Стратегии ТО и Р оборудования
В настоящее время в эксплуатации используются различные виды стратегий использования оборудования по назначению, его технического обслуживания и ремонта.
В зависимости от имеющихся возможностей для диагностирования и определения технического состояния оборудования в процессе эксплуатации и от принятого критерия для установления сроков его замены различают следующие стратегии использования оборудования по назначению: 1) до выработки назначенного ресурса (срока службы); 2) до предотказового состояния; 3) до отказа.
Стратегии ТО и Р классифицируются следующим образом:
стратегия технического обслуживания по наработке (календарному времени, ресурсу), при которой перечень (объем) и периодичность выполнения операций определяются значением наработки (календарного времени, ресурса) с начала эксплуатации или после капитального (среднего) ремонта;
стратегия технического обслуживания по состоянию, при которой перечень и периодичность выполнения операций определяются фактическим состоянием объекта в момент начала ТО;
стратегия ремонта по наработке, при которой объем разборки о6ъекта и дефектации его составных частей назначается единым для всех однотипных объектов в зависимости от наработки с начала эксплуатации и (или) после капитального ремонта, а перечень операций ремонта определяется с учетом результатов дефектации составных частей объекта;
стратегия ремонта по техническому состоянию, при которой перечень операций, в том числе разборки объекта, определяется по результатам диагностирования объекта в момент ремонта, а также по данным о надежности этого конкретного объекта и однотипных объектов.
Стратегии ТО и Р по состоянию (стратегии по состоянию) существен-
но отличаются от стратегий ТО и Р по наработке (стратегии по наработке). Эти отличия заключаются не только в самом характере технологических процессов ТО и Р, но и в распределении ресурсов, требуемых на развитие производственно-технической базы, соответствующей требованиям той или иной стратегии. А эти требования к развитию базы разные.
Стратегия по состоянию предполагает обеспечение высокого уровня эксплуатационной технологичности объекта, создание и внедрение эффективных средств диагностирования и неразрушающего контроля, оснащение лабораторий и цехов современными средствами сбора, обработки, передачи и хранения информации. Стратегия же по наработке требует развития экспериментальной базы предприятий и обеспечения на этой основе обоснованных значений ресурса до ремонта для каждой совокупности однотипных объ-
Очевидно, что от своевременного выбора соответствующей стратегии ТО и Р в решающей мере зависит своевременность и правильность выборатребуемой технической политики развития службы эксплуатации оборудования нефтегазодобывающего общества.
Стратегии ТО и Р естественным образом связаны со стратегиями эксплуатации оборудования.
| Стратегия ТО и Р | Стратегия использования по назначению | ||
| до выработки назначенного ресурса (срока службы) | до предотказового состояния | до отказа | |
| Техническое обслуживание: по наработке по состоянию с контролем параметров по состоянию с контролем уровня надежности Ремонт: по наработке по техническому состоянию | + – – + + | – + – – + | – – + + + |
Каждой стратегии использования по назначению соответствует своя наиболее эффективная стратегия ТО и Р, обозначенная в таблице знаком «+». Из таблицы видно, что для стратегии использования объекта по назначению до выработки назначенного ресурса (срока службы) наиболее эффективной стратегией ТО будет, естественно, стратегия по наработке. При ремонте объектов возможны стратегии по наработке и по техническому состоянию, что зависит от вида объекта и уровня его контролепригодности при ремонте.
Если же для объекта принята стратегия использования до предотказового состояния, то наиболее эффективной при ТО будет стратегия по состоянию с контролем параметров, а при ремонте – стратегия по техническому состоянию.
Соответственно для объектов, используемых по стратегии до отказа, наиболее эффективными стратегиями ТО и Р будут: при ТО – стратегия по состоянию с контролем уровня надежности; при ремонте – стратегии по наработке и техническому состоянию.
Из приведенных данных следует, что отдельные объекты нефтегазовой отрасли следует использовать по назначению, обслуживать и ремонтировать, как правило, только по одной из указанных стратегий.
Для функциональных систем в целом, например для комплекса оборудования, входящего в состав буровой установки, или для комплекса скважинного оборудования, используемого при механизированной добыче нефти, наиболее вероятно применение всех указанных в таблице стратегий эксплуатации или так называемой смешанной (комбинированной) стратегии.
В практике эксплуатации сложных систем различного назначения в той или иной степени применяются все типы стратегий. Их применение определяется уровнем технического совершенства объектов эксплуатации (надежностью, эксплуатационной технологичностью, контролепригодностью) и уровнем информационного и технологического обеспечения системы их эксплуатации. Например, в нефтегазовой отрасли РФ действует система ТО и Р, использующая преимущественно стратегию по наработке.
Система ТО и Р, применяемая при стратегии по наработке, получила название системы планово-предупредительного обслуживания и ремонта (ППР).
Основу системы ППР составляет плановый предупреждающий отказы ремонт (обслуживание) оборудования, осуществляемый регламентно через заранее назначенные промежутки времени ti.
Основными показателями системы ППР являются ремонтный цикл Тц, межремонтный период Тп и структура ремонтного цикла.
Ремонтный цикл – наименьший повторяющийся интервал времени или наработка оборудования, в течение которого выполняются в определенной последовательности в соответствии с требованиями нормативно-технической или эксплуатационной документации все установленные виды ремонта.
Межремонтный период – время работы оборудования между двумя очередными плановыми ремонтами.
Структура ремонтного цикла – это число, периодичность и последовательность проведения ТО и текущих ремонтов за ремонтный цикл.
Преимущества системы ППР:
1) ремонт оборудования выполняется через планируемые промежутки времени, называемые межремонтными периодами;
2) после планового капитального ремонта характеристика оборудования приближается к паспортным данным нового оборудования;
3) в течение ремонтного цикла оборудование в строгой очередности проходит все плановые ремонты, предусмотренные системой;
4) кроме плановых ремонтов выполняется техническое обслуживание оборудования;
5) чередование, периодичность и объем технического обслуживания и ремонтов определяются назначением, конструкцией и условиями эксплуатации оборудования.
6) техническое обслуживание, строго регламентируемое по времени и объему, выполняется по перечню обязательных операций, а ремонт планируется по времени и объему и выполняется в установленные планом сроки в объеме, который зависит от фактического состояния машины.
Планово-предупредительная система (ППР) имеет ряд существенных недостатков, главные из которых:
1) недоиспользование ресурса деталей, что приводит к завышению
общего количества, а следовательно, и суммарной трудоемкости ремонтных работ;
2) эксплуатация оборудования с заниженными характеристиками;
3) сложность поддержания требуемых значений показателей надежно-
сти, что может привести к невыполнению требований промышленной безопасности и сокращению объемов перекачки нефти;
4) действующие нормативные документы системы ППР недостаточно учитывают влияние условий эксплуатации на техническое состояние оборудования.
5) слабая ориентация на техническое обслуживание оборудования, в том числе, и на его важную составляющую часть – диагностику; например, в соответствии с системой ППР, нормы затрат труда на техническое обслуживание технологического оборудования, в среднем, не превышают 25—30% всех трудовых затрат.
Одним из радикальных путей реального снижения трудозатрат на ТО и Р, повышения надежности и эффективности использования оборудования, его агрегатов, сборочных единиц и деталей является более широкое внедрение в практику эксплуатации стратегии технического обслуживания оборудования по техническому состоянию.
Сущность этой стратегии заключается в проведении непрерывного или периодического контроля и измерения параметров, определяющих техническое состояние деталей и сопряжений, для обеспечения заданного уровня их надежности при эксплуатации и более полного использования индивидуальных ресурсов. При этом элемент подвергается замене только тогда, когда значение прогнозируемого параметра данного элемента (агрегата) приблизилось к предельному уровню. В остальных случаях эксплуатация продолжается до очередной проверки его состояния. При этом значительно сокращаются трудозатраты на обслуживание, сокращается расход дорогостоящих сборочных единиц и деталей. Принципиальная возможность и внедрение ТО и Р по техническому состоянию обеспечивает увеличение средней наработки деталей и сборочных единиц между заменами в 1,5–2 раза, сокращение удельных приведенных затрат на ТО и Р в 1,5раза.
Стратегия ТО и Р по фактическому техническому состоянию представляет собой совокупность правил по определению режимов и регламента диагностирования оборудования и принятию решений о необходимости его технического обслуживания, замены или ремонта на основе информации о фактическом техническом состоянии.
В основе ТО и Р по техническому состоянию заложен принцип предупреждения отказов оборудования и его элементов – при условии обеспечения максимально возможной наработки их до замены и минимально возможных затрат на ТО и Р.
Стратегия ТО и Р по техническому состоянию объекта в свою очередь подразделяется на две стратегии:
-стратегия ТО и Р по техническому состоянию объекта с контролем
-стратегия ТО и Р по техническому состоянию объекта с контролем
Область применения стратегии ТО и Р по состоянию с контролем параметров – системы и объекты, которые по соображениям безопасности не могут эксплуатироваться до отказа, а по экономическим соображениям – до выработки назначенного межремонтного ресурса.
Характерными особенностями стратегии ТО и Р по техническому состоянию с контролем уровня надежности следующие.
1. Каждый объект эксплуатируется до отказа.
2. Межремонтных ресурсов для объектов не устанавливается.
3. ТО и Р для каждого конкретного объекта заключается в выполнении необходимого объема работ по регулировке, калибровке, обнаружению дефектов, вызвавших отказы и повреждения, и их устранению.
4. Для конструкционно-сложных объектов выполняется замена некоторых их составных частей по наработке, если она возможна без разборки объекта.
5. Применительно ко всем однотипным объектам осуществляется контроль уровня надежности.
6. В случае, когда фактический уровень надежности того или иного типа объектов ниже нормативного, проводится тщательный анализ причин отклонения и осуществляются мероприятия по его повышению.
Система ТО и Р по фактическому техническому состоянию требует разработки методов и средств диагностирования, обладающих большой информативностью. Такую базу технической диагностики экономически целесообразно применять в первую очередь для основного оборудования.
Источник
Классификация стратегий ремонтов оборудования
Опубликовано Простоев.НЕТ в 25.08.2020 25.08.2020
В разработке методов решения многих задач ремонтной службы широко используется понятие (сущности) стратегии, связаной с техническим обслуживанием и ремонтами (ТОиР) оборудования. В известных публикациях приводятся различные перечни стратегий и их характеристики. Для обеспечения однозначного толкования сущности стратегий требуется единый классификационный признак. В качестве такого признака принят подход к прогнозированию времени выполнения ремонтного воздействия, обеспечивающего заданную безотказность оборудования. Обосновано наименование группы стратегий, описывающих различные виды ремонтов.
Анализ последних исследований и публикаций
Согласно стандарту [1] «Стратегия ТО — это общий подход к обеспечению технического обслуживания и его поддержки, включающий … в том числе и политику владельцев, пользователей, клиентов». В стандарте также приведены виды ТО, например, corrective maintenance — корректирующее ТО после обнаружения неисправности; reliability centered maintenance (RCM) — ТО, ориентированное на безотказность; deferred maintenance — отсроченное ТО; и др. Отсутствует единый показатель, позволяющий отнести техническое обслуживание к конкретному виду, а также нет единой цели группировки.
В работе [2] используется понятие «Практики ремонтов», приведен их перечень и характеристики. Здесь можно видеть run-to-failure (RTF) — ремонт после отказа; condition-based maintenance (CBM) — предупредительное обслуживание по состоянию; reliability centered maintenance (RCM) — стратегию проведения ТОиР, ориентированную на надежность; и др.
В работе [3] эти понятия рассматриваются как стратегии ТОиР. В работе [4] дополнительно показана стратегия ТОиР по прогнозному техническому состоянию (ТС) оборудования.
Определение ТС — «Техническое состояние объекта (Technical state of an object) — состояние, которое характеризуется в определенный момент времени, при определенных условиях внешней среды, значениями параметров, установленных технической документацией на объект» — приведено в ГОСТ на техническую диагностику [5].
Применительно к условиям ремонтной службы металлургического предприятия понятие стратегий ремонтов рассмотрено в работе [6].
