بخشی از مقاله
ارائه مدلی فازی به منظور برنامهریزی و اولویت بندی تجهیزات در تعمیرات پیشگیرانه نیروگاه ها
چکیده :
برنامه ریزی تعمیرات و نگهداری در صنعت برق و به ویژه در نیروگاه ها یکی از فعالیتها و اقدامات بسیار مهم و حساس بشمار می رود که با کنترل تجهیزات از نظر برنامه زمانبندی تعمیراتی و تعویض قطعات و با استفاده از تجزیه و تحلیل های آماری ، هزینه های تحمیلی را کاهش میدهد و تاثیر به سزایی در به منظور حصول ایمنی و قابلیت اطمینان سیستم دارد. تشخیص ایرادات قبل از وقوع حادثه و خرابی در نیروگاه ها از اهمیت بالایی برخوردار است چرا که واحدهای نیروگاهی دائما" به شبکه سراسری تولید برق متصل هستند هرگونه خروج بدون هماهنگی واحد به علت خرابی تجهیزات و باعث خسارات سنگین به شبکه تولید و توزیع برق کشور می شود. از این رو اهمیت برنامه ریزی تعمیرات در نیروگاه ها بیش از پیش نمود پیدا می کند. در این مقاله با استفاده از روابط فازی نمونه ای برای برنامه ریزی تعمیرات و نگهداری ارائه گردیده است که می تواند در واحدهای برنامه ریزی و مدیریت فنی نیروگاههای کشور مورد استفاده قرار گیرد ، بکارگیری این مدل بدلیل استفاده از مفاهیم فازی ، انعطاف پذیری لازم را در تصمیم گیری ها بوجود خواهد آورد و از این جهت مدیریت برنامه ریزی را در اتخاذ تصمیمات اصولی و متناسب با توان نیروی انسانی و امکانات موجود یاری می نماید.
کلید واژه ها : نگهداری و تعمیرات ، نت پیشگیرانه ، منطق فازی ، تعمیرات نیروگاهی ، برنامه ریزی تعمیرات
-1 مقدمه
بعد از خرید یک سیستم یا تجهیزات، امر نت رویکردی ضروری است.محققین سال 2002 با استدلال اثبات کردند که تجربه، قضاوت و توصیه های فروشنده، اصول رایج برای تعیین زمان و چگونگی امر نت می باشند )Tsang, 2002) نت می تواند تعریفی مشابه را با فعالیت هایی داشته باشد که برای حفظ و دسترسی فوری به ایمنی، بهره وری، قابلیت اعتماد و در دسترس بودن ساختمان ها، سیستم ها و سایر اجزای کارخانه و به منظور ایجاد اطمینان از بهره وری بالای آن ها به کار برده می شوند. سیستم های خدماتی و تولیدی تأثیرپذیری بالایی از اجرای مرتب نت روی سیستم هایشان دارند. سیستم های نت، موازی و در راستای سیستم های تولیدی عمل می کنند تا قابلیت سرویس دهی و ایمنی آن ها را حفظ کرده و در نتیجه، این سیستم ها با حداقل هزینه کار کنند .(Weinstein, 2009)
یکی از راه های کاهش هزینه تولید و عملیات بهینه کردن کاربرد منابع نت است. از گذشته فعالیت های نت یک هزینه غیر قابل اجتناب تلقی می شد که از طریق بودجه عملیاتی تأمین می شد. نت یکی از آیتم های معمول در لیست برنامه های کاهش هزینه می باشد . در هر صورت نگهداری و تعمیرات به عنوان یک ابراز پشتیبانی نقش مهمی را در مشاغل حساس و استراتژی های عملی از جمله در نیروگاه ها ایفا می کند. اثر بخشی مدیریت نت به طور واضح و روشن وابسته به اولویت دهی مناسب منابع در مواردی مانند قطعات یدکی، مواد تعمیراتی، نیروی انسانی، ابزارهای ضروری و سرانجام دوره عمر سود دهی هر سازمان می باشد. اما به دلیل محدودیت منابع سازمانی، اولویت بندی تجهیزات برای تخصیص منابع امری ضروری است(.(Sherwin, 2000اخیراً پیشرفت ها در میکرو تکنولوژی و هوش مصنوعی، تمایلات را به سمت مدیریت جامع نت سوق داده است. تکنیک های اخیر با تکیه بر تکنیک های هوش مصنوعی باعث بالا رفتن توانایی مدیریت نت شده است. چهار مورد از تکنیک های هوش مصنوعی که به طور گسترده به کار گرفته می شوند، عبارت اند از : (Khanlari, Amir et al,2008)
1. سیستم های خبره :
به دستهای خاص از نرمافزارهای رایانهای اطلاق میشود که در راستای کمک به کاردانان و متخصّصان انسانی و یا جایگزینی جزئی آنان در زمینهای محدود تخصّصی تلاش دارند. اینگونه سامانهها، در واقع، نمونههای آغازین و سادهتری از فناوری پیشرفتهتر سامانههای دانش بنیان به شمار میآیند. این سامانهها معمولاً اطلاعات را به شکل واقعیت ها و قواعد در دادگانی به نام پایگاه دانش به شکل ساختار مند ذخیره نموده، و سپس با بهرهگیری از روشهایی خاص استنتاج از این دادهها نتایج مورد نیاز حاصل میشود.
.2 شبکه های عصبی :
نوعی مدلسازی ساده انگارانه از سیستمهای عصبی واقعی هستند که کاربرد فراوانی در حل مسائل علوم مختلف دارند.مهمترین مزیت این شبکه ها توانایی وافر آنها در کنار سهولت استفاده از آن می باشد.
.3 منطق فازی :
تئوری مجموعههای فازی و منطق فازی را اولین بار پرفسور لطفیزاده در رسالهای به نام "مجموعههای فازی - اطلاعات و کنترل" در سال 1965 معرفی نمود. هدف اولیه او در آن زمان، توسعه مدلی کارآمدتر برای توصیف فرآیند پردازش زبانهای طبیعی بود. او مفاهیم و اصلاحاتی همچون مجموعههای فازی، رویدادهای فازی، اعداد فازی و فازیسازی را وارد علوم ریاضیات و مهندسی نمود. کاربرد این مبحث را میتوان به طور ساده اینگونه تعریف کرد: منطق فازی از منطق ارزشهای "صفر و یک" مجموعه های کلاسیک فراتر رفته و درگاهی جدید برای دنیای علوم و تصمیم گیری ها میگشاید، زیرا فضای شناور و نامحدود بین اعداد صفر و یک را نیز در منطق و استدلالهای خود به کار میگیرد.
.4 سیستم ها بر پایه مدل :
همانطور که از اسم این نوع سیستمها پیداست،بر اساس مدل سازی که رفتارهای واقعی سیستم را منعکس میکند کار می کنند.
در این مقاله قواعد فازی مانند ابزارهای هوش مصنوعی برای تعیین اولویت فعالیت ها به کار گرفته می شود. برای نیل به این هدف مقاله به شکل زیر سازمان دهی شده است. در مرحله اول فعالیت های نت و اهمیت آن هادر نیروگاه های تولید برق و هم چنین انواع مختلف آن ها توضیح داده می شود. سپس به تکنیک های هوش مصنوعی و کاربرد آن ها در مدیریت نت می پردازیم. در مرحله بعد، قواعد فازی به طور هم زمان و با استفاده از اصول کلی توضیح داده می شود (الگوریتم تصمیم گیری برای حل مسئله تعیین اولویت و کاربرد جزئیات آن به کار گرفته می شود). مرحله آخر شامل نتیجه گیری و بیان نتایج حاصل از این مطالعه و هم چنین محدودیت های این مطالعه و جهت دهی برای تحقیقات آینده می باشد
-2 مدیریت نگهداری و تعمیرات
مدیران سازمان ها به طور روز افزون در حال درک اهمیت استراتژیک ابزار نت برای سازمان ها می باشند زیرا سرمایه گذاری مهمی در دارایی های فیزیکی آن ها می باشد و به عنوان یک هزینه ضروری تلقی می شود . به عبارت دیگر قابلیت اعتماد، تبدیل به یک امر حیاتی، در فرآیندهای با تمرکز بالا شده است .(Eti M.C et al,2006) روی هم رفته هدف هر سازمان افزایش سود دهی است. ابزارهای نت و مدیریت دارایی، قادر به افزایش سود از دو طریق عمده می باشند: کاهش هزینه های سالیانه نت متجاوز از 5درصدِ ارزش دارایی ها باشد، احتمال دارد سازمان دارای مشکلات مالی باشند. هزینه های کلی نت وابسته به کیفیت تجهیزات، طریقه استفاده از آن ها، خط مشی تعمیرات و نگهداری و استراتژی سازمان است. مدیریت به این نتیجه می رسد که تجهیزاتی را خریداری کند که در آینده نیاز کمتری به نت داشته باشند (Khanlari, Amir et al,2008) (Sondalini,2013)
شکل -1تصمیم گیری در مدیریت نت (Knezevic , J et al,1997)
فعالیت های نت به دو زیر شاخه عمده می باشند : (Duffuaa, S. O et al,2013 )
1. نت اصلاحی
2. نت پیشگیرانه
نت اصطلاحی که به نت آتش نشان معروف است، زمانی شکل می گیرد که عملی برای بازگرداندن ظرفیت های آسیب دیده سیستم انجام شود. این یک راه کار فعال برای نت است زیرا این عمل زمانی آغاز می شود که از کار افتادگی زمان بندی نشده تجهیزات اتفاق افتد. امروزه در شرکت های متوسط و کوچک، فعالیت های نت از حالت گران و فوری (مانند نت خرابی ها، نت به روش یافتن نقص و نت اصلاحی) به نت با تأخیر (متأثر از هزینه و تکنیک های نت با قابلیت سرویس بالا) تبدیل شده است. بعضی از تکنیک ها و راه کارهای مهم نت شامل موارد زیر می باشد: (Pun, K. F, 2002)
- نت پیشگیرانه: استفاده از بازرسی کامل(اورهال) یا تعویض قطعات قبل از خرابی پیشگیرانه
- نت با تأخیر: تعیین و بر طرف کردن مسئل مشخصی از نت
- نت بهره ور جامع: ماکزیمم کردن اثر بخشی به واسطه استفاده از نت اتوماسیون
- نت با محوریت قابلیت اطمینان: مدلی برای انتخاب کردن نت پیشگیرانه با حداکثر کردن قابلیت اطمینان
محوریت این مقاله فعالیت های 1PM است. PM شامل تعمیر، تعویض و نت تجهیزات با هدف جلوگیری از خرابی ناگهانی آن ها در طول استفاده می باشد. وظیفه PM این است که تجهیزات را در وضعیت عملیاتی مناسبی نگاه دارد. PM به دو نت مبتنی بر زمان و مبتنی بر حالت تقسیم می شود : (Khanlari, Amir et al,2008 )
- نت مبتنی بر زمان: این نت در بازه های زمانی ثابتی انجام می گیرد؛ چه خرابی رخ دهد یا ندهد و هدف آن پیشگیری از کار افتادگی در طول عملیات می باشد. این نت هزینه زیادی را تحمیل می کند زیرا عمدتاً قطعات زمانی تعویض می شوند که هنوز می تواند مدت زمانی را به طور مفید کار کنند.
- نت مبتنی بر حالت: این نت برای قطعاتی کاربرد دارد که به سرعت رو به زوال می روند. PM شامل مجموعه ای از فعالیت های تکنیکی، اجرایی و مدیریتی است که هدف آن کاهش دوره استفاده از قطعات است تا قابلیت در دسترس بودن سیستم را بهبود ببخشد. خط مشی PM موضوع بسیاری از مطالعات در سال های اخیر بوده است.
مطالعاتی که معیارهای متفاوتی مانند هزینه، عمر اقتصادی، ریسک و یا ترکیبی از معیارها را در نظر گرفته است . قابل ذکر است که فعالیت های PM مبتنی بر زمان بندی و برنامه ریزی است. برنامه ریزی PM یکی از مسائل رایجی است که صنعت تولید با آن رو به رو است. زمان بندی های تولید اغلب با از کار افتادگی تجهیزات دچار مشکل می شود؛ در حالی که می توان با PM مناسب، از آن پیشگیری کرد. مدیریت نت تجهیزات در ابتدا باید برنامه ریزی کوتاه مدت و سپس بلند مدت را انجام دهد. خط مشی عمل گرایانه نت باعث مینیمم کردن از کار افتادگی می شود. بعضی محققان برای حل مسائل برنامه ریزی و زمان بندی PM تلاش هایی کرده اند . Graves & Lee یک مسئله زمان بندی تک ماشینه با هدف مینیمم کردن زمان تعمیرات، ارائه کردند Chen & Lee . (Graves, G. H., & Lee , C. Y, 1999) راه کار فوق را برای حالت ماشین های موازی گسترش دادند . .(Lee, C. Y., & Chen, Z,2010 ) محققان چینی یک مسئله تک ماشینه مشابه را برای حالتی که چند عمل نت انجام گیرد، در نظر گرفتند. .( Qi, X et al , 1999) .همچنین هوش مصنوعی بارها در تصمیم گیری های نت به روش های گوناگون و در مسائل گوناگون به کار برده شده است. Gopalakrishnan, Mohan & He یک راه کار Tabu Search برای مسائل زمان بندی ارائه کردند(. (Gopalakrishnan et al,2001 در این مسائل هدف ماکزیمم کردن اولویت کلی کارهای زمان بندی شده بر اساس محدودیت منابع بود . . درسال 2001 مقاله ای در ارتباط با بهینه کردن زمان بندی کارهای نت تمام ماشین ها در خط تولید، تولید تک محصوله ارائه گردید . (Cavory, G et al,2001 ) این مطالعه در زمینه تخصیص یک ماشین به یک اپراتور شکل گرفت. آن ها مطالعه خود را بر روی تنظیم پارامترهای الگوریتم ژنتیک متمرکز کردند. Samrout و همکارانش الگوریتم ژنتیک را با هدف مینیمم کردن هزینه PM برای سیستم های سری موازی به کار بردند .(Samrout, M et al, 2005) در مقاله دیگری
در همان سال نیز محققانی روش ابتکاری دیگری را توسعه بخشیدند که بر پایه الگوریتم ژنتیک، مدل بهینه سازی مرکب زمان بندی تولید و برنامه ریزی PM را حل کرد . (Sortrakul et al, 2005 ) دوست پرست و همکارانش به روشی بر مبانی قابلیت اطمینان در نت پیشگیرانه اشاره کرده اند(. (Doostparast, Mohammad et al , 2014 نتایج روش های ذکر شده و توانایی تکنیک های1AI را برای مسائل نت نشان می دهد. اما این راه کارها ساده بودند به طوری که هنوز توانایی حل مسائل واقعی را نداشتند. بنابراین هنوز زمینه کار برای توسعه تصمیم گیری های نت به ویژه برنامه ریزی PM وجود دارد.
-3 مدیریت نت در نیروگاه ها
در نیروگاه ها اغلب روشهای نگهداری و تعمیرات به همان دو صورت اصلی که قبلا ذکر شده (پیش گیرانه و اصلاحی) صورت می پذیرد که عمدتاَ بصورت پیشگیرانه بوده ولی روشهای تعمیرات اصلاحی و اضطراری نیز همواره وجود دارد. نگهداری و تعمیرات پیشگیرانه در نیروگاه ها شامل تمامی اقدامات و خدماتی است که توسط کارکنان جهت حفظ و نگهداری سیستم با تجهیزات از نظر ایمنی و افزایش قابلیت از طریق بازدیدها و بازرسیهای سیستماتیک، کشف و پیدا کردن اشکالات، روغنکاری، تمیزکاری و تعمیرات دورهای با زمانهای ثابت از پیش تعیین شده انجام میپذیرد و شامل مواد زیر است :
- ارائه سرویس مانند : تنظیم، روغنکاری و تمیزکاری تعویض قطعات قبل از ایجاد فرسودگی در آنها-
- تعمیر کلی تجهیزات در فواصل زمانی مشخص (Dhillon , B . S, 2014)
با توجه به اهمیت بیشتر نت پیشگیرانه نسبت به سایر روشهای تعمیرات و نگهداری در نیروگاه ها تمرکز اصلی ما در این مقاله بر روی نت پیشگیرانه میباشد که تدوین و اجرای برنامه بهینه آن نقش مهمی در ارتقا راندمان و بهبود عملکرد سیستمهای صنعتی و تولیدی دارد.با اجرای یک برنامه نگهداری و تعمیرات مناسب علاوه بر افزایش راندمان و دردسترس پذیری سیستم،خرابی های پیش بینی نشده و اتفاقی کاهش می یابد و هر چقدر هزینه های ناشی از خرابی و از کار افتادن تجهیزات بیشتر باشد اولویت رسیدگی به آنها بیشتر خواهد بود. .( Yuting, Jiao, 2014) حال با توجه به روش های ذکر شده نگهداری و تعمیرات مشخص می شود که برنامه نگهداری و تعمیرات نیروگاهها در شبکه های به همپیوسته الزاماَ بر اساس روش پیشگیرانه است اما به علت محدودیتها و مشکلات اجرائی ، کلیه فعالیتهای نگهداری مطابق برنامه انجام نشده و به ناچار سهم نگهداری و تعمیرات پیشگیرانه نسبت به سهم تعمیرات اصلاحی و اضطراری کاهش می یابد که این امر موجب افزایش هزینه ها و ناکارمدی واحدهای تولید میگردد. با توجه به مطالب فوق مشخص می گردد که تعمیرات و نگهداری پیشگیرانه مهمترین بخش و اثر را در برنامه ریزی تعمیرات و نگهداری نیروگاه ها دارد.
-4 ضرورت و اهمیت نت در نیروگاه ها
انجام فعالیتهای نگهداری و تعمیرات از دو جهت برای نیروگاه ها لازم و ضروری است :
-1 از دیدگاه نیروگاه (نیروگاه به عنوان یک واحد صنعتی) -2 از دیدگاه شبکه (نیروگاه به عنوان یک عضو از اعضاء شبکه)
