlet er nærmere forklaret i tillæg omkring svigttyper, intervalfastsættelse samt skjulte fejl, men her gives et kort resume. CBM Meget udstyr har minimale øgninger i fejl intensitet selv når det bliver ældre, det vil sige at sandsynligheden for fejl er konstant set over levetiden. For at håndtere disse fejltyper, har nogle ment, at forebyggende vedligehold ikke er effektivt men udskiftning efter et fast mønster. Dette kan ikke være rigtigt hvis konsekvensen ved fejl er høj, da udskiftning for sent giver stop i produktionen og omvendt, ved for tidlig udskiftning øges omkostningerne til vedligeholdet. Måden at håndtere disse fejl på må være Tilstandsbaseret vedligehold CBM CBM er egnet fordi, udstyret bevæger sig hen imod fejlen set over tid. Teknikken beror derfor på vedligeholderens evne til at detektere hvornår fejlmekanismen er startet. Punktet hvor fejlen starter til den fejler kaldes P-F intervallet Advarselstiden (PF intervallet) er vigtig fordi det har indflydelse på ofte vi skal checke for Potentielle fejl. For noget udstyr er det et spørgsmål om timer og andre gange uger eller måneder. Hvis advarsels tiden er meget kort er CBM ikke egnet, men egnet hvis perioden er så lang, at vi kan planlægge aktioner så som: vibrationsanalyser, termografi, olieanalyse, etc. kontrol af varens kvalitet mekanisk inspektionstekniker

15 13 CBM aktioner og deres sekundære aktioner FTM har alle som hovedregel, at set over tid skal udgifterne til vedligeholdet være mindre end tab i produktionen. FTM (Tidsbaseret vedligehold, herunder udskiftning) skal udføres når vi når et punkt hvor en ændring i fejlmønstret er uønsket også kaldet Net-intervallet. Sansynlighed for fejl Udslidnings Zone Udstyrets alder Acceptabelt Niveau af Tilgængelighed Hvad så med Skjulte Fejl, hvornår skal vi lave test og fejlfinding? Intervallerne på aktioner bør fastlægges ud fra følgende: MTTF (Middel Tid Til Fejl) for den beskyttende og det beskyttede udstyr skal klarlægges. Fastlæg den ønskede tilgængelighed på den beskyttende enhed inden for samme tidsgrænse, for at reducere chancen for multiplum fejl. Fastlæg hvilket risiko niveau vi er parate til at acceptere på multiplum fejl. Vi kan nu udregne aktionernes interval (eller interval mellem aktioner) som giver os det ønskede risikoniveau. OTF anvendes når forebyggende vedligehold ikke kan retfærdiggøres ud fra omkostningerne til vedligeholdet kontra omkostninger i forbindelse med stop eller at konsekvenserne er lave omkring sikkerhed og miljø.