Clipper Windpower lost ijzelige anemometerfalingen op met Six Sigma root cause analyse

Op 262 voet hoog laten Clipper Windpower’s windturbines hun drie robuuste wieken draaien om voldoende schone, hernieuwbare elektriciteit te genereren voor 750 huishoudens gedurende 24 uur. Wanneer de breeze omvalt in een bevroren storm – met ijs, bevroren regen, sneeuw of mist – kunnen anemometers, die windsnelheid en -richting meten, vastlopen, wat kostbare downtime veroorzaakt voor operators zoals Clipper.

Over Clipper Windpower
Gevestigd in Carpinteria, Californië, is Clipper Windpower een snel groeiende leider in windenergietechnologie, turbinesproductie en projectontwikkeling. Het bedrijf heeft meer dan 850 werknemers in de Verenigde Staten, Denemarken en het Verenigd Koninkrijk. De ISO 9001-gecertificeerde productie- en assemblagefabriek in Cedar Rapids, Iowa, is operationeel sinds maart 2006.

Kwaliteit inzetten om turbinebeschikbaarheid te verbeteren
Tijdens de winter 2007-2008 confronteerden Clipper’s eerste turbines in Iowa, Illinois en New York strenge bevroren regen en mist die anemometerfalingen veroorzaakten. Terwijl de torens online bleven, betekende het ontbreken van werkende anemometers dat de 153-voet wieken niet efficiënt gepositioneerd konden worden om wind te vangen. Initiele softwarefixes losten het probleem niet op; extra eenheden begonnen te bevriezen, wat de turbinebeschikbaarheid ondermijnde.

Geconfronteerd met een groeiende lijst van falen, lanceerde Clipper een root cause analysis (RCA) onder het Six Sigma DMAIC-framework – Define, Measure, Analyze, Improve, Control. Manager Mike Trueg, een ASQ senior lid, gebruikte een scoringsmatrix om projecten te prioriteren die impact hebben op veiligheid, kwaliteit en beschikbaarheid. De RCA was gecharterd om te ontdekken waarom de anemometers in de winter faalden en een duurzame oplossing te ontwikkelen voor het volgende seizoen.

Volgen van de DMAIC-aanpak
Het selecteren van het team vereiste een balans van expertise. Ellen Sennett, co-leider, koos initieel personeel met elektrische ervaring, aangezien het probleem elektrisch leek. Het zeven-koppigen team omvatte productie, veldoperaties, kwaliteitsborging, supply chain en leveranciersvertegenwoordigers, zoals weergegeven in Figuur 1.

Figuur 1

Niet elk lid nam aan elke fase deel; leveranciers sloten zich aan zodra de root cause geïdentificeerd was. Het team volgde de stappen zoals uiteengezet in Figuur 2.

Figuur 2

Het probleem definiëren
Na de initiële falen begon Clipper systematisch elk weergerelateerde storing te registreren, wat de data leverde die de RCA-charter lanceerde.

Meten om het probleem te kwantificeren
Verzamelde data toonde aan dat neerslag en temperatuur binnen de gespecificeerde limieten van de anemometer vielen. Het team bouwde een SIPOC-matrix en een ishikawa-diagram die 45 mogelijke oorzaken identificeerde. Een oorzaak-gevolgmatrix beperkte deze tot negen hoog-risico items voor een failure-mode and effects analysis (FMEA).

Data analyseren om de root cause te bepalen
Het team verzamelde bewijs voor de top FMEA-risico’s via tests op 13 mogelijke oorzaken, variërend van onjuiste bedradingsprocedures tot verwarmingscircuit-tekortkomingen. Analyse onthulde dat de leveranciersontwerp van het verwarmingscircuit tekortschoot ten opzichte van de geadverteerde specificatie, wat het onvoldoende maakte voor Clipper’s operatieomstandigheden. Het RCA-team overtuigde de leverancier de tekortkoming te erkennen, hoewel vroegere samenwerking de resolutie had kunnen versnellen.

Oplossing identificeren en implementeren
Met de root cause geïdentificeerd, testte het team verbeterde verwarmingscircuit-prototypes in een winterweer-simulatielab, volgens militaire standaard 810F sectie 521.2 voor bevriezing. Drie prototyperondes werden uitgevoerd: de eerste twee faalden onder gesimuleerde omstandigheden, maar de derde weerstond extreme weersomstandigheden. Het doel was om 405 anemometers landelijk te vervangen vóór 30 maart 2010.

Controleren om verbetering te bevestigen
Geïntroduceerde controles omvatten:

• Leverancier-geleide 100% inspectie via een driedaagse burn-test van het verwarmingssysteem, wat defecte leveringen elimineert.
• In-fabriek validatie van alle anemometers met turbine-besturingseenheden.
• Een eenrichtingsconnector-ontwerp om onjuiste veldbedrading te voorkomen.
• Kleurgecodeerde bedrading voor installateurs.

Nieuw ontwerp weerstaat Moeder Natuur
Veldtests in de winters 2008-2009 en 2009-2010 bevestigden het herontwerp. Ondanks harde omstandigheden – winden van 40-50 mph, half-inch ijs, 4-8 inch sneeuw, en temperaturen onder –15 °C – traden er slechts twee weergerelateerde falen op, een 1,6% ratio toegeschreven aan een leveranciersassemblage-issue, niet het anemometerontwerp. De RCA werd formeel gesloten.

Het project hield klanten op de hoogte met presentaties over herstelstappen, wat vertrouwen en tevredenheid bevorderde. Veel Clipper-klanten, bekend met Six Sigma-tools, waardeerden de transparante probleemoplossingsbenadering.

Werknemers in het Cedar Rapids monitoringcentrum profitéerden ook, met minder turbine-incidenten tijdens winterstormen. De RCA heeft Clipper-medewerkers geholpen een proactieve, preventieve mindset aan te nemen, gefocust op defectpreventie vanaf de ontwerpfase.

Een kwaliteitscultuur bouwen
Trueg en Sennett schrijven de RCA toe het benadrukken van de noodzaak voor interne testen en leveranciersdiversificatie. Clipper test nu componenten in-house voordat ze in het veld worden geplaatst, wat toekomstige risico’s mitigeert. Het project ontbrand ook interesse in Six Sigma onder teamleden, velen van wie green-belt training volgden.

Voor meer informatie:

• Aanbevolen lezing: The Lean Six Sigma Pocket Toolbook door George, Rowlands, Price, en Maxey; Statistics for the Utterly Confused door Jaisingh.
• Bezoek het Knowledge Center op www.asq.org/knowledgecenter voor bronnen over root cause analyse en Six Sigma.

Over de auteur
Janet Jacobsen is een freelance schrijver gespecialiseerd in kwaliteit en compliance. Een Drake University-graduate, woont ze in Cedar Rapids, Iowa. Het artikel werd beschikbaar gesteld door de American Society for Quality (ASQ, www.asq.org).