TPM – stratégia pre spoľahlivé a efektívne procesy

Preto musia rekonfigurovať podnikové procesy a hľadajú podpo­ru v informačných technológiách a expertných systémoch. Vzhľadom na to je potrebné účelné určenie stupňa centralizá­cie, decentralizácie riadenia údržby, alebo outsourcingu údržby, ktoré je výsledkom deľby práce a analýzy stupňa požadovanej služby výrobou. De­finovaním zodpovednosti za technický stav strojov a zariadení, právomo­ci pri hodnotení a motivácii pracovníkov výroby a údržby na výsledkoch, tzn. vyvážiť ekonomické a technické kritériá.

Na to, aby sa výrobný systém účinne uviedol do prevádzky a dlhodobo udržal na optimálnych nákladoch počas životného cyