Maskindiagnostik Underhåll & Driftsäkerhet

Transkript

1 Maskindiagnostik Underhåll & Driftsäkerhet KaU Maskinteknik k ik Hans Johansson Definition av UNDERHÅLL, (Maintenance) Underhåll är en kombination av alla tekniska, administrativa och ledningens åtgärder under en enhets livstid i syfte att vidmakthålla den i, eller återställa den till, ett sådant tillstånd att den kan utföra krävd funktion. Svensk och Europeisk Standard, SS-EN

2 Avhjälpande underhåll, AU, Immediate maintenance Underhåll som utförs efter det att funktionsfel upptäckts och med avsikt att få enheten i ett sådant tillstånd att den kan utföra krävd funktion. SS-EN Akut (AAU) eller Uppskjutet (UAU) Förebyggande underhåll, FU, Preventive maintenance Underhåll som genomförs vid förutbestämda intervall eller enligt förutbestämda kriterier och i avsikt att minska sannolikheten för fel eller degradering av en enhets funktion. SS-EN Förutbestämnt (FBU) eller Tillståndsbaserat (TBU) Exempel tillståndskontroller -Temperaturmätningar -Tryckmätningar (olja, vatten o.dyl) -Smörjmedelsanalyser -Kylvattenanalyser -El.mätningar -Trådtöjningsmätningar -Okulärbesiktningar (ex. på hjälpmedel är fiberoptik, endoskop, stroboskop, speglar, höghastighetsfilmning m.m.) -Ickeförstörande provningar (penetrerande vätska för spricksökning, röntgen, ultraljud o.dyl.) -Effektivitetsmätningar med nyckeltal (MTBF, MTTR, MWT, TAK (OEE) o.dyl.) -Vibrationsmätningar 2

3 Vibrationsanalys Frekvensspektrum Några vanligt förekommande förkortningar -TAK, Total Anläggnings Kapasitet (OEE, Overall Equipment Efficiency ) -MTBF, Mean Time Between Failure, ett mått på funktionssäkerheten -MTTR, Mean Time To Repair, ett mått på underhållsmässigheten -MWT, Mean Waiting Time, ett mått på underhållssäkerheten -A, Tillgänglighet (Availability) -LCC, Life Cykel Cost -LCP, Life Cykel Profit 3

4 When you can measure what you are speaking about, and express it in numbers, you know something about it; but when you cannot measure it, when you cannot express it in numbers, your knowledge is of a meager and unsatisfactotory kind. Kelvin 1883 TPM Totalt produktivt underhåll Organisationen utvecklas så att alla får ta sitt ansvar för verksamheten och utrustningen samt delta i förbättringsarbete. Operatörsunderhåll utvecklas. Målet är att eliminera alla störningar och att maximera den totala effektiviteten. 4

5 Begreppet ASSET MANAGEMENT Optimal förvaltning av fysiska tillgångar ur ett livstidscykelperspektiv för att uthålligt uppnå de fastställda tälld verksamhetsmålen Kapacitet (t.ex. nyanskaffning, modifiering av anläggning/utrustning) Drift/Produktion (t.ex. produktionsplanering, kvalitetskontroll) Underhåll (driftsäkerhet) Begreppet OUTSOURCING Outsourcing av underhåll innebär att beställaren låter en extern leverantör ta hela ansvaret för allt underhåll för minst en hel produktionslinje Jan Frånlund, UTEK, Förslag till definition 5

6 Definition av DRIFTSÄKERHET, (Availability performance) Förmågan hos en enhet att kunna utföra krävd funktion under angivna betingelser vid ett givet tillfälle eller under ett angivet tidsintervall, förutsatt att erforderliga stödfunktioner finns tillgängliga. Svensk och Europeisk Standard, SS-EN Tillgänglighet A är ett mått för driftsäkerheten A = MTBF MTBF + MTTR + MWT 6

7 Ex: I en produktionslinje har man under ett halvår registrerat följande fel Fel nr Väntetid tim Rep.tid tim Tot Σ 64 Σ 451 Σ skift:Vilket motsvarar 2500 tim. planerad produktionstid under det halvår som felregistreringen gjordes. (5000 timmar för ett helt år) Förlorad produktion innebär 2000 kr i förlust per timme Underhållskostnaden kalkyleras till 400 kr/tim inklusive arbete och material 2500 ( ΣStopptid ) MTBF = = = 198, 5 tim ΣVäntetid 64 MWT = = = 6, 4 tim Σreparationstid 451 MTTR = = = 45, 1tim Tillgänglighet MTBF 198,5 A = = = 0,794 MTBF + MTTR + MWT 198,5 + 6,4 + 45,1 Om vi genom FU-åtgärder kan öka MTBF med 200 timmar. Vad blir då tillgängligheten? MTBF 398,5 A = = = 0,886 MTBF + MTTR + MWT 398,5 + 6,4 + 45,1 Vad blir stilleståndskostnaden och reparationskostnaden under ett år före och efter FUåtgärderna och vad får FU-åtgärderna max kosta per år för att vara lönsamma? Rep. kostn. Antal fel. Före FU = = 20 fel MTBF + MTTR + MWT 250 Efter FU 5000 = 12 fel 450 Kostn. 20 MTTR 400 = 20 45,4 400 = kr 12 MTTR 400 = 20 45,4 400 = kr Stillest. Atl Antal fl fel ( MTTR + MWT ) 2000 kostn , = kr 12 51, = kr Σ kostn kr kr Diff kr 7

8 DRIFTSÄKERHET Tillgänglighet, A FUNKTIONS- SÄKERHET Sällan stopp UNDERHÅLLS- MÄSSIGHET Korta stopp är möjliga UNDERHÅLLS- SÄKERHET Korta väntetider på resurser Till hur stor del påverkas resultatet av Konstruktion MTBF MTTR MWT 70 % 70 % 10 % Produktion 20 % 10 % 20 % Underhåll 10 % 20 % 70 % Källa: Jan Frånlund, UTEK, 2006 TAK-värde (OEE, Over All Equipment Efficiency ) OEE, eller den svenska motsvarigheten TAK, är ett nyckeltal l för att mäta produktionseffektivitet. it t TAKvärden kan också användas för att mäta effekten av förbättringsarbete. Tillgänglighet TAK = T A K Anläggningsutbyte Kvalitetsutbyte 8

9 Tillgänglighet (Eng. Availability ratio) T = (totaltid - stopptid) / totaltid - Hur stor andel av den planerade drifttiden som anläggningen verkligen producerade. Här räknas alla planerade och oplanerade stopp in. Stoppen kan vara; produktionsberoende (ex. ställtider) underhållsberoende (planerat och oplanerat underhållsarbete) eller resursberoende (ex. personalbrist). - Den enda tiden som räknas bort är orderbrist. Anläggningsutbyte (Eng. Performance Ratio) A = verklig produktion /( (totaltid - stopptid) möjlig maxproduktion per tidsenhet) - Utebliven produktion pga att anläggningen körts med för låg takt liksom småstopp som inte registrerats. 9

10 Kvalitetsutbyte (Eng. Quality Ratio) K = (verklig produktion - kassation) / verklig produktion - Hur stor andel av produktionen som måste kasseras eller omarbetas. Ett exempel Skiftlängd 8 tim Möten för planering o.dyl. 30 min Stopptid 65 min Ideal takt 1,3 st/min Totalt antal tillverkade enheter 348 st Antal kasserade enheter 8 st Tillgänglighet T=( )/( )=85,6% Anläggningsutbyte A=348/( ( ) 1,3=69,5% Kvalitetssutbyte K=340/348=97,7% TAK=0,856 0,695 0,977=0,581 58,1% 10

11 Risken för att ett fel skall uppstå i en komponent är beroende på komponentens hela historia som: tillverkninshistoriken, hantering och miljö under transport lagerhållning, montering och användningen. Risken för att ett fel skall uppstå i en komponent kan vara olika stor under olika delar av användningstiden beroende på typen av komponent. Felrisk tid Risken för fel är ungefär lika stor under drifttiden. Rullningslager kan anses löpa en sådan typ av risk. Felrisk tid Risken för fel är lägre i början av drifttiden. Hydraulikkomponenter anses ofta vara exempel på detta. Felrisk Risken för fel är högre i början av drifttiden. Elektronikkomponenter anses ofta vara exempel. tid 11

