Diagnostika zařízení a správa výrobních prostředků

-- 14.04.11 19:39

Provozní zařízení a sítě jsou stále chytřejší. Jsme také my chytřejší v tom, jak je používáme a jak získané informace využíváme? Poradce pro automatizaci hovoří o svých zkušenostech, situaci ve výrobě a o tom, jak mohou závody tyto informace využívat lépe.

Je efektivní správa výrobních prostředků v zásadě technickou otázkou, nebo procesem s lidským faktorem? U pojmu „správa výrobních prostředků“ může být právě první slovo větším problémem. Během let, kdy jsem působil ve společnosti Shell Global Solutions a setkával se s nejrůznějšími technickými organizacemi, mne zaráželo, že je relativně málo firem, které své nástroje využívají efektivně, navzdory výhodám, které může dobře navržený program přinášet. Není pochyb o tom, že provozní zařízení jsou nyní chytřejší.

Objem informací, které průtokoměr nebo regulační ventil dokáže předávat, za posledních pár let dramaticky vzrostl. Ale prosté přidání těchto diagnostických funkcí k technickému řešení ještě nezajistí efektivní program správy. Přispívá k tomu také skutečnost, že ve většině odvětví neexistují normy nebo očekávání, co by měla správa dělat nebo za co by měla být v rámci programu správy výrobních prostředků odpovědná. Některá důsledně řízená odvětví (například sektor dopravy) jsou výjimkami, ale nemusí být nutně užitečným příkladem k následování pro zbytek procesních odvětví.

Příležitosti

Efektivní využívání možností automatizované diagnostiky u zařízení ve větším kontextu programu správy aktiv může na mnoha úrovních ve výrobě poskytovat obrovské výhody. Prvním a nejzřetelnějším dopadem je zvýšení účinnosti a efektivity údržbových aktivit. Typická situace:

Jedním z nejobvyklejších výsledků aktivity údržby přístrojové techniky je hlášení „žádný problém nenalezen“. Tento výsledek je často získán po provedení několika aktivit:

• údržbový tým byl vyslán do provozu s testovacím zařízením;

• na odstraňování chyb vynaložil tým značnou dobu a náklady;

• všichni byli možná vystaveni určitému riziku při provádění aktivit odstraňování chyb;

• zásah přinejlepším jen oddálil řešení původního problému.

S efektivními diagnostickými nástroji je možno tyto činnosti provádět rychle a snadno z centrálního řídicího místa nebo i ze vzdálené lokality. Koncepce dopravit data k odborníkovi namísto přivést odborníka k problému je silný a nepříliš využívaný přístup, ale závisí na řádné implementaci dobré sady diagnostických nástrojů a efektivních pracovních procesů. Druhým, leč potenciálně mnohem větším přínosem pro automatizovanou diagnostiku je schopnost detekovat a opravovat závady dříve, než budou mít výrazný dopad na provoz.

V tomto případě má pojem „oprava“ dva významy. Jedním významem je automatizované řešení závady pomocí konfigurace řídicího systému. Jde o široce využívanou metodu, která však rozhodně není univerzálně použitelná. Druhým významem je zásah člověka při vznikající závadě v reálném čase. Tento druhý význam je možný a praktický, ale málokdy se implementuje. Oprava vznikajících závad ještě předtím, než se stane něco zlého, vyžaduje nové pracovní postupy, které jsou většině údržbových organizací cizí. Implementace schopností efektivní opravy ještě před dopadem na provoz může výrazně zvýšit ziskovost, bezpečnost a ekologické parametry s minimálními investicemi do fyzické infrastruktury.

Přehled překážek

Vzhledem k významným pobídkám a nízkým investičním nákladům na správu výrobních prostředků by se mohlo zdát, že tato technologie bude široce využívána. Skutečnost je však velmi odlišná. Podívejme se na tyto překážky a navrhněme určitá možná řešení. První překážkou je technologická bariéra. Dostupné nástroje pro správu výrobních aktiv byly tradičně neúplné, obtížně použitelné, špatně integrované (více překrývajících se nástrojů), rychle se vyvíjející a nedostatečně podporované dodavateli. Uživatelé často neměli potřebné technické zdroje pro překonání těchto překážek a integraci řešení, které je praktické a provozními organizacemi použitelné. Dobrou zprávou je to, že nástroje se zdokonalují a uživatelé prokázali, že je umějí efektivně využívat. Špatnou zprávou je, že efektivní využití nástrojů a technické dovednosti, potřebné pro jejich účinné nasazení, se vyskytují jen vzácně.

