Prediktivní údržba – zkušenosti z pohledu auditů údržby

Obrázek 1: Přehled typů údržby dle [1] Obrázek 1: Přehled typů údržby dle [1]

Téma prediktivní údržby je v údržbářských kruzích diskutováno již poměrně dlouhou dobu. Údržba představuje proces řízení definovaný jako kombinace všech technických, administrativních a manažerských opatření během životního cyklu objektu zaměřených na jeho udržení ve stavu nebo jeho navrácení do stavu, v němž může vykonávat požadovanou funkci.

Prediktivní údržba je součástí strategie údržby a je jedním z vyšších stupňů preventivní údržby (obr. 1 a 2). Prediktivní údržba (předpovídaná údržba) je údržba podle stavu prováděná na základě předpovědi odvozené z opakované analýzy nebo ze známých charakteristik a vyhodnocení významných parametrů degradace objektu.

Obraz356Obrázek 2: Predikce jako vyšší stupeň prevence

 

Česká společnost pro údržbu se dlouhodobě zabývá údržbou z komplexního pohledu. Pro posouzení stavu zajištění údržby využívá metodiku auditu údržby. Na stav uplatnění metod prediktivní údržby se příspěvek zaměří z pohledu auditů údržby provedených ČSPÚ v průmyslových firmách v České republice v období I.–III. Q 2022.

Audit (analýza) managementu údržby jako základ pro zlepšování

Audit je chápán jako systematický, nezávislý a dokumentovaný proces získávání důkazů z auditu a jeho objektivního hodnocení s cílem stanovit rozsah splnění kritérií auditu. Kritéria auditu jsou obecně chápána jako soubor politik, postupů nebo požadavků na systém managementu kvality, kvality procesu nebo produktu. Důkazy z auditu jsou tvořeny záznamy, konstatováním skutečnosti nebo jinými informacemi, které souvisejí s kritérii auditu a jsou ověřitelné jak ve formě kvalitativní, tak i kvantitativní. Zjištění z auditu jsou výsledky hodnocení shromážděných důkazů z auditu podle kritérií. Zjištění z auditu mohou označovat buď shodu/neshodu s kritérii, nebo příležitosti ke zlepšování.

Na základě výše uvedených kritérií auditu má ČSPÚ vypracován postup založený na systému otázek (indikátorů) a jejich váhy, které umožňují prakticky vykonávat audit managementu údržby v organizacích různého typu a zaměření.

Výstupem je:

  • soubor zjištění z auditu;
  • kvantitativní zhodnocení současného stavu managementu údržby;
  • grafické vyjádření;
  • popis silných a slabých stránek;
  • formulace opatření ke zlepšení;
  • návrh spolupráce při realizaci opatření.

Metodika auditu údržby ČSPÚ vychází z metodiky harmonizované s požadavky EFNMS (Evropská federace národních společností pro údržbu) a je zaměřena na oblasti uvedené v tabulce číslo 1.

Tabulka 1: Oblasti auditu (analýzy) managementu údržby

1

Charakteristika podnikatelských činností a výrobních zařízení v organizaci

·         podnikatelské plány, vztah k údržbě

·         reprodukční hodnota a náklady na údržbu

·         pasportizace výrobních zařízení, provoz a BOZP

·         QM ve vztahu k údržbě

·         životní cyklus výrobních zařízení, obnova a modernizace

2

Strategie a systémy údržby v organizaci

·         strategie a cíle údržby

·         kapitálové investice do obnovy a modernizace výrobních zařízení, podíl údržby

·         rozpočty údržby, interní, externí údržba, outsourcing

·         hodnocení dodavatelů, smlouvy

3

Organizace a řízení personálu v údržbě (systém, legislativa)

·         řídicí struktura, pravomoci a odpovědnosti pracovníků v údržbě

·         plánování kapacit údržby

·         kvalifikace pracovníků

·         pracovní týmy, komunikace v údržbě

·         pracovní morálka, absence, fluktuace, pracovní podmínky

·         výběr a hodnocení pracovníků v údržbě, motivační systém

·         výcvik a vzdělávání pracovníků v údržbě

4

Administrativa a dokumentace managementu údržby výrobních zařízení

·         dokumentace managementu údržby v organizaci

·         sběr, zpracování, využití dat

·         záznamy o údržbě, historie poruch, ND

·         náklady údržby

·         dodavatelé výrobních zařízení, VD

·         využití dat pro preventivní a prediktivní údržbu

5

Preventivní údržba

·         postavení preventivní údržby a strategie organizace

·         identifikace klíčových procesů a zařízení

·         programy preventivní údržby

·         vedení a využití záznamů o poruchách

·         využití metod FMEA a FMECA pro tvorbu programů údržby

·         optimalizační metody, RCM, návratnost preventivní údržby

·         využití preventivní údržby v procesu zlepšování

6

Plánování, rozvrhování a pracovní příkazy v údržbě

·         tvorba rozpočtů údržby

·         postupy pro údržbu

·         spolupráce údržby a výroby na plánování a postupech

·         plánování ND pro údržbu

·         externí dodavatelé a outsourcing

·         systém zadávání a vyhodnocování požadavků na údržbu

·         pracovní příkazy

7

Realizace údržbářských procesů (postupy, bezpečnost)

·         poruchové stavy – identifikace, odstranění, limity pro údržbu

·         údržba po poruše a plánovaná údržba

·         preventivní a prediktivní údržba

·         pokyny a postupy, bezpečnost, QM údržby

·         využití diagnostiky

·         odstávky a zarážky

8

Nakupování, skladování a řízení zásob náhradních dílů a materiálu

·         nákupní strategie, postupy, odpovědnosti

·         hodnocení dodavatelů

·         schvalovací procesy, spolupráce nákupu a údržby

·         řízení procesu skladování, sledování a optimalizace ND a materiálů pro údržbu

·         QM NDM

·         ukazatele efektivnosti zásob NDM

9

Měření účinnosti a efektivity údržby, její zlepšování a hodnocení spokojenosti zákazníků

·         sledování nákladů ve vztahu k údržbě

·         měření a vyhodnocování provozních ukazatelů výrobních zařízení

·         OEE, bezporuchovost, udržovatelnost, životnost

·         výkonnost údržbářských procesů, KPI, SLA, benchmarking údržby

·         výkonnost pracovníků údržby

·         hodnocení kvality údržby

·         hodnocení externích dodavatelů

10

Počítačová podpora řízení údržby

·         systém PC podpory údržby, SW

·         návaznost a kompatibilita se systémem řízení organizace

·         moduly pro údržbu výrobního zařízení

·         odpovědnosti a pravomoci pracovníků údržby

·         využití PC podpory, data, analýzy, optimalizace

·         vizualizace

·         digitalizace

 

Audit (analýza) probíhá v několika krocích:

Poznávací návštěva – slouží k prvnímu seznámení s firmou zadavatele a k výměně základních informací.

Zpracování plánu analýzy – definuje předpokládaný rozsah analýzy na základě předchozí návštěvy, seznámení týmu se zadáním, zpracování harmonogramu, příprava podkladů, zaslání zadavateli, dohoda a součinnost se zadavatelem.

Provedení analýzy na místě – v průběhu se provádí sběr informací a dat, rozhovory s odpovědnými pracovníky, SWOT analýzy, prohlídky pracoviště (zapůjčení vybrané dokumentace).

Zpracování závěrečné zprávy a její předání zadavateli k prostudování, úpravy zprávy podle připomínek, návrh a formulace opatření ke zlepšení.

Projednání závěrečné zprávy u zadavatele analýzy, projednání návrhů doporučení ke zlepšení, nabídka možností další spolupráce, předání zprávy.

Preventivní a prediktivní údržba v auditu údržby

Pro zjištění stavu o preventivní a prediktivní údržbě je v metodice auditu několik otázek, ve kterých je problematika diskutována a je zjišťován praktický přístup, postupy a přínosy.