12 Felrisk tid Risken för fel blir högre med tiden. Maskinelement som bromsbackar och andra slitdetaljer är exempel. Felrisk tid Risken är hög i början och efter viss tid. Den s.k. badkarskurvan Maskiner med både elektronik och maskinelement. Mekatronik. Sannolikheten för att ett rullningslager har en viss utmattningslivslängd kan ses i diagrammet nedan. Sannolikheten för att uppnå den s.k. nominella livslängden är 0,9. Man kan också utläsa ur grafen att sannolikheten är mer än 0,5 för att lagret har en livslängd större än 5 gånger den nominella. 1 L s /L nom ,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 Sannolikhet s Sannolik livslängd för enskilt rullningslager L s, jämfört med nominell livslängd L nom för lagret Weibulfördelning ln s/(ln (0,9)=(L s /L nom ) κ κ = 1,5 12

13 Exempel. Lager i växellåda. Sannolikheten (s) för att lagringen skall klara h? A2 B2 3 C L10 = P L 10h L = n 60 Ls ln si = L nom κ ln 0,9 s i = e ln si β s tot = s 1 s2 s3 s4 A1 B1 ln s tot L = L ln s tot = ln s s + s 1 + ln s2 + ln 1,5 1,5 1,5 1,5 sh1 Lsh2 Lsh3 Lsh h1 L 10h2 L 3 10h3 4 L 10h4 ln 0,9 Pin Lager nin C/kN Ø Din rpm Fr/kN Fa/kN P/kN L 10 /10 6 L 10h s i A1, SKF ,8 0 6, ,98 A2, SKF6219 Styrlager ,5 3,6 10, ,83 B1, SKF6226 Styrlager ,1 3,6 12, ,99 B2, SKF ,8 0 6, ,99 s tot 0,80 Om vi dessutom vet att det finns andra orsaker än utmattning som gör att fel uppstår i rullningslager så inser vi värdet av att genom tillståndskontroll försöka avgöra konditionen i rullningslager. Vanliga orsaker till fel i rullningslager förutom utmattning är: smörjfel, tätningsproblem och fel gjorda vid monteringen Orsaker till lagerhaverier enligt SKF: 35% Utmattning 35% Smörjfel 15% Misshandel 15% Tätningsfel ca 90% av alla lager skrotas dock friska 13

14 Olika typer av fel utvecklas olika Fel med felutvecklingstid respektive fel utan felutvecklingstid Defekt -nivå Haveri! Haveri! Drifttid Fel med felutvecklingstid. Vanliga fel i rullningslager är exempel på detta Drifttid Fel utan felutvecklingstid. Fel i elektronik är ofta exempel på detta Fel med felutvecklingstid ger möjligheter att med lämpligt utformad tillståndskontroll kunna åtgärda felet innan haveri inträffar. Data från tillståndskontroll - Kunskaper & erfarenheter -Normer & standard -Trend (historik) Nej Avvikelse från önsvärt? Ja Åtgärd Diagnos 14

15 Diagnosen bör behandla följande frågor: -Vilken mekanism förklarar avvikelsen? -Hur allvarlig är avvikelsen? -Vad blir följderna av ett eventuellt haveri? -Kan en prognos göras för när i tiden ett haveri är att vänta? -Vilka åtgärder bör vidtas? Förslag på strategi för underhållsarbete Maskin, komponent o.dyl. Modifiera Nej Är sannolikheten för fel liten? Nej Är MTBF känt? Nej Är tillståndskontroll möjlig? Ja Är konsekvenserna av fel stora? Ja Ja Är Spridningen i MTBF liten? Nej Ja FU Tillståndsbaserat TBU Nej AU Akut eller Uppskjutet Ja FU Förutbestämt FBU Tillståndskontroll vid stopp Nej Är Tillståndskontroll under drift möjlig? Ja Tillståndskontroll under drift 15

16 Några exempel på visuellt underhåll 16

17 17