Różne strategie utrzymania ruchu w zakładzie produkcyjnym

Pixabay – wir_sind_klein
Reklama
Reklama

Awaria maszyny i przerwa w produkcji, która jest jej następstwem, może oznaczać dla przedsiębiorstwa ogromne straty. Ważną rolę w każdym zakładzie produkcyjnym pełnią więc działy utrzymania ruchu. Ich głównym zadaniem jest niedopuszczenie do usterki, a jeśli już do niej dojdzie – jak najszybsze przywrócenie maszyny czy urządzenia do sprawności. W praktyce firmy stosują jedną z trzech strategii utrzymania ruchu: reakcyjną, prewencyjną lub predykcyjną bądź rozwiązania mieszane.

 

  • Reakcyjne utrzymanie ruchu jest najstarszą i najprostszą metodą utrzymania ruchu w fabrykach
  • Prewencyjne utrzymanie ruchu obejmuje różne działania, które mają zapewnić bezawaryjną pracę maszyn
  • Predykcyjne utrzymanie ruchu wykorzystuje zaawansowane modele matematyczne, aby przewidywać ryzyko wystąpienia usterki i mu zapobiegać
  • Nowoczesne technologie pozwalają na stałe rozwijanie metod utrzymania ruchu
  • Wybór odpowiedniej metody utrzymania ruchu może zależeć od różnych czynników
Reklama

 

Dział utrzymania ruchu (UR) jest jednym z najważniejszych w firmach produkcyjnych. Nawet nowe maszyny i urządzenia z czasem się zużywają oraz wymagają niezbędnych prac serwisowych i konserwacyjnych. Nie da się też całkowicie wyeliminować ryzyka awarii, która może być następstwem złej obsługi, błędów w fazie produkcyjnej czy wreszcie braku lub źle wykonanych prac serwisowych.

Podstawowym zadaniem pracowników utrzymania ruchu jest przeciwdziałanie nieprawidłowościom, które pojawiają się w zakładzie produkcyjnym. Obecnie rola działów UR nie sprowadza się jednak już tylko do serwisowania maszyn, urządzeń i innych instalacji oraz likwidacji usterek. Zakres prac staje się coraz szerszy.

Utrzymanie ruchu to obecnie również działania związane z zapewnieniem ciągłej dostępności i gotowości maszyn i urządzeń do pracy – co ma się przekładać na wysoki poziom produktywności przedsiębiorstwa. Właściwie prowadzona strategia pozwoli także zminimalizować czas przestojów, który jest niezbędny do wykonania prac serwisowych i konserwacyjnych.

Działy UR są również odpowiedzialne za dostępność części zamiennych i innego asortymentu, a także pośrednio za optymalne zużycie mediów. Działalność służb utrzymania ruchu to nie tylko maksymalne zwiększenie wydajności i efektywności produkcji, ale również zapewnienie maksymalnego poziomu bezpieczeństwa pracowników.

W praktyce przemysłowej można spotkać 3 główne rodzaje strategii prowadzenia działów utrzymania ruchu. Podstawową jest system oparty na reakcyjnym utrzymaniu ruchu, który sprowadza się głównie do czynności naprawczych. W strategii zapobiegawczej mamy do czynienia z szeregiem regularnie wykonywanych czynności, które mają zapobiegać wystąpieniu awarii. Z kolei w konserwacji predykcyjnej dzięki odpowiedniemu monitorowaniu i analizie danych można prognozować wystąpienie usterki.

Reakcyjne utrzymanie ruchu

Strategia reakcyjnego utrzymania ruchu (reactive maintenance) jest najstarszą (przez długie lata jedyną), a jednocześnie najprostszą metodą zapewnienia odpowiedniego poziomu sprawności maszyn i urządzeń w zakładzie produkcyjnym. Sprowadza się właściwie do obserwowania pracy maszyny czy urządzenia, identyfikacji usterki i reagowania na wystąpienie niepożądanych zdarzeń (takich jak chwilowe zakłócenia, przerwy w pracy, gorsze parametry pracy czy wreszcie awarie, które całkowicie unieruchamiają maszynę czy urządzenie).

Praktycznie, dopóki maszyna „jest na chodzie”, nie wykonuje się przy niej żadnych czynności. Nieprzeprowadzane są więc żadne przeglądy, wymiany części ani inne czynności serwisowe. Dopiero po wystąpieniu odpowiedniego symptomu przystępuje się (w miarę możliwości natychmiast) do wykonania czynności naprawczo-serwisowych, które są niezbędne w danej sytuacji. Jeżeli nieprawidłową pracę maszyny uda się zaobserwować odpowiednio wcześnie, istnieje szansa, że przeprowadzone w tym momencie działania pozwolą uniknąć poważniejszej awarii i dłuższego przestoju w produkcji. Gorzej, kiedy na tego typu działania jest już za późno.

Ponieważ często ten rodzaj koncepcji utrzymania ruchu wiąże się z brakiem działu utrzymania ruchu w przedsiębiorstwie, odpowiednie prace są albo wykonywane przez przypadkowych pracowników zakładu, albo zlecane na zewnątrz.
Reagowanie dopiero po wystąpieniu nieprawidłowości może prowadzić do licznych problemów dla przedsiębiorstwa. Do najpoważniejszych należą:

    • ryzyko częstych awarii maszyn i urządzeń, a tym samym skrócenie ich żywotności,
    • wyższy koszt naprawy,
    • niedokładna, często prowizoryczna naprawa na skutek działań pod presją czasu,
    • długie przestoje w produkcji, które mogą wynikać z braku dostępności odpowiednich części zamiennych lub specjalisty,
    • opóźnienia w dostawach, a w konsekwencji nawet utrata klient,
    • spadek poziomu bezpieczeństwa i komfortu pracy.

Powyższe wady sprawiają, że przedsiębiorstwa powoli odchodzą od tej metody utrzymania ruchu, ponieważ często w jej efekcie ponoszą wymierne straty. Jedyna korzyść z reakcyjnego utrzymania ruchu – czyli niski koszt początkowy wprowadzenia takiej strategii – szybko może zostać zniweczona przez wspomniane straty, które są następstwem poważnej awarii sprzętu.

Prewencyjne utrzymanie ruchu

Ponieważ reagowanie dopiero po wystąpieniu usterki naraża przedsiębiorstwo na poważne straty z tytułu nieplanowanych przestojów, coraz częściej metodę tę zastępuje się strategią nastawioną na zapobieganie awarii – czyli prewencyjnym utrzymaniem ruchu (preventive maintenance).

Strategia ta obejmuje różnego rodzaju działania, które mają zapewnić bezawaryjną pracę maszyn i urządzeń. W szczególności są to rutynowe czynności serwisowe i konserwacyjne, które przeprowadza się regularnie w ściśle określonych terminach (zgodnie z przyjętą w danym zakładzie produkcyjnym polityką UR).

Konserwacja zapobiegawcza może być realizowana przez personel, który wykonuje różnego rodzaju zakres działań. W typowych strategiach prewencyjnego utrzymania ruchu spotykamy jednak zazwyczaj:

    • okresowe przeglądy sprzętu produkcyjnego,
    • planowane cykliczne konserwacje i remonty,
    • regularną wymianę zużytych części,
    • gromadzenie odpowiedniej wielkości zapasów części, które najszybciej ulegają zużyciu w maszynie lub są niezbędne do szybkiego usunięcia awarii i wznowienia pracy maszyny,
    • szybkie usuwanie usterek,
    • badania i analizę przyczyn wystąpienia awarii.

Reklama

W efekcie powyższych czynności poprawia się organizacja pracy w zakładzie – spada liczba awarii i długość czasu przestojów, a tym samym większa jest dostępność maszyn i innego sprzętu wykorzystywanego w procesach produkcyjnych. Przekłada się to też na wzrost wydajności zakładu produkcyjnego, mniejszą liczbę opóźnień i obniżenie ogólnych kosztów szeroko pojętego utrzymania ruchu.

Choć prewencja jest zdecydowanie lepszym rozwiązaniem w porównaniu z metodą reaktywną, także jej nie brakuje wad. Przede wszystkim generuje sporo wyższe koszty utrzymania całego systemu, m.in. prowadzenia magazynu części zamiennych oraz zatrudnienia bądź przeszkolenia pracowników działu utrzymania ruchu.

Regularnie przeprowadzane czynności serwisowe z reguły wymagają zatrzymania maszyny, więc również w tej metodzie mogą pojawić się wymuszone przerwy w produkcji. Z innej jednak strony zatrzymania te odbywają się w terminach ustalonych przez pracowników, a tym samym można je dostosować do planu produkcyjnego w danym przedsiębiorstwie. 

Brak dokładnej wiedzy o stanie maszyn i urządzeń produkcyjnych może sprawić, że pewne czynności serwisowe mogą być wykonywane niepotrzebnie, zbyt często albo za rzadko, co będzie generować dodatkowe koszty.

Porównując zalety i wady obu rozwiązań, można od razu zauwa, że w dłuższej perspektywie prawie zawsze bardziej opłacalna będzie metoda prewencyjna. Wprawdzie generuje dodatkowe koszty regularnych przeglądów i serwisów, jednak pociąga za sobą mniejszą awaryjność, rzadsze przestoje – co przekłada się na spore oszczędności dla przedsiębiorstwa i wzrost jego konkurencyjności rynkowej.