Hlavním cílem prevence a predikce je optimalizace nákladů na údržbu spolu s minimalizací ztrát ve výrobě způsobených nevyrábějícím zařízením (obr. 3).

csp3Obrázek 3: Vývoj nákladů na údržbu a ztrát z nevýroby

Příklady konkrétních otázek, které souvisejí s preventivní a prediktivní údržbou v rámci auditu, jsou uvedeny v tabulce číslo 2, a to napříč jednotlivými sledovanými oblastmi.

Tabulka 2: Příklady auditních otázek souvisejících s preventivní a prediktivní údržbou

1.2

Má organizace dokumentovány počty a druhy výrobních zařízení, jejich technický stav a stáří, rozmístění ve výrobních provozech, halách a pracovištích, specifikace kritičnosti a důležitosti zařízení?

1.3

Jaká je reprodukční hodnota udržovaného majetku, jaké jsou celkové náklady na jeho údržbu (z toho na interní i externí údržbu a na preventivní údržbu a údržbu po poruše), roční obrat, počet údržbářů včetně manažerů a celkový počet zaměstnanců organizace?

1.4

Má organizace provedenu pasportizaci výrobních zařízení (návody k obsluze a k údržbě, dílenské příručky, katalogy náhradních dílů a materiálů, výkresy, schémata zapojení apod.) a na jaké úrovni?

2.1

Má organizace vypracovánu strategii a cíle údržby, tj. organizační a řídicí strukturu, outsourcing údržby, zdroje (personál a výcvik, technické informace, nářadí a přístroje, náhradní díly a materiál, objekty, finance), koncepty (systémy) údržby, plánování a rozvrhování údržby, technologii údržby, logistickou podporu údržby, informační technologie v údržbě, ekonomiku údržby, systém jakosti v údržbě, environmentální management, bezpečnost a ochranu zdraví při práci, měření výkonnosti a účinnosti údržby, zlepšování údržby?

3.14

Na jaké úrovni je vzdělávací a výcvikový proces pro pracovníky údržby? (všeobecně, technické oblasti, problémy vedení, řešení problémů, management údržby)

5.1

Má preventivní údržba podporu u vrcholného managementu organizace?

5.2

Jsou využívány výsledky technických a inspekčních prohlídek k tvorbě programu a k přípravě preventivní údržby?

5.6

Je prováděna analýza návratnosti vkladů do preventivní údržby?

5.9

Využívá organizace metody prediktivní údržby pro neustálé zlepšování efektivnosti a účinnosti výrobního zařízení?

7.7

Jaká je úroveň rozpracování pokynů a návodů pro realizaci preventivní a prediktivní údržby?

7.9

V jakém rozsahu jsou využívány diagnostika a monitorování technického stavu a jiné nedestruktivní techniky (defektoskopie) při realizaci údržby?

Požadavky na údržbu jsou také součástí systémových norem aplikovaných a auditovaných zejména v automobilovém průmyslu a řetězci dodavatelů automotive, jak je uvedeno v tabulce 3. Příkladem je ISO TS 16949 – Systémy managementu kvality – Zvláštní požadavky na používání ISO 9001 – v organizacích zajišťujících sériovou výrobu a výrobu náhradních dílů v automobilovém průmyslu.

Tabulka 3: Příklad požadavku normy na preventivní údržbu [1]

csp4
 

V tabulce 4 je uvedena reakce na otázku v bodě 5.9 jako příklad realizovaného auditu a z něj plynoucího zjištění.

Tabulka 4: Příklady odpovědí na auditní otázku 5.9

5.9 Využívá organizace metody prediktivní údržby pro neustálé zlepšování efektivnosti a účinnosti výrobního zařízení?

Odpovědi a závěry:

Společnost využívá pro zlepšování efektivnosti a účinnosti výrobního zařízení technickou diagnostiku, kterou zajišťuje technická skupina (TS).