Изменение объемов применения стратегий ремонтов во времени приведено в работе [7].
Как видно из приведенных примеров, при рассмотрении задач предметной области ремонтной службы авторами широко используется понятие «стратегии», перечень которых и наименования различаются.
Цель исследования
Целью данной работы является создание критерия, позволяющего однозначно отнести некоторую стратегию технического обслуживания и ремонтов к одному из принятых видов.
Основной материал исследования
Подробный анализ приведенных стратегий показывает присутствие в их наименовании понятия «ремонт». В связи с этим предложено группу рассмотренных стратегий назвать «Стратегии ремонтов». Для обоснованного формирования группы стратегии ремонтов необходим классификационный признак, в качестве которого предлагается использовать метод определения срока ремонта Трем в рамках стратегии.
Жизненный цикл оборудования включает ряд этапов, на последнем из которых — эксплуатация — и используется сущность «Стратегии ремонтов». В целом на стадии эксплуатации оборудования последовательно протекают два противоположно направленных процесса. Первый из них является результатом работы технологического персонала в рамках выполнения технологического процесса и вызывает ухудшение состояния оборудования. В конечном счете это приводит к невозможности выпуска продукции требуемого качества, что считается результатом отказа оборудования. Противоположный процесс реализуется ремонтным персоналом и обеспечивает устранение отказа путем восстановления работоспособного состояния оборудования.
Для оценки состояния комплекса оборудования и его элементов оборудования используется специальный показатель ТС.
Характеристика ТС и его поведение различаются для:
- детали, ТС которой в процессе эксплуатации может только ухудшаться;
- сопряженных деталей, ТС которых отражает характер взаимодействия деталей под влиянием внешней среды с учетом их собственного ТС;
- машины, ТС которой характеризует ее способность реализовывать некоторый технологический процесс с заданными значениями показателей качества выпускаемой продукции.
Учитывая наиболее глубоко исследованное поведение ТС детали, дальнейший анализ выполняется для этого случая. При рассмотрении принято изделие, изготовленное из однородного материала без применения сборочных операций, например, втулка подшипника скольжения. Ее ТС — это некоторый физический параметр, например, износ Y втулки в направлении приложения силы, текущее значение которого можно сравнивать с предельно допустимым износом Yпр, задаваемым конструктором.
В процессе эксплуатации детали на изменение ее ТС влияют ее внутренние факторы (прочностные и геометрические свойства) и внешние приложенные нагрузки, качество ремонта, др. Под воздействием этих факторов с течением времени происходит изменение ТС детали Y = f(t) (рис. 2).
За период эксплуатации оборудования в его конкретном месте последовательно был установлен ряд деталей, каждая из которых представляет отдельную реализацию детали. В совокупности можно выделить два вида реализаций: завершенную, или историю, соответствующую отработавшей детали; и текущую, соответствующую детали, находящейся в оборудовании в рассматриваемый момент времени.
В случае если деталь эксплуатируется в условиях, заложенных конструктором (допустимых), то она подвержена постепенному отказу с низкой скоростью изменения ТС. Если условия эксплуатации превышают допустимые, то скорость изменения ТС детали становится бесконечно большой и происходит внезапный отказ.
В основе планирования предупредительных ремонтов лежит прогнозный срок отказа tост текущей реализации детали. Для его определения используется общий вид прогнозной модели [8]
Tотк =Ту + tи + tост, (1)
где Ту — срок начала реализации детали, принимаемый началом упреждения прогноза;
tи — детерминированная часть ресурса детали, использованная на момент прогноза;
tост — стохастическая оценка остаточного ресурса детали, соответствующая заданной вероятности безотказной работы R(t).
Исключив из выражения (1) детерминированную составляющую ресурса, получаем прогнозную модель
Tотк =Ту + tост,
где Ту — срок начала упреждения прогноза, которым принимается момент времени, на который известно, что деталь находится в исправном состоянии.
