بخشی از مقاله
چکیده
نگهداشت پیشگویانه بر انجام فعالیتهای مورد نیاز نگهداری و تعمیر بر روی تجهیزات تاکید میکند و سعی آن حذف آن دسته از فعالیتها و سرویسهای دورهای است که تجهیز به آنها نیازی نداشته و منجر به افزایش هزینه و زمان توقف تجهیز بدلیل انجام فعالیت میشود. در این روش قبل از خرابی اطلاعاتی از وجود خرابی بالقوه و آسیب تجهیزات بدست میآید و از خرابیهای شدید و پیامدهای آن مانند بروز حوادث ایمنی و یا توقف طولانی مدت خطوط تولیدی پیشگیری میشود. روشهای مختلفی جهت پیش بینی خرابی وجود دارد که در این مقاله ضمن بررسی روشهای معتبر، نقاط ضعف و قوت آنها ارائه خواهد شد.
.1 مقدمه
حفظ سلامتی تجهیزات و نگهداشت آنها در شرایط کارکردی استاندارد در سالهای اخیر اهمیت فراوانی پیدا کرده است. خرابی تجهیزات میتواند حوادث جبران ناپذیر ایمنی و محیط زیستی داشته باشد یا منجر به وارد شدن هزینههای فراوان تعمیرات شود.
حتی خرابی منجر به توقف تولید و کاهش راندمان تولیدی شود. در سال 1970 وزارت تکنولوژی بریتانیا هزینههای نگهداشت را 3 میلیارد پوند اعلام کرد .[3] طبق برآوردها در سال 1997 ، 200 میلیارد دلار هزینه سالیانه نگهداری تجهیزات در صنایع آمریکا شده است .[3] این مقدار در سال 2005 به بیش از یک تریلیون دلار و در سال 2006 به بیش از دو تریلیون دلار رسیده است
طبق برآورد 80 درصد از این هزینهها صرف اصلاح خرابیهای مکرر میشود. طبق آمار موجود وضعیت هزینههای نت در ایران بسیار بالا و سهم عمدهای از هزینههای کارخانجات تولیدی میباشد. بعنوان مثال این هزینه در صنایع فولادی برابر 42 درصد از کل هزینهها و در صنایع دریایی 50 درصد از کل هزینهها و در صنایع برق، آب و گاز برابر 80 درصد از کل هزینهها میباشد.1 بحث پیدایش و تکامل مهندسی نگهداشت و مدیریت آن در سه نسل قابل بررسی است.
در نسل اول و قبل از جنگ جهانی دوم که صنعتکاملاً ماشینی و مکانیزه نشده بود و فرایند تولید وابستگی کاملی به تجهیزات نداشته است. از طرفی خود تجهیزات نیز پیچیده نبودند. به همین دلایل مفهوم پیشگیری از خرابی اهمیت خود را پیدا نکرده و روش نگهداشت، واکنشی و تعمیر بعد از خرابی بوده است.
نسل دوم تحت تأثیر جنگ جهانی دوم بر صنعت بوده است. از طرفی کاهش منابع انسانی در صنایع و از طرفی مکانیزهتر شدن تولید و پیچیده شدن تجهیزات اهمیت جلوگیری از خرابی را شکل داد. در این نسل تمرکز بر روی جلوگیری از خرابی بیشتر شده و مفهوم نگهداشت پیشگیرانه شکل گرفت. از اواسط دهه 1970 میلادی فرایند تغییر در صنعت شتاب بیشتری به خود گرفت . زمان توقف تجهیزات بدلیل تأثیر در نرخ تولید، هزینه عملیات و تأثیر بر کیفیت خدمات به مشتریان اهمیت بالاتری پیدا کرد. از طرفی برخی از خرابیها دارای پیامد ایمنی و محیط زیستی شده و از طرف دیگر استانداردها و رویه ها سختگیرانه تر شدند این عوامل شکل دهنده نسل سوم در تکامل مهندسی نگهداشت بوده است. در این نسل باور ارتباط مستقیم خرابی به عمر کم رنگتر شده و به روشهای پایش وضعیت تجهیزات اهمیت بیشتری داده شد.
شکل - 1 نمودار مدل وان حمامی، ارتباط بین کارکرد تجهیز - قطعه - و خرابی
.2 شکل گیری نگهداشت پیشگویانه
در نسل اول روش نگهداشت بر پایه فعالیت تجهیز تا خرابی بوده است. در این روش، فعالیتهای تعمیراتی بعد از وقوع خرابیها صورت گرفته وهیچگونه آمادگی قبلی در مورد رویارویی با آنها وجود ندارد و پر هزینهترین روش نگهداری و تعمیرات است. این هزینهها مربوط به مدیریت تعمیرات، هزینههای انبار داری قطعات یدکی، هزینه اضافه کاری نیروی انسانی، ساعت طولانی خواب ماشین و هزینه فرصت از دست رفته تولید میباشد. طبق بررسیها هزینه این نوع نگهداری و تعمیرات سه برابر نگهداری و تعمیرات پیشگیرانه است
پایه و اساس پیدایش مفهوم نگهداشت پیشگیرانه نمودار وانی شکل - شکل - 1 بوده است. در واقع در این مدل سازی فرض میشود احتمال خرابی تجهیزاتی که در اوایل راه اندازی خود قرار دارند زیاد میباشد که دلیل آناحتمالاً به مشکلات نصب بر میگردد. بعد از این دوره احتمال خرابی برای یک مدت طولانی کاهش یافته و بعد از آن با شیب تندی افزایش پیدا میکند.
پایه نگهداشت پیشگیرانه بر این موضوع استوار است که وقتی کارکرد قطعه - تجهیز - به شیب تند عمر خود رسید بایستی با تعویض قطعه نمودار را به حالت اولیه خود برگرداند. پژوهشهای جدید بسیاری از این باورها در مورد ارتباط شکست و عمر تجهیز را تغییر داد. نتیجه این پژوهشها این بوده است که نمودار وانی شکل تنها الگوی شکست قابل قبول برای تمامی قطعات صنعتی نیست و در حالت کلی شش مدل خرابی مطابق شکل 2 را میتوان مدل کرد
در الگوی A - منحنی وانی شکل معروف - خرابی با
احتمال بالای وقوع شکست در ابتدای عمر تجهیز شروع شده سپس با احتمال شکست ثابت و سپس وارد مرحله فرسایش تا خرابی کامل میشود. در الگوی B خرابی با احتمال شکست ثابت شروع و در ادامه به یک محدوده نرخ بالای احتمال شکست تا شکست کامل ختم میشود. در الگوی C افزایش آرام احتمال شکست به ازای کارکرد میباشد ولی سن خاصی برای شکست نهایی وجود ندارد.
در الگوی D احتمال شکست پایین برای اقلام نو که تازه وارد کار شدهاند وجود دارد. سپس یک افزایش سریع تا ثابت ماندن احتمال خرابی وجود دارد. در الگوی E احتمال شکست ثابت در تمام مدت عمر وجود دارد. در الگوی F احتمال بالای شکست زود هنگام در زمان شروع به کار آغاز شده که بعد از مدتی افت و یا دارای رشد کم میباشد. منطق نگهداشت پیشگیرانه بر این اصل استوار است که خرابی تجهیز با کارکرد آن ارتباط دارد، این روش برای شکستهایی میتواند مفید باشد که از الگوهای شکست A و B و C پیروی کند. همانطور که ملاحظه میشودصرفاً 9 درصد از الگوهای شکست از این مدلها پیروی میکنند، بقیه خرابیها 81 - درصد - بدون ارتباط با عمر تجهیز میباشد. درصد بالایی از این خرابیها با روشها نگهداشت پیشگویانه قابل شناسایی و برطرف کردن میباشند
برای بقیه الگوهای شکست که خرابی آنها ارتباطی به عمر تجهیزات ندارد به جای تعویض پیشگیرانه انجام پایشهای منظم از پارامترهای مربوط به عملکرد وضعیت ماشینآلات - Condition Monitoring - مانند ارتعاش، فشار، درجه حرارت و وضعیت روغن و... پیشنهاد میشود تا خرابیهای در شرف وقوع را پیش بینی کرده و اقدامات تعمیراتی لازم را صورت دهند.
شکل -2 شش الگوی شکست ممکن برای قطعات صنعتی
.3انواع روشهای نگهداشت پیشگویانه
روشهای مختلفی برای پایش وضعیت تجهیزات و کشف عیوب بالقوه آنها وجود دارد. حواس انسانی، آنالیز ارتعاشات، آنالیز صوت، ترموگرافی، آنالیز روغن، آنالیز جریان الکتریکی از روشهای نگهداشت پیشگویانه برای تجهیزات میباشد. برخی از این روشها مانند استفاده از حواس انسانی - مانند شنوایی، بویایی و... - بسیار ساده و ابتدایی میباشد و برخی دیگر مانند آنالیز ارتعاشات نیاز به دانش و تجربه بسیار دارد. در این مقاله سه روش بسیار کاربردی و اثربخش ترموگرافی، آنالیز ارتعاشات و آنالیز روغن بررسی خواهد شد.
.1-3ترموگرافی
تصویر برداری از تجهیزات توسط دوربینهای مادون قرمز و آنالیز دمایی ترموگرافی نامیده میشود.ترموگرافی یکی از تکنیکهای نگهداشت پیشگویانه است که میتواند برای پایش وضعیت تجهیزات دوار، سیستمهای الکتریکی و ... جهت بررسی وضعیت تجهیز و یافتن خرابیهای بالقوه استفاده میشود.
عدم نیاز به تماس با سطح تجهیز، امکان مقایسه دماهای نقاط مختلف در تجهیز در یک لحظه و در یک تصویر و سرعت نمایش دادهها در هر نمونه گیری از مزایای ترموگرافی میباشد. شکل 3 ترموگرافی یک پاتیل در صنعت ذوب میباشد. پاتیل ظرفی میباشد که داخل آن دارای عایق نسوز بوده و جهت انتقال ذوب از کوره به ریخته گری استفاده میشود
مواد نسوز پاتیلها در طول زمان و بدلیل برخورد با ذوب فرسوده میشوند و بایستیمجدداً نسوز کاری شوند. از طرفی هزینه نسوز کاری پاتیلها بالا بوده و بایستی در زمان مناسب و لازم این عمل انجام شود. پاتیلها از سمت بالا بارگیری میشوند و مذاب از دهنه بالایی به داخل پاتیل ریخته میشود. زمانی که مذاب با کف پاتیل برخورد میکند منجر به کاهش ضخامت نسوز میشود. همانگونه که در شکل 4 مشخص است در مقطعی که نسوز فرسوده شده است ، طول رسانایی کاهش یافته و شدت انتقال حرارت بالاتر است و در نتیجه یک نقطه داغ - hot Spot - بوجود آمده است. - در نتیجه L کوچکتر T بالاتری بدست آمده است -
