Activabetrouwbaarheid & beschikbaarheid verhogen met FMEA's & P-F Curves

Voor organisaties die lijden onder onverwachte fouten en ongeplande downtime, kan Failure Modes and Effects Analysis (FMEA) helpen hoge activabetrouwbaarheid en beschikbaarheid te bereiken.

Als u betrouwbaarheid en beschikbaarheid goed krijgt, bent u een lang stuk op de weg naar winstgevendheid.

Maar hier is een verrassing.

Veel organisaties en fabrikanten maken deze reis nooit en gaan gelukkig door (als bruikbaar product de klant bereikt op tijd) in een neerwaartse spiraal.

'Maar die reis waar u over spreekt is RCM!' roepen ze. 'Veel te duur voor ons!'

Dezelfde fabrikanten lijken altijd tijd (en geld) te hebben om verspild product te schrotten, nieuwe lagers te kopen, olielekkages op te ruimen, machines te repareren, OEM's (Original Equipment Manufacturer) in te bellen, en mensen in overwerk te laten werken. En één keer per jaar – met veel getoei en ceremonie – reiken ze een prijs uit aan reactieve onderhoud 'helden'.

Hmm.

U denkt: 'Mensen krijgen hun foto in het bedrijfsnieuwsbrief, een handdruk van de VP voor het houden van de fabriek in reactief onderhoud?'

Ja, dat doen ze. Maar laten we verder kijken.

Het bereiken van goede activabetrouwbaarheid en hoge beschikbaarheid hoeft geen volledige RCM-studie. Maar het vereist wel een goede FMEA (Failure Mode & Effect Analysis) met goede outputs, en de toepassing van P-F (Potentiële Storing tot Functionele storing) curves om ervoor te zorgen dat condition monitoring-technieken gericht zijn op de juiste foutmodi met de juiste inspectiefrequentie.

Failure Modes & Effects Analysis: tot de bodem (of top) van dingen

Een FMEA is een veelvoorkomend analysetool die ontwerpers, technici en ingenieurs helpt te begrijpen hoe een kritisch activum of onderdeel kan falen, het effect dat het heeft op het hele systeem, en wat ze kunnen doen om de effecten te mitigeren.

De essentie van een FMEA is het begrijpen van de foutmodi, hoe waarschijnlijk ze zijn om te voorkomen, en ze te mitigeren met specifieke onderhoudsacties, herontwerpen, of zelfs 'niets doen' (als het risico laag genoeg is).

FMEA's komen in twee basistypes.

Bottom-up – deze FMEA begint met het opsommen van elk component in een activum en alle mogelijke manieren waarop het kan falen. Het staat vaak bekend als de 'hardware-aanpak'. Dit type FMEA is meer arbeidsintensief maar wordt vaak gebruikt in sectoren met hoge veiligheids- en milieugevolgen zoals luchtvaart en kernenergie.

Onverwachte activafouten kunnen in deze sectoren niet getolereerd worden.

Top-down – dit type FMEA (ook wel de 'functionele aanpak' genoemd) is meer gebruikelijk en – ja, u hebt het geraden – overweegt de functies van het activum eerst. Wanneer functies bekend zijn, vragen we 'hoe kan het functioneel falen?' Dit leidt ons tot foutmodi en de zoektocht naar effecten en mitigerende acties.

Een top-down FMEA adresseert direct alleen de belangrijkste bijdragers aan potentiële problemen in plaats van elk individueel component.

Er zijn ook FMECA's (C voor criticaliteit) die een numerieke risicofactor toevoegen.

Bekijk dit voorbeeld dat een FMEA en een FMECA omvat.

We houden het simpel en overwegen de ruitensproeiers op een auto. We gaan ervan uit dat we initieel geen controles doen en ze gewoon laten falen terwijl we rijden.

Zoals u ziet, na het implementeren van acties, zou uw Risk Priority Number moeten dalen.

Eenmaal u een FMEA of FMECA op uw fabriek uitvoert, heeft u een onderhoudsstrategie.

Onderhoudsstrategie: helpt u de inherent betrouwbaarheid te behouden.

De sleuteloutput van een FMEA is een onderhoudsstrategie, principally in termen van wat u moet doen. Dit kan tijdgebaseerde vervanging, condition monitoring, herontwerpen van apparatuur, foutopsporingstaken, inspecties, of overhalen, onder andere zijn.

Om uw onderhoudsstrategie verder te verfijnen – en later te implementeren – moet u beslissen wie het werk gaat doen, wanneer, en welke reserveonderdelen nodig zullen zijn.

Hier is het om te onthouden:

Door het juiste onderhoud op het juiste moment te doen, kunt u de inherente betrouwbaarheid van het activum op een hoog niveau houden. Correct en goed onderhoud alleen kan de inherente betrouwbaarheid nooit verbeteren boven de initiële capaciteit – omdat het een ingebouwde eigenschap is.

Maar een goede onderhoudsstrategie kan de inherente betrouwbaarheid hoog houden waar het hoort.

Condition Monitoring & Condition-based Maintenance: beschikbaarheid is Koning.