Анализ реализаций детали, составляющих историю ее эксплуатации, позволяет построить три характерных функции изменения ТС детали (рис. 3):
- Y=fТ(t) — функция, отражающая тяжелые условия эксплуатации, что соответствует высоким значениям вероятности безотказной работы детали, например, RТ(t)=0,95;
- Y=fλ(t) — функция, отражающая легкие условия эксплуатации, что соответствует низким значениям вероятности безотказной работы детали, например, Rλ(t)=0,05;
- Y=fТР(t) — тренд изменения ТС детали, отражающий средние условия эксплуатации, что соответствует среднему значению вероятности безотказной работы детали RТР(t)=0,50.
Реальная (фактическая) функция Y=fф(t) с вероятностью RТ(t) — Rλ(t) будет лежать между функциями Y=fТ(t) и Y=fλ(t).
Общий случай прогнозирования стохастического срока Tотк с заданной вероятностью R(t) и точностью прогноза tmin предполагает последовательное приближение к Tотк путем выполнения ряда итераций (рис. 4).
Перед каждой итерацией, с учетом данных о текущем TC Y детали, уточняются параметры прогнозной модели и определяется стохастическая оценка tоcт. При выполнении условия tоcт 
Рис. 4. Общий случай прогнозирования Tотк
Для стратегии аварийных ремонтов классификационный признак представлен принятием сроком ремонта фактической даты достижения предельного ТС Y = Yпр и отказа (разрушения) детали Трем =Тотк (рис. 5).
Рис. 5. Аварийная и регламентная стратегии ремонтов
В случае этой стратегии прогнозирование отсутствует, следовательно, количество итераций N = 0. Ресурс детали используется на 100%, т.е. Кир = 1. В связи с разрушением детали происходит повреждение смежных с ней деталей узла. Материальные ресурсы планируются исходя из статистики потребления как величина стохастическая, что приводит к значительным объемам неликвидов при высокой степени удовлетворения аварийного спроса. Такая стратегия применима в случае второстепенного или дублированного оборудования, если разрушение контролируемой детали не требует замены смежных деталей узла.
В стратегии регламентных ремонтов классификационный признак представлен использованием истории ремонтов, из которой определяется нормативный ресурс tнорм. Срок ремонта Трем детали принимается с учетом нормативного ресурса, определяемого из функции Y = fТ(t) (рис. 4).
Трем = ТN + tнорм,
где ТN — срок начала реализации детали. Прогнозирование выполняется один раз, в начале реализации детали, т.е. N = 1. Ресурс детали используется частично, Кир Yг в ближайшее время Трем назначается ремонт с заменой детали. Из опыта использования этой стратегии известно, что количество прогнозирований N > 30. При узкой зоне Yг …. Yпр значение Кир может превышать 0,95. Ремонт является предупредительным, следовательно, разрушения детали нет. В связи с тем, что срок упреждения прогноза равен ∆t и составляет несколько суток, обеспечение материальными ресурсами выполняется по правилам стратегии аварийных ремонтов. Использовать эту стратегию может персонал с низкой квалификацией. Такая стратегия может использоваться для ответственного оборудования как обеспечивающая высокую безотказность оборудования.
В приведенном анализе получены технические оценки использования принятых стратегий ремонтов. Обоснованное применение той либо иной стратегии ремонтов для конкретного элемента оборудования требует использования экономического критерия.
В ряде литературных источников описываются и другие стратегии. Анализ содержания стратегии RCM (reliability centered maintenance) показывает, что ее основным признаком является обеспечение заданного значения R(t). Этому требованию, из рассмотренных стратегий, удовлетворяют: регламентная; по состоянию; прогнозных ремонтов. Другая стратегия RBM (riskbased maintenance) использует значения R(t), важность оборудования и сопутствующие затраты. Этому требованию удовлетворяет любая из рассмотренных стратегий. В связи с тем, что в приведенных стратегиях (RCM, RBM) допускается одновременное использование нескольких подходов к определению срока ремонта, предлагается рассматривать их как политики ремонтной службы, где в рамках одной политики возможно использование различных подходов к прогнозированию сроков ремонта; планированию ремонтов; обеспечению материальными и прочими ресурсами.
Таким образом, в предметной области задач технического менеджмента ремонтной службы следует различать понятия (сущности) стратегий ремонтов и политик ремонтной службы.
Источник