Preventivní údržba: Správně analyzujte získaná data

Preventivní údržba: Správně analyzujte získaná data

Inteligentní způsob provádění údržby uchová „pocit z nového stroje“ v nezměněném stavu.

Každý, kdo si někdy v minulosti pořídil nový automobil nebo motorku, si zcela jistě vybaví vnitřní chvění a vzrušení, jež prožíval během prvních několika let se svým plechovým miláčkem: nablýskaná karoserie, špičkový výkon a bezúdržbový provoz. Nicméně následkem přirozeného sledu událostí se o několik let později naplno projeví zub času a nešťastný majitel s lítostí zjišťuje, že kdysi zářící díly začínají rezivět, z motoru se linou záhadné zvuky a z podvozku se až příliš často ozývá podivné vrzání a skřípání.

I když pro některé to může být podnětem k tomu, aby se zbavili svých již ne tak nablýskaných vozidel a vyměnili staré za nové, většina lidí si buď nemůže takový luxus dovolit, nebo je v podobných rozhodnutích trošku rozvážnější, zvláště když vše, co je zapotřebí, aby zařízení běželo hladce i po mnoho dalších let, je kvalitní provádění údržby.

Stejné dilema řeší i majitelé podniků; ovládací panely s úhledně provedenou kabeláží, nezaprášené HMI obrazovky a bezproblémový provoz mechanických dílů nevydrží věčně. A na rozdíl od vozidla se kompletní výměna všeho, co se v podniku nachází, na úkor zajištění náležité údržby jeví jako zcela absurdní nápad. Zatímco nové zařízení na člověka vždy udělá dokonalý první dojem, to, co stojí za dlouhodobým kouzlem, je inteligentní provádění údržby veškerého příslušného zařízení. 

Reaktivní vs. preventivní

Pojem „údržba“ zahrnuje každou nepřetržitou činnost prováděnou s cílem podpořit upadající zdravotní stav svěřeného zařízení a zajistit, že nedojde k nepříznivému ovlivnění výkonnosti z krátkodobého či dlouhodobého hlediska. Existují dva hlavní typy činností údržby, které jsou definovány podle stavu zařízení, jež je udržováno: reaktivní a preventivní údržba.

Reaktivní údržba, jak sám název napovídá, je prováděna za účelem odstranění poruchy nebo mimořádných událostí. Výměna rozbitých součástí stroje, restartování dopravníku, který se zastavil kvůli přetížení, opravy poškozených potrubí a doba ladění po chybě softwaru, to vše spadá do kategorie reaktivní údržby.

Preventivní údržba se zaměřuje na prevenci poruch a mimořádných událostí tím, že je neprodleně prováděna náhrada nebo oprava dotyčného zařízení během pravidelných odstávek/inspekcí, dříve než dojde k jeho selhání, a díky tomu nevznikají potíže při provozu. Výměna filtrů každé dva měsíce, výměna generátorového oleje každých 50 hodin a seřizování nízkého vstupního tlaku na kompresorech patří mezi typické příklady preventivní údržby.

Volba správné metody závisí na typu procesu, na aplikaci a na rozpočtu. Reaktivní údržba je sama o sobě relativně nízkonákladová, ale v závislosti na příslušné kritičnosti procesů se náklady na zastavení provozu a na následné odstranění poruchy mohou vyšplhat do značné výše. U preventivní údržby nám analogicky vznikají mnohem vyšší náklady, ale možnost odvrátit nutnost odstávky provozu a zabránit vzniku poruchy nám může ušetřit značné množství provozních nákladů.

Klíčem pro koncové uživatele je vyhodnocení, které procesy jsou kritické a které procesy zase až tolik neovlivňují produktivitu. Porucha systému filtrace vody je pro pracovníky většiny podniků asi sotva druhem poruchy, jež by vyžadovala trvalé monitorování, když mají navíc k dispozici čistou vodu z vodovodu. Podobný systém dodávající upravenou vodu do továrny na výrobu amoniaku se stává velmi kritickým ve srovnání s výše uvedeným příkladem a vyžaduje pravidelný monitoring.

Vzhledem k tomu, že konečným cílem každého majitele podniku je maximalizace produktivity a minimalizace nákladů, obecný přístup k výběru strategie údržby spočívá ve vyhodnocení průměrných nákladů na odstranění poruchy ve srovnání s průměrnými náklady na údržbu a ve volbě nižších nákladů. 

