Управление ремонтами и надежностью оборудования

История развития ТОиР

Техническое обслуживание и ремонт оборудования (ТОиР) как область деятельности за последние полвека изменилась весьма существенно. Начиная с 1930-х годов можно выделить три периода в развитии технического обслуживания.
Первый период. Охватывает время до Второй Мировой войны. Большая часть оборудования была несложной и спроектированной с определенным запасом прочности, что делало его надежным и легко ремонтируемым. В результате не было необходимости в систематическом обслуживании, кроме рутинных чистки и смазки. В этой связи при эксплуатации оборудования преобладал подход «сломается — починим», известный также как «ремонт после отказа» (Run-to-Failure — RTF).

Второй период. Вторая мировая война привела к увеличению механизации производства и к 1950-м количество и сложность машин существенно выросло и производство стало зависеть от них. Это привело к тому, что отказы оборудования могут и должны предупреждены. Так появилась концепция планово-предупредительного технического обслуживания.
Третий период. С 1970-х годов процесс изменений в промышленности еще более ускоряется. Затраты на ТОиР растут по сравнению с другими составляющими эксплуатационных расходов, простои вследствие отказов оборудования влияют на их эффективность. Оборудование становится все более технологичным и сложным, увеличивается автоматизация, что означает увеличение количество отказов, влияющих на стандарты производительности и безопасности. Безотказность и готовность оборудования становятся ключевыми вопросами во многих секторах экономики, в т.ч. в электроэнергетике.

Исследования механизмов отказа в течение третьего периода показали, что далеко не всегда вероятность отказа оборудования зависит от срока его эксплуатации. Была установлено, что только от 8% до 23% отказов соответствует представлению о том, что интенсивность отказов растет с наработкой оборудования и эти отказы свойственны относительно простым объектам. Между вероятностью отказа технически сложных объектов и сроком их эксплуатации взаимосвязи практически нет. А это от 77% до 92% отказов.
Данные исследования были проведены в 1968 году в американской авиакомпании United Airlines (UAL), затем в 1973 году в Швеции (Bromberg), и затем в 1982 году в военно-морском флоте США. Результаты опубликованы в работах [17, c. 45] и [18, c. 3–15].
Таким образом, для 77–92% отказов бессмысленно определять момент предупредительного ТОиР по величине наработки и в данном случае необходимо опираться не на наработку, а на фактическое техническое состояние оборудования и в 1960-х годах были разработаны теоретические основы практике обслуживанию по техническому состоянию (Condition-Based Maintenance — CBM).

Не сразу и не всегда удается реализовать обслуживание по техническому состоянию. Причина — необходимость в системах диагностики, которые позволяли бы измерять и контролировать массу технических параметров оборудования для обслуживания по техническому состоянию, а также в значительных ресурсах, которые требуются для определения характеристик надежности оборудования и соответственно расчета оптимальных межремонтных периодов.
На этой основе возник новый подход, или новая стратегия проведения ТОиР — обслуживание, ориентированное на надежность (Reliability Centered Maintenance — RCM) [21].

Для стандартизации методов и процедур RCM в августе 1999 года был выпущен стандарт SAE JA1011 Evaluation Criteria for Reliability-Centered Maintenance (RCM) Processes, переизданный в 2009 году. Кроме того, в январе 2002 года опубликовано руководство SAE JA1012 A Guide to the Reliability-Centered Maintenance (RCM) Standard по практическим аспектам применения методологии RCM, переизданное в 2011 году. Методология RCM продолжает развиваться в разных отраслях техники. В 2013 году был издан ГОСТ Р 27.606-2013 «Надежность в технике. Управление надежностью. Техническое обслуживание, ориентированное на безотказность», который содержит руководство по выработке политики управления надежностью оборудования с использованием методологии RCM.

Методология FMEA (Failure Mode and Effects Analysis — Анализ видов и последствий отказов) предоставляет упрощенную, основанную на анализе оборудования альтернативу более емкому подходу RCM. Анализ направлен на разработку приоритетных направлений для корректирующих действий на основе оценки рисков.

Использование методологии FMEA/FMECA позволяет обосновать, оценить достаточность и эффективность применяемых решений по совершенствованию системы технического обслуживания и ремонта объекта. Анализ помогает определить, надежна ли система с точки зрения гарантии своевременного предупреждения об отказах, а также в части обеспечения безопасности, экологичности и эффективности использования активов.

Проведение анализа FMEA призвано выявить возможные виды отказов составных частей и оборудования в целом, их причины, механизмы и условия возникновения и развития. Применение методологии также позволяет определять возможные неблагоприятные последствия возникновения отказов, оценивать степень их критичности, а также выделять критичные технологические процессы.

Решение на основе методологии FMEА включает некоторые из шагов процесса RCM, но предлагает команде аналитиков ответить на вопросы, связанные с оборудованием и оценкой рисков:

• Какие виды отказов оборудования возможны?
• Что происходит при наступлении каждого отказа?
• На что влияет наступление каждого отказа?
• Что необходимо сделать для прогнозирования или предотвращения каждого из отказов?
• Что необходимо сделать, если отказ невозможно предотвратить?

Ответы на эти вопросы позволят инженерам по надежности определить отказы и их влияние на единицы оборудования, а затем разработать рекомендации по мероприятиям, которые позволят предотвратить отказы.
В отличие от анализа RCM, основной задачей которого является предотвращение функциональных отказов, методика FMEA упрощает определение и предотвращение большинства критичных видов отказа, определенных для оборудования.

Основной целью методики RBI (Risk Based Inspection – Инспекции на основе фактора риска) является эффективное управление рисками, связанными с потерей оборудованием механической целостности, за счет оптимального использования ресурсов. Как правило, RBI предусматривает распределение ресурсов инспектирования и технического обслуживания между объектами с высоким риском отказа, благодаря чему удается вывести совокупный риск на приемлемый для владельца уровень. Принятие решений с учетом анализа рисков может приводить как к увеличению, так и снижению частоты инспекций.

В ходе RBI-анализа производится описание компонентов оборудования, подверженных различным механизмам деградации, а также обработка проектных и технологических данных. В рамках подхода RBI проводится оценка риска потери механической целостности вследствие действия каждого механизма деградации, при этом учитываются технические параметры и условия технологического процесса.

В рамках инспектирования на основе фактора риска при определении величины риска ведется учет как вероятности, так и последствий отказа, что представляет особую ценность методологии RBI в сравнении с другими методами анализа видов и последствий отказов.