Druhým problémem u správy výrobních prostředků je vedení společnosti. Všechny technické problémy jsou řešitelné, pokud mají podporu vedení firmy. Nicméně podpora vedení není zaručena. Aby vedení podporovalo program udržitelné správy výrobních prostředků, musí z toho něco mít. Pokud je vedení odměňováno jen podle čtvrtletního obratu, údržbové aktivity se budou odkládat, až to způsobí neudržitelnost výrobního prostředku. Krátkodobý efekt odkládání údržby je často zanedbatelný. Dlouhodobý efekt neustálého odkládání je pro výrobní prostředek vždy špatný. Odměňování vedení za správu výrobních prostředků vyžaduje dobré ukazatele, dobré vykazování a efektivní audity.

Pro účinné odměňování musí existovat efektivní bodovací tabulka. Tato bodovací tabulka nemusí u mnoha provozů existovat.V případě, že chybí dobrý systém správy, se slabý výkon často považuje za technologický problém nebo za normální stav věcí. Kdo by měl na základě diagnostických informací podniknout kroky? Údržba? Požádat údržbáře, aby se podíval na nesrozumitelnou záplavu neprioritizovaných diagnostických dat a na jejich základě se rozhodl, co bude dělat, je ve většině organizací velmi obtížné, ne-li nemožné. Řádně implementované systémy mohou stanovit pořadí a priority, aby tato data byla pro technické a údržbové organizace užitečná.

Začněte včas

Implementace programu pro správu výrobních prostředků je projektem sama o sobě. Může být samostatným projektem u stávajícího závodu nebo doplněním nového budování či modernizace řídicího systému. Ve stávajícím závodě existuje u chytrých provozních zařízení spousta osiřelých dat, která nejsou připojena k inteligentnímu systému. Náklady na implementaci systémového nástroje ve stávajícím závodě mohou být problémem, který je však zvládnutelný. U nového budování jsou přidané náklady na nástroje pro správu výrobních prostředků téměř zanedbatelné. To je však jen otázka hardwaru. V každém případě musí být pracovní procesy, školení, ukazatele a procesy správy implementovány stejným způsobem. První fáze jakéhokoli projektu se označuje jako přípravný návrh (Front-End Design – FED), nebo podobným názvem, a je fází, kdy se vlastník rozhoduje, co chce dělat a jak to chce udělat.

Implementace správy výrobních prostředků vyžaduje plánování v této fázi projektu. Receptem na katastrofu je nakoupit určitý software pro správu výrobních prostředků, použít jej v jeho výchozím stavu pro uvádění do provozu a předat jej oddělení údržby jako nástroj pro odstraňování chyb. Jakmile projektoví pracovníci opustí závod a sadu nástrojů zanechají v tomto stavu, je nanejvýš pravděpodobné, že se již nikdy více nepoužije. Jednou z prvních aktivit programu správy aktiv je vypracování klasifikace kritického významu každého významného zařízení. Jde často o náročný proces, ale pokud pro to nemáte dobrý systém, vše bude hodnoceno jako kriticky významné. To je proto, že lidé vědí, že pokud něco nebude považováno za kriticky významné, nebude to opraveno. Musíte znát závažnost dopadu a pravděpodobnost problému, abyste mohli provést dobrou klasifikaci kritického významu.

Samozřejmě pokud se objeví skutečná výstraha zařízení, zajímá vás jen dopad, protože pravděpodobnost se rovná jedné. Právě k tomu došlo. Dopad je jediným faktorem, který vás v tu chvíli zajímá, a to nastaví konfiguraci priority výstrahy v závadě. Tuto informaci o kritické významnosti využijete během celého procesu návrhu, při implementaci dalších údržbových aktivit a při plánování. Ale mnoho lidí to neprovede ve fázi přípravného návrhu (FED) a často čekají, až bude systém vybudován, nainstalován a v provozu. Poté si říkají: „Teď potřebujeme údržbu, takže pojďme provést nějakou klasifikaci kritické významnosti.“ Chcete-li, aby byl projekt efektivní, musíte to provést ve fázi návrhu. Ve fázi přípravného návrhu musíte rovněž vyřešit svůj seznam dodavatelů.