Preventivní údržba: Hlouběji k podstatě věci

Preventivní údržba se dále dělí do tří kategorií s různým stupněm doby provozuschopnosti/spolehlivosti systému a provozních nákladů:

Pravidelná (periodická) údržba: Jedná se snad o nejtypičtější formu údržby, kdy se pravidelná údržba řídí pokyny a doporučeními výrobců originálního zařízení (OEM) a získanými zkušenostmi, za jak dlouho je možno očekávat výskyt případných poruch. Tyto potenciální problémy jsou řešeny výměnou komponentů podle harmonogramu, aby byl zajištěn hladký chod zařízení. Tento typ údržby přináší střední až vysoké náklady a nepatrně prodlouženou dobu provozuschopnosti.

Preventivní údržba: Jde o typ údržby, kdy jsme o krok napřed před pravidelnou údržbou; tento způsob údržby zahrnuje rovněž provádění zkoušek spolehlivosti a „zdravotní kontroly“, tak aby byla zajištěna dostupnost aktiv. Výsledky jsou porovnávány s daty získanými v minulosti, což je jeden ze způsobů, jak lze předvídat, kdy může dojít k poruše. Problémy jsou řešeny ještě dříve, než dojde k očekávaným poruchám. U tohoto typu údržby vznikají vysoké náklady, avšak jako protislužbu nabízí značné prodloužení doby provozuschopnosti daného zařízení.

Údržba podle technického stavu (Condition Based Maintenance, dále pouze CBM): Tato pokročilá forma preventivní údržby závisí na sofistikovaných softwarových algoritmech a na nepřetržitém monitorování dat z čidel a polní instrumentace, aby bylo možno přesně předpovědět stav jednotlivých komponent. CBM představuje ucelený pohled na spolehlivost podniku a může pomoci udržovat podnik prakticky bez přerušení provozu. U tohoto typu údržby vznikají velmi vysoké náklady, avšak přináší maximální prodloužení doby provozuschopnosti daného zařízení. 

Proč právě prediktivní údržba?

Volba správné metody údržby představuje zcela zásadní záležitost. Stejně jako reaktivní údržba při poruchách výměníku znamená katastrofu, aplikace CBM v rámci pomocných čistíren odpadních vod představuje mrhání provozními náklady.

V rámci odvětví těžby ropy a zemního plynu (a v mnoha podobných rizikových průmyslových odvětvích) se standardní forma údržby přesouvá z periodické na prediktivní. Ačkoli CBM poskytuje nejvyšší úroveň spolehlivosti a kontroly, stupeň sofistikovanosti potřebný pro její implementaci včetně vynaložených nákladů by představoval až příliš velký luxus, který není přijatelný pro většinu typických aplikací. Prediktivní údržba se pak stává nejlepším nástrojem pro zajištění trvalé produktivity a může být ještě vylepšena díky inteligentnímu plánování a provádění důkladných analýz.

Klíčem k náležitě prováděné prediktivní údržbě je např. důkladná analýza dat z čidel a sond, pozorování fyzického vzhledu zařízení, zobrazení stavu zařízení na zobrazovacích displejích atd. Vytvoření kvalitního plánu pro analýzu dat a klíčových poznatků o tom, co je nutno pravidelně kontrolovat, přispívá k zajištění velké návratnosti investic prostřednictvím takto prováděné údržby zařízení. 

Důležité je vědět, na co se zaměřit a co kontrolovat

Je zapotřebí si uvědomit, že prediktivní údržba znamená důkladně pochopit, jak vše spolu funguje a souvisí, a to i s okolním prostředím. Tyto znalosti lze často čerpat z dodané dokumentace originálních výrobců zařízení (OEM) a ze zkušeností údržbářských týmů, které pracovaly na podobných systémech dostatečně dlouhou dobu, takže mají vychytány všechny mouchy.

Výchozím bodem každého měření výkonu je porovnávání výkonnosti – stanovení aktuálního výkonu systému se provádí snadněji, když jej můžeme porovnat s jeho maximálním výkonem. Výkonnostní hodnocení pomáhá odhalit klíčové problémy s výkonem. Dalším krokem je mít dobrou představu o analýzách základních příčin a vystopovat dané problémy až k samotným zdrojům. Těmito zdroji jsou obvykle fyzické části, např. proporcionálně-integračně-derivační regulátory, ventily, vysílače a čidla, které mohou indikovat potenciální problémy zařízení a aktiv.

Díky automatizačním systémům je sledování změn v těchto součástech mnohem jednodušší s tím, že existuje možnost zahrnout alarmy a metriky do okamžitého hlášení v rámci řídicího systému. Měřič průtoku s vysílačem, který kontroluje výstupní tlak, může být naprogramován takovým způsobem, aby generoval alarmy, kdykoli se tlak zvýší nebo sníží pod určitou hranici; podobně může být nastaven regulační ventil se zpětnou vazbou (prostřednictvím regulátoru polohy) pro indikaci polohy ventilu v odezvě na řídicí signál. Alarm generovaný v těchto situacích vyzývá k provedení inspekce veškerého souvisejícího zařízení.