Laten we ons concentreren op condition monitoring (ook wel Predictief Onderhoud genoemd) tactieken voor een moment. Dit is de moeite waard omdat hun sensoren, data en informatie ons laten begrijpen de gezondheid van het activum. Ze zijn de drijvende kracht achter het Industrial Internet of Things (IIoT) en Industrie 4.0.

Als we de activagezondheid op elk moment begrijpen, dan kunnen we die meest kosteneffectieve van alle onderhoud uitvoeren – condition-based maintenance (CBM).

Hier is het om te onthouden:

Condition-based Maintenance verbetert niet en zal de activum betrouwbaarheid, inherent of anders, niet verbeteren. Het ding dat het u geeft en dat net zo belangrijk is voor uw organisatie-doelstellingen is activum beschikbaarheid. Door ongeplande downtime alleen te verminderen, verhoogt u beschikbaarheid.

CBM is het uitvoeren van een reparatie- of vervangetaak puur gebaseerd op de gemeten gezondheid van een activum. Het geeft ons een vroege waarschuwingssignaal van potentiële of nadere activum- of onderdelenstoring.

Maar als we condition monitoring-technieken gebruiken, hoe vaak moeten we data meten?

P-F Curve en Intervallen

Eerst, wat is deze P-F curve waar we over praten? Het is een curve die aangeeft hoe de gezondheid van een activum achteruitgaat over tijd zodra een foutmodus in gang is gezet.

Het diagram hier illustreert het concept.

De horizontale deel van de curve is goede activagezondheid. Deze deel kan verlengd worden door onderhoudsbest practices in:

• Activuminstallatie
• Funderingen en ondersteunende structuren
• Activum Smering
• Activum Uitlijning en balanceren
• Correct opereren binnen de capaciteit van het activum

Maar dan, wanneer een foutmodus zich voordoet, hebben we een punt waar storing is begonnen. Maar het is nog onzichtbaar tijdens dataverzameling.

Dan gaat tijd (of activum stresscycli) door naar punt P.

Punt P betekent Potentiële Storing. Dit is waar onze condition monitoring-technieken kunnen beginnen een potentiële storing te detecteren. Dan zal de activagezondheid geleidelijk (of snel) achteruitgaan tot het punt F bereikt, de Functionele Storing.

Dat betekent goede nacht en vaarwel voor uw activum.

Het spel is uit en u moet de reactieve onderhoud 'helden' bellen.

Het tijdsverschil tussen P en F is bekend als het P-F interval. Het kan seconden tot decennia zijn. Het hangt allemaal af van de foutmodus en het activum in kwestie.

U doet er goed aan te onthouden dat het P-F interval voor een specifieke foutmodus altijd een gemiddelde getal is – deze dingen zullen altijd statistische variatie hebben.

Maar als we een goed idee hebben wat het is – uit eerdere fouten, RCAs (Root Cause Analysis), OEM data, etc. – dan kunnen we het interval instellen waarop we condition monitoring-inspecties uitvoeren. Een goede duimregel voor een inspectieinterval is meestal ten minste de helft van het verwachte P-F interval.

Stel u voor dat u weet wanneer uw kritieke pompaandrijflager trilt op 8 mm/s het waarschijnlijk nog slechts 3 maanden dienst heeft voordat het vastloopt. Als minimum, hoe vaak moet u de trilling meten?

Inspectie/meetinterval

Dit zorgt ervoor dat u die specifieke defect binnen het verwachte P-F interval vangt (hoewel de meeste strategen hier conservatief en generiek inspectie-intervallen van 1 maand aanbevelen – onthoud de statistische variatie?).

Het is wijd geaccepteerd dat verschillende condition monitoring-technieken verschillende niveaus van vroege waarschuwing tijdens het P-F interval kunnen bieden. Kijk naar het diagram hieronder voor een ruwe gids. Geen enkele techniek is een vangnet voor alle foutmodi.

De beste strategieën benutten een combinatie van condition monitoring-technologieën.

De reis naar prescriptief onderhoud

Als een laatste opmerking, rekening houdend met de IIoT en industrie 4.0-voortgang, moeten we de reis naar prescriptief onderhoud overwegen.

'Maar wat is dat?' horen we u vragen.

Dus, de volgende front na predictief onderhoud zal prescriptief onderhoud zijn.

Kunt u voorstellen dat?

Sensoren, netwerken, algoritmen, machine learning en AI combineren om uw onderhoudsteam te informeren wat ze moeten doen en wanneer ze het moeten doen om betrouwbaarheid te behouden en beschikbaarheid te verhogen. Of zelfs hoe het activum te managen (snelheden en lasten) om de resterende bruikbare levensduur te verlengen zodra een potentiële storing gedetecteerd wordt.

Onderhoudsstrategieën van de toekomst zullen vloeibaar, veranderlijk en intelligently geïnformeerd zijn door technologie en door mensen opgebouwde FMEA's, P-F intervallen, en OEM troubleshooting-gidsen.

We zijn er nog niet, maar het komt...

Lees verder: Uitgebreide gids voor IIoT in Onderhoud