Potřebujete kvalifikované dodavatele, ne jen otevřené nabídky. A ti, které si vyberete, musejí vypracovat spoustu šablon, protože inteligentní zařízení s diagnostickými funkcemi mají nespočet výchozích nastavení. Je zde spousta práce s databázemi, s níž je  nutno začít včas, abyste  mohli importovat  všechny tyto šablony přejít přímo k vašemu procesu návrhu a budování. Začnete-li dostatečně včas a budete-li pracovat systematicky, proces výstavby a spouštění závodu půjde rychleji a mnohem plynuleji. Během fáze návrhu a přejímacích zkoušek musíte v závodě provést budování a vytváření svých nástrojů a zaškolit své pracovníky. Budete chtít používat všechnu tuto diagnostiku během těchto fází, při instalaci, zprovozňování a kontrolách smyček. Obvykle se tento systém zaplatí již zde.Vaše investice se vrátila již v době spouštění závodu. 

Historie ukazuje, že ve většině závodů, kde jsme tento postup uplatnili, jsme dokázali odladit systém, spustit závod, zpětně zkontrolovat a ověřit vše, opravit chyby a poté jsme systém vypnuli a už jsme jej nikdy více nepoužili. I když se systém zaplatil již během výstavby a zprovozňování, vlastník závodu opomíjí velké přínosy během provozu závodu. Ignorování tohoto systému po zprovoznění závodu nemusí být normálním průběhem. Bohužel je skutečností, že technický a údržbový personál obecně nemá zdroje na vytvoření systému správy výrobních prostředků, pokud nebyl implementován projektovou organizací.

Krmení černé díry

Při diskusi o tomto tématu jsem uvedl, že většina diagnostických informací končí v „černé díře“. To často vyvolává překvapené pohledy. Nejde o nedostatek dostupných dat, ale o to, že nikdo zřejmě neví, co se shromážděnými daty dělat. Osiřelé diagnostické informace nejsou jediným problémem. Jde o nástroje a pracovní postupy. Není těžké připojit modemy ke kabelové síti s protokolem HART. Tyto kabely vedou do budovy a modemy můžete připojit k těmto kabelům levněji, než by stálo přidání bezdrátových komunikátorů s protokolem HART. Ale v tom problém nespočívá. Problémem je to, že jakmile data přivedete pod střechu, co bude dalším krokem? Jaký systém použijete pro správu dat, generování přehledů, výstrah a pro řádné zachování konfigurace stejně jako pro její aktuálnost?

Do budovy můžete nasměrovat tok dat, ale pokud s nimi nic neuděláte, jednoduše skončí v bitovém koši. Pokud skončíte tím, že nainstalujete bezdrátové adaptéry THUM, jen krmíte černou díru. Nejde o technický problém, jde o problém systému a managementu. Proto je tato diskuse tak složitá a náročná. Zavedení těchto pracovních procesů je klíčovým krokem při vytváření použitelného systému a dodavatelé systémů nejsou v tomto vždy nápomocní. Jejich nástroje nemusí být vhodné pro dané pracovní procesy uživatele. I když se situace zlepšuje, uživatelé si museli vypracovat nástroje systému správy výrobních prostředků a pracovní procesy sami, protože na trhu nedokázali najít to, co potřebovali.Někteří dodavatelé mají složité programy a pracovní procesy pro prediktivní postupy, kde provádějí optimalizovanou plánovanou údržbu na bázi historie, chybovosti, kritické významnosti a podobných parametrů, ale nenabízejí nic, co by využívalo diagnostiku jako pracovní proces.

Potřebujete pokrýt všechny systémové uzly, sítě a moduly, ale obvykle se systémy správy výrobních prostředků soustředí na provozní zařízení. Nemůžete jednoduše ignorovat uzly a sítě, protože spadají pod kolegy z oddělení IT. Potřebujeme spravovat celý výrobní prostředek jako jeden systém. Je důležité pochopit, že černá díra požírá nejen diagnostické informace, ale také konfigurace  zařízení. Přesnost konfigurací je křehkou záležitostí, pokud se o ně pečlivě nestaráme. Řešením je využívat celosystémovou databázi konfigurací, která je neustále udržována v synchronizaci s provozními zařízeními. Této úrovně přesnosti konfigurace lze dosáhnout u pečlivě integrovaných systémů, ale není možná u ručních přenosných konfiguračních nástrojů.

Správa priorit

Tradiční technologií pro správu priorit údržby je matice spolehlivosti. Provedli jsme posouzení rizika a určili jsme, že toto zařízení má střední až nízkou prioritu. Podíváme se na seznam úkolů, které máme udělat, a zhodnotíme, kolik kriticky významných věcí máme dnes na stole, a všechny záležitosti s nízkou prioritou se odloží, někdy i navždy. Opravdu všechny. Je možné, že nebudou řešeny ani při přestavbě systému, protože se nevejdou do rozpočtu. Proto se v záležitostech s nízkou prioritou hromadí závady. To je v pořádku, pokud však závad není příliš mnoho. Větší množství závad s nízkou prioritou může způsobit selhání systému ve větším  rozsahu, protože operátoři nedokážou říci, co se děje. Není dostatek měření. Není dostatek řídicích mechanismů. Nemůžete provozovat závod.