Viz TS – trendy měření v excelovské tabulce. V případě, že se naměřené hodnoty dostanou do „červeného pole“, plánován zákrok údržby.

1.       Jedná se o údržbu diagnostickou, metody predikce nejsou zavedeny

Individuální NONSTOP monitoring na periferie důležitých strojů, diagnostika sledování přesnosti stroje, tribodiagnostika, termovize, vibrodiagnostika, diagnostika úniků vzduchu Fluke ii9000

viz výše.

externě vibrodiagnostika, úniky vzduchu

vibro – sledovány trendy

tribodiagnostika – např. čerpadla

termovize – při výpadku kompresorů, která fáze se ohřívá

měření kruhovitosti – příklad poškození kuličkového šroubu

2.       Převážně se jedná o diagnostiku bez využití v prediktivní údržbě

3.       Nevyužívá

4.       Prediktivní údržba se nevyužívá

On-line forma diagnostiky na kritických zařízeních. Ideální stav, trendy, a jakmile je překročen stanovený limit, automatická informace do Profylaxu s vygenerováním pracovního příkazu pro provedení kontroly zařízení.

5.       Prediktivní údržba není zavedena

Ano

Ano, ne však dle normy

Ano

6.       Příklad prediktivní údržby nebyl v rámci auditu předložen, prediktivní údržba není popsána a zavedena, jedná se o diagnostickou údržbu

V praxi je prediktivní údržba chápána spíše jako údržba periodická preventivní, případně údržba diagnostická. Ve skutečnosti je prediktivní údržba nadstavbou údržby preventivní diagnostické.

Využívány jsou zejména diagnostické metody:

  • vibrodiagnostika – zde jsou sledovány trendy, je využíván on-line monitoring nebo napojení na expertní systém (např. SKF);
  • tribodiagnostika – zejména rozbory olejů zajištěné dodavatelsky odbornou firmou, bývá kombinováno s outsourcingem fluid managementu;
  • termodiagnostika – zejména v kontrolách elektrozařízení nebo v kombinaci s vibrodiagnostikou;
  • měření úniků médií – převážně stlačeného vzduchu, je používáno většinou pro inspekční kontrolu rozvodů v rámci odstávek provozů;
  • sledování dalších provozních parametrů (tlaky, výkon, spotřeba energie apod.).

Po provedení auditu probíhá jeho zpracování s cílem převést odpovědi zadavatele na kvantitativní vyjádření, které se uvádí formou tabulky (tab. 5 a 6) nebo grafu (obr. 4 a 5). Tabulka 5 a obrázek 4 uvádějí příklad výsledku auditu, kdy je preventivní údržba slabým článkem systému údržby. Opačný výsledek je zobrazen v tabulce 6 a na obrázku 5, kdy je preventivní údržba silným článkem systému.

Tabulka 5: Příklad hodnocení výsledků auditu – preventivní údržba je slabý článek systému:

Obraz572

csp5Obrázek 4: Příklad hodnocení výsledků auditu – preventivní údržba je slabý článek systému

Tabulka 6: Příklad hodnocení výsledků auditu – preventivní údržba je silný článek systému, chybí uplatnění prediktivní údržby

Obraz579

csp6Obrázek 5: Příklad hodnocení výsledků auditu – preventivní údržba je silný článek systému

Na obrázku 6 jsou uvedeny příklady šesti firem a závěrečné hodnocení preventivní údržby realizované v roce 2022. Hodnoty značně kolísají v rozsahu od 22 % do 90 %.

csp7Obrázek 6: Hodnocení plnění požadavků na preventivní údržbu – audity ČSPÚ 2022

Preventivní a prediktivní údržba v reálném podniku

Pro účel příkladu dobré praxe v oblasti aplikace sběru a zpracování dat pro preventivní a prediktivní údržbu byl vybrán za odborného dozoru Václava Šimka, vedoucího údržby Vitesco Technologies, člena předsednictva ČSPÚ a auditora ČSPÚ, příklad aplikace systému Condition Monitoringu od firmy Siemens.