Mnohokrát dochází k tomu, že alarmy jsou generovány při poklesu napětí nebo z důvodu postupného stárnutí čidel či neuzemněného vedení, ale mohou rovněž poukazovat na závažné problémy, jako je omezování parametrů procesu nebo stárnutí zařízení. Indikátory včasného varování pomáhají řešit potenciální hrozby a patří mezi nejužívanější metody uplatňované v prediktivní údržbě.

Vhodnými příklady indikátorů včasného varování jsou sondy na kompresorech; nízkotlaký kompresor má typicky asi 10 sond pro monitorování všech potřebných aspektů. Pokud vstupní tlak klesne pod určitou hranici, aktivuje se přepěťová ochrana, aby byl udržen výstupní tlak. Prodloužení periody přepěťové ochrany může způsobit vážné poškození kompresoru a tento stav je zpravidla detekován prostřednictvím snímačů posunutí.

Typické vibrace kompresorů se pohybují mezi 0,6 a 0,8 mil (mil je 0,001 palce přesně, viz angloamerická měrná soustava; pozn. překl.), alarmy jsou generovány od 1,2 mil do 1,6 mil a vibrace přesahující 2 mil vyžadují nouzové vypnutí, protože hodnota 10 mil může způsobit havarijní stav. Díky tomu, že umíme detekovat zvýšené hodnoty vibrací v rané fázi, jsme schopni se rychle zaměřit na vznikající problém a zabránit tak přerušení provozu nebo i horším situacím.

V mnoha případech nelze alarmy ani upozornění nakonfigurovat a příslušná zařízení vyžadují manuální kontrolu pro zajištění provozní spolehlivosti. V podobných situacích jsme s kvalitně sestaveným kontrolním seznamem schopni zabezpečit údržbu a provozuschopnost zařízení v dlouhodobém časovém horizontu. Tyto seznamy mohou být navrženy na základě dokumentace OEM a osvědčených postupů pro údržbu. Například kontrolní seznam pro redundantní konfigurační skříň řídicího systému by měl zahrnovat aspekty kontroly fyzického stavu zařízení, kontrolu elektroinstalace včetně kontroly vlhkosti. Podrobný seznam možných konfigurací LED diod na samotných regulátorech by byl srovnáván se seznamem možných příčin a spontánních nápravných opatření.

Tyto seznamy jsou pravidelně vyplňovány inspekčními pracovníky, kteří jsou schopni včas rozeznat problémy a předat potřebné informace servisnímu týmu. Čím důkladnější a propracovanější kontrolní seznam je k dispozici, tím lépe je schopen reflektovat vynikající stav zařízení a aktiv. 

Plány pro mimořádné případy

Dalším významným aspektem prediktivní údržby je záložní plán pro případ vzniku nepředvídaných problémů. Pokud jde o nadmíru kritické aplikace, je velmi důležité, aby byl v pohotovosti systém pro případ selhání anebo nějaký jiný záložní mechanismus, díky kterému jsme schopni zajistit minimální míru škody a co nejnižší ztrátu produktivity. Záložní generátory, regulátory, náhradní vstupní/výstupní moduly, pomocné agregáty a nárazníkové zásoby rozdělané práce patří v průmyslu mezi typické metody, jak se vypořádat s mimořádnými situacemi a jak zabránit vzniku škod a ztrátám v důsledku poruch.

Ačkoli aplikace metody prediktivní údržby může někomu novému a nezkušenému připadat jako docela náročný a neproveditelný úkol, důležité je nenechat se všemi těmito povinnostmi zastrašit.

V případě nedostatku vlastních zkušeností doporučujeme oslovit subdodavatele, který disponuje zkušeným týmem údržby a jenž vám pomůže vytvořit kontrolní dotazníky, nastavit alarmy a optimalizovat parametry procesu. Rovněž vám bude schopen pomoci se zaškolením a výcvikem vašich firemních operátorů, abyste měli jistotu, že všechny potřebné kontroly budou prováděny spolehlivě a efektivně.

Nastavení potřebné míry kontroly a pochopení všech aspektů podniku vyžadujících údržbu představuje klíč pro sestavení kvalitního plánu údržby. Pak už je to o tom, že máte k dispozici správné nástroje pro analýzu dat a zaškolené ty správné pracovníky, kteří se aktivně zúčastňují těchto činností.  

Salman Aftab Sheikh je vedoucí inženýr ve společnosti Intech Process Automation.  Intech Process Automation je content partner společnosti CFE Media.

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