Selhání systému mají větší dopad než selhání zařízení s nízkou prioritou, ale posuzování zařízení individuálně může mít na systém dopady, které nejsou modelovány nebo řízeny jednoduchou rozhodovací maticí. Vyšetřování po velkém selhání nebo provozní katastrofě často ukáže, že zde bylo mnoho příznakůrostoucího problému, ale nikdo je nedokázal rozpoznat nebo neuměl správně interpretovat, co vidí. Diagnostika provozních zařízení se snažila upozorňovat na rostoucí problém, ale nikdo si nebyl schopen dát věci dohromady. Často jde o hromadění malých záležitostí, až překročí kritickou mez. Akumulace drobných problémů (s nízkou prioritou) je u dnešních provozních firem běžná. Podíváte-li se na analýzu katastrofy, uvidíte toto hromadění problémů.

Selhala zde jedna drobnost, selhala jiná drobnost a další maličkost a nikdo nezačal bít na poplach, protože šlo jen o malé věci. Po určité době se mnoho drobností shluklo do série a staly se velkou záležitostí. Pokud seřadíte všechny díry ve švýcarském sýru, vytvoří otvor skrz celé kolo. Jde o další selhání managementu. Jde také o technologickou nedostatečnost, protože nemáme způsob, jak modelovat hromadění závad. Když se podíváte na naše modely bezpečnostních systémů, vidíte jednotlivá selhání a model předpokládá, že funguje vše, kromě této jediné závady. V oblasti základního řízení provozu toto nemůžete předpokládat. Můžete se obecně domnívat, že v daném okamžiku existuje mnoho závad, které nebyly opraveny a které se postupně pomalu hromadí.Audity závodů často odhalí podobně zanedbaný stav. Obvykle existují závody, které jsou na hranici ztrátovosti, a jejich vlastníci se rozhodují, zda je nemají odstavit. Tyto závody můžete převrátit vzhůru nohama, ale v údržbě k tomu nedochází – provádí se jako projekt.

Dostat data na správné místo

Jakmile je zaveden vhodný systém sběru dat a pracujete na ustanovení vašich pracovních procesů, musíte určit, kam tok dat půjde. Tradiční otázkou je, zda půjde k údržbě, nebo k operátorům. Nejde o obtížný proces, pokud dodržujete několik jednoduchých zásad: Zašlete výstrahy operátorům i do údržby, pokud se vyžaduje okamžitý zásah operátora. Pro operátory tyto výstrahy znamenají, že musí řešit jednotlivé události, když přicházejí. Je dobré mít omezený počet výstrah, pro něž operátor dokáže v reálném čase provést určité zásahy. Z hlediska údržby se nechcete zabývat jednotlivými událostmi. Chcete protokolovat všechny maličkosti, k nimž dojde, a poté pomocí přehledů všechny tyto události seřadíte a interpretujete.

Zkoumáte historii a analyzujete, co se stalo jednou, co se stalo mnohokrát, jak vysoká byla priorita a jestli se to stalo u více zařízení. Z přehledů můžete vysledovat trendy, které by ušly pozornosti, pokud byste se zabývali jen jednotlivými událostmi. Jediný problém ve vašem vzduchovém systému může způsobit stovky událostí denně. Potřebujete formát přehledů, který umí dát vše dohromady a identifikovat společný zdroj problému. Je zjevné, že efektivní program správy výrobních prostředků využívající diagnostiku z inteligentních zařízení může být velice přínosný.

Kdy už je to hotovo?

Můžete to poznat opravdu snadno. Pokud pravidelně využíváte diagnostiku k tomu, abyste následně zjistili, jak došlo k selhání, když závod prodělal nečekaný výpadek, vaše práce ještě neskončila. Pokud máte velkou databázi zachráněných situací, kdy se diagnostika využila pro předcházení neplánovanému výpadku závodu, děláte to dobře.

Herman Storey je technický ředitel společnosti Herman Storey Consulting a často vystupuje s příspěvky na téma programů správy výrobních prostředků. Můžete jej kontaktovat na adrese herman.storey@live.com.

Autor: Herman Storey, Herman Storey Consulting