Predykcyjne utrzymanie ruchu

Dynamiczny rozwój szeroko pojętych nowoczesnych technologii produkcyjnych przełożył się także na nowe podejście do kwestii utrzymania ruchu. W jego efekcie metoda prewencyjna ewoluowała do najbardziej obecnie zaawansowanej strategii – predykcyjnego utrzymania ruchu (predictive maintenance).

Ta wciąż stosunkowo nowa strategia utrzymania ruchu wykorzystuje odpowiednie modele matematyczne do zaawansowanej analityki danych produkcyjnych. Na podstawie analizy zgromadzonych danych i porównania ich z danymi historycznymi możliwe jest określanie z dużym prawdopodobieństwem przyszłych stanów obiektów, ich wydajności operacyjnej, stopnia zużycia narzędzi czy środków smarnych.

Dzięki takiej prognozie można we właściwym momencie podjąć odpowiednie środki zaradcze (np. dokonać odpowiedniej regulacji, wymienić narzędzia, uzupełnić płyny eksploatacyjne czy przeprowadzić inne czynności konserwacyjne).

Największą zaletą konserwacji predykcyjnej jest możliwość zidentyfikowania potencjalnych problemów, których nie można by było przewidzieć w przypadku stosowania innych metod. Co ważne, monitorowanie sprzętu i zachodzących procesów odbywa się w czasie rzeczywistym podczas normalnej pracy maszyn czy urządzeń. Nowoczesne systemy analityczne są w stanie czerpać dane z różnych źródeł, łączyć je i na tej podstawie prognozować odpowiednie stany. 
Kolejną istotną zaletą tej metody jest umiejętność samouczenia się systemu. Na podstawie danych historycznych i występujących zdarzeń system predykcyjnego utrzymania ruchu wie, które sytuacje były szczególnie niebezpieczne, ponieważ w przeszłości kończyły się np. awarią. Dzięki temu skuteczność tej strategii UR w wykrywaniu niebezpiecznych sytuacji jest obecnie największa.

Powyższe możliwości systemów predykcyjnego utrzymania ruchu przekładają się na liczne korzyści z wdrożenia tej strategii. Można do nich zaliczyć przede wszystkim:

    • zmniejszenie liczby niespodziewanych awarii,
    • maksymalne skrócenie czasu przestojów linii produkcyjnej,
    • skrócenie czasu napraw i niezbędnych czynności serwisowych,
    • zminimalizowanie ryzyka nieterminowości dostaw i związanych z tym konsekwencji,
    • mniejsze koszty magazynowania części zamiennych,
    • zwiększenie poziomu bezpieczeństwa pracy.

Rozbudowane narzędzia do predykcji

Ciągła ewolucja technologii przemysłowych pozwala także na stałe udoskonalanie metod utrzymania ruchu. W najbardziej zaawansowanej obecnie strategii predykcyjnej wykorzystywane są najnowsze zdobycze techniki (m.in. z obszaru internetu rzeczy), których połączone działanie zapewnia najlepsze efekty.

Do najważniejszych elementów systemów predykcyjnych należą obecnie rozmaite czujniki, które zapewniają pozyskiwanie danych z maszyn, urządzeń i linii produkcyjnej. Następnie dane te trafiają do jednostki centralnej, gdzie podlegają dokładnym analizom. 

Co istotne, nawet w starszym parku maszynowym możliwe jest podłączenie odpowiednich czujników. Dzięki temu system predykcyjnego utrzymania ruchu nie jest rozwiązaniem przeznaczonym wyłącznie dla nowoczesnych zakładów produkcyjnych.

W systemach predykcyjnych poza wbudowanymi sensorami dane są zbierane także m.in. dzięki mniej lub bardziej skomplikowanym urządzeniom pomiarowym, systemom wizyjnym, kamerom i systemom monitorowania. Kolejnym istotnym elementem realizowania strategii predictive maintenance są systemy informatyczne – z jednej strony odpowiedzialne za przesyłanie zgromadzonych danych, a z drugiej za ich analizę. 

Tylko odpowiednio zaprogramowane modele predykcyjnego utrzymania ruchu warunkują ich właściwe funkcjonowanie, analizę zebranych danych i na tej podstawie ostrzeganie we właściwym momencie o ryzyku wystąpienia usterki.

Systemy predykcyjnego utrzymania ruchu współpracują czy też wykorzystują możliwości, jakie zapewniają m.in. systemy monitorowania stanu (condition-based maintenance – CBM) lub komputerowe systemy zarządzania utrzymaniem ruchu (computerised maintenance management systems – CMMS), systemy planowania zasobów przedsiębiorstwa (enterpriseERP) czy realizacji produkcji (manufacturing execution system – MES). Współpraca tych nowoczesnych rozwiązań IT pozwala na prowadzenie optymalnej konserwacji predykcyjnej.