Společnost Vitesco Technologies, přední výrobce pohonných ústrojí pro čistou mobilitu a elektromobilitu, nasadila ve svém výrobním závodě v Trutnově systém Condition Monitoring od firmy Siemens.  „Digitální řešení Condition Monitoring je komplexní softwarové řešení pro sběr dat z výrobních strojů a dalších zdrojů a pro jejich analýzu,“ vysvětluje Pavel Kříž, vedoucí segmentu Servis systémů pro obráběcí stroje a pohonů. „Dokáže sbírat data z celého výrobního řetězce a jejich následná analýza umožní předem eliminovat příčiny poruch a prostojů a ušetřit tak čas a především peníze,“ dodává Pavel Kříž. 

Společnost Vitesco Technologies se zaměřuje na výrobu a vývoj technologií pro čistou mobilitu pro všechny typy vozidel. Její portfolio tak zahrnuje řešení pro čištění výfukových plynů, elektronické řídicí jednotky, senzory pro široké spektrum použití, elektrické pohony a silovou elektroniku pro hybridní vozidla a elektromobily.

Co umí Siemens Condition Monitoring

Systém Condition Monitoring společnosti Siemens je komplexním softwarovým řešením pro sběr dat z výrobních strojů a dalších zdrojů a pro jejich analýzu. Dokáže sbírat data týkající se výrobního zařízení, výrobního procesu, výrobku anebo výrobního prostředí. Tato data se následně ukládají do úložiště, kterým může být lokální databáze nebo cloudové úložiště. Nad těmito daty se v reálném čase provádí rozšířená analýza a vytvářejí se reporty či notifikace. Díky přesným a reálným informacím z výroby může uživatel eliminovat zásadní příčiny poruch a prostojů a docílit tak klíčových přínosů.

Systém Condition Monitoring pokrývá tři základní vrstvy. První vrstvou je konektivita strojů, případně jiných datových zdrojů, jako je SAP, MAS nebo jiné, již nainstalované systémy zákazníka. Podotkněme, že konektivita strojů je vůbec první a nejdůležitější krok v oblasti průmyslové digitalizace. Druhou vrstvou je analýza získaných dat formou interaktivního webového prostředí nebo chytrého reportingu pro potřeby veřejné prezentace. Třetí vrstvou je pokročilá datová analytika pro snadné vytěžení důležitých informací, tedy indicií k optimalizaci výroby. V ní je například zahrnuta naše reálná prediktivní údržba, která slouží k včasné predikci zařízení nebo automatické optimalizaci technologického procesu s využitím neuronových sítí a strojového učení. Toto řešení je implementovatelné do všech typů řídicích systémů bez ohledu na jejich verzi nebo stáří.

Obraz596

Siemens Condition Monitoring v aplikaci Vitesco Technologies

Technologie Condition Monitoring má v aplikaci ve společnosti Vitesco Technologies několik úkolů. „V první řadě poskytuje přesné a spolehlivé údaje o údržbě výrobních zařízení a celé výroby. Systém zabezpečuje i dokonalou transparentnost výroby tím, že identifikuje konkrétní provozní stavy jednotlivých strojů a zaměřuje se přitom na neproduktivní provozní stavy,“ popisuje Pavel Kříž. 

Systém Condition Monitoring poskytuje data o výrobě, počtu vyrobených kusů i výrobních taktech. Tyto údaje následně předává jak prostřednictvím webového rozhraní, tak interním systémem MES, který pro tento účel ve Vitescu zavedli. „Vedle uvedených funkcionalit Condition Monitoring poskytuje údržbě data z historie všech alarmů a hlášení na jednotlivých strojích,“ uzavírá Pavel Kříž.

Podle Václava Šimka, vedoucího oddělení údržby společnosti Vitesco Technologies, bylo cílem dosáhnout zavedením Condition Monitoringu do oblasti obrábění standardu, který je obvyklý v oblasti montážních linek. „Obrábění je totiž specifické v tom, že oprava poruchy může trvat relativně krátkou dobu a následné uvolnění stroje kolegy z oddělení průmyslového inženýrství či kvality může trvat násobně delší dobu. Bylo třeba rozdělit dobu odstavení stroje na jednotlivé časové úseky a zkrátit tyto časy, kdy stroj nevyráběl na minimum, jak v týmu údržby, tak v ostatních podpůrných týmech.“

Condition Monitoring poskytuje odborníkům na údržbu ve Vitesco Technologies exaktní informace, které ukazují, zda je údržba prováděna správně a bez zbytečných prostojů.

Na základě jasné definice toho, co je potřeba měřit, byly specifikovány stavy, které systém sleduje. Condition Monitoring je v aplikaci Vitesco Technologies individualizovaný tak, aby přesně odpovídal potřebám firmy.

„Nejdříve jsme pilotně odzkoušeli projekt na 13 strojích technologie pro broušení válců pro vstřikovací čerpadla,“ popisuje zavádění Condition Monitoringu Václav Šimek. „Postupně se do systému přidávaly další stroje a funkcionality, jako například vizualizace stavů, kdy stroj nevyrábí v sériovém režimu. Je to zejména stav při seřizování, kdy se rychlosti os sníží pod 100 %, což může způsobit riziko.“

Systém Condition Monitoring se ve společnosti Vitesco Technologies osvědčil a jeho výstupy využívá i oddělení výroby, a to stále intenzivněji. Funkcionality systému se nadále rozvíjejí a vylepšují, pro další období je plánována implementace nové verze se zaměřením na vytížení a životnost obráběcích nástrojů.

Závěr

Při zpracování dat z auditů údržby provedených ČSPÚ v I.–III. Q roku 2022 lze učinit některé závěry, které je nutno považovat za příklady, neboť nebyl vybírán reprezentativní vzorek. Audity byly provedeny ve firmách, jež měly zájem zlepšovat systém řízení údržby a byly si částečně vědomy svých slabých stránek.

Z obrázku 6 je patrno, že v uvedeném vzorku šesti firem byla pouze jedna, v níž byla oblast zajištění preventivní údržby hodnocena jako silný článek systému. Naproti tomu byla preventivní údržba hodnocena jako slabý článek systému ve 3 auditovaných firmách. Zbylé 2 firmy vykazovaly naplnění požadavků na preventivní údržbu v průměrné výši.

V žádné z auditovaných firem nebyl popsán ani zaveden systém prediktivní údržby. Většina auditovaných firem chápe pojem prediktivní údržba ve smyslu preventivní a diagnostické.

Příklad nasazení systému Condition Monitoringu ve firmě Vitesco ukazuje správnou cestu a dobrou praxi digitalizace výrobních systémů, sběru a analýzy dat a následně jejich využití pro predikci chování systému a představuje správné naplánování prediktivní údržby výrobního zařízení.

Použitá literatura:

  • LEGÁT, V. a kol.: Management a inženýrství údržby. Professional Publishing, Praha 2016, ISBN978-80-7431-119-2.
  • Data ČSPÚ – Audity systému údržby 2022
  • Společnost Vitesco Technologies nasadila k analýze dat systém Condition Monitoring od firmy Siemens, ČESKÉ NOVINY, 6. 10. 2022

Autoři článku:

  • Ing. Jan Hroch, člen předsednictva a výkonný ředitel ČSPÚ
  • Václav Šimek, vedoucí údržby Vitesco Technologies a člen předsednictva ČSPÚ
  • prof. Ing. Martin Pexa, Ph.D., vedoucí KJSS TF ČZU v Praze a předseda ČSPÚ
Řízení a údržba průmyslového podniku

Časopis Řízení a údržba průmyslového podniku již přes 10 let patří mezi neodmyslitelný zdroj informací v oblasti průmyslové údržby a diagnostiky. Část obsahu je z pera licenčních autorů Plant Engineering z USA.

www.udrzbapodniku.cz