Monitorowaniu i analizie powinny podlegać wszystkie istotne parametry, które mogą wpływać na funkcjonowanie danej maszyny. Ważne mogą być więc pomiary temperatury pracującej maszyny, czasy jej rozruchu i hamowania, poziom i stan środków smarnych czy też wykrywanie wszelkich wycieków.

Niezwykle ważne są też parametry elektryczne. Szczegółowo więc analizowane są m.in. spektrum natężenia prądu silnika i zniekształcenia jego przebiegu, wszelkie inne zakłócenia, rezystencja i impedancja czy też odporność na przepięcie obwodów elektrycznych. W przypadku napędu pneumatycznego bądź hydraulicznego ważna jest wspomniana wyżej kontrola przecieków, a poza tym stan uszczelnienia i medium roboczego.

Do popularnych metod wykorzystywanych w układach predykcyjnego utrzymania ruchu należą pomiary drgań maszyn, na których podstawie można ocenić m.in. stan łożysk i napędów, które najczęściej są przyczyną awarii. Dostępne obecnie rozwiązania pozwalają na przeprowadzenie bardzo szczegółowej analizy przebiegu sygnału drgań i na tej podstawie określenie stanu poszczególnych elementów maszyny.

Wdrożenie systemu predykcyjnego utrzymania ruchu w zakładzie produkcyjnym wymaga przemyślanej strategii działania – określenia, które urządzenia warto objąć systemem, zdefiniowania parametrów, które powinny podlegać kontroli i analizie, oraz określenia odpowiedniego algorytmu i jego monitorowania w czasie rzeczywistym. Nierzadko także systemy predykcyjne wymagają większego przeorganizowania działalności zakładu produkcyjnego. 
Choć powyższe warunki mogą zniechęcić przed krokiem w kierunku metod predykcyjnych, to na dłuższą metę takie działania mogą przynieść przedsiębiorstwu wymierne efekty.

Czy strategia predykcyjna zawsze wskazana?

Porównując zalety każdej z trzech metod utrzymania ruchu, od razu można dostrzec przewagę strategii predykcyjnej. Nie oznacza to jednak, że jest to rozwiązanie, które w każdym zakładzie przemysłowym będzie optymalne.

Przede wszystkim strategia predykcyjna zalecana jest w tych przedsiębiorstwach, w których wykonywane są powtarzalne procesy produkcyjne. Tylko wówczas bowiem można pozyskać porównywalne dane, które mogą posłużyć do prognozowania zużycia narzędzi czy innych elementów maszyny. Im bardziej produkcja jest jednostkowa, im częściej maszyny czy całe linie są przezbrajane i wykonują wiele różnych czynności, tym trudniej o skuteczne prognozowanie wystąpienia awarii.

Działania predykcyjne wreszcie zaleca się w przypadku maszyn o wysokiej krytyczności, tj. o dużym znaczeniu dla danego procesu produkcyjnego. Ewentualna awaria i przestój produkcji będzie wówczas dużo bardziej kosztowny niż w przypadku mniej istotnego sprzętu. To samo dotyczy maszyn najbardziej zaawansowanych technologicznie, a więc i najdroższych. Ewentualna awaria może bowiem oznaczać duże koszty naprawy.

Mając na uwadze, że strategia predykcyjnego utrzymania ruchu wiąże się ze sporymi kosztami wdrożenia takiego systemu, w wielu przypadkach optymalnym rozwiązaniem może wciąż jeszcze być metoda prewencyjna. Ważne jednak, aby opracować konkretny plan czynności serwisowo-konserwacyjnych, ściśle się go trzymać i w razie konieczności dokonywać w nim korekt.

Co ciekawe, w pewnych sytuacjach wystarczającym rozwiązaniem wciąż może być konserwacja naprawcza, która jest dużo tańsza od obu bardziej rozbudowanych strategii. Dotyczy to przede wszystkim maszyn i urządzeń, które nie są kluczowe dla funkcjonowania danego procesu. Można je albo łatwo zastąpić, albo szybko i skutecznie naprawić.

W każdym zakładzie produkcyjnym służby utrzymania ruchu są dziś koniecznością, choć wciąż można jeszcze zastanawiać się, która ze strategii będzie optymalna w długim okresie. Z pewnością – wraz z rozwojem technologicznym – rosnąć będzie znaczenie metod predykcyjnych, które będą ewoluować w dalszym ciągu w kierunku systemów, w których maszyny i urządzenia będą same się diagnozować, a następnie wykonywać niezbędne czynności serwisowe, a nawet naprawy.

Artykuł ukazał się w czasopiśmie
Reklama

Tagi artykułu

Zobacz również

Chcesz otrzymać nasze czasopismo?

Zamów prenumeratę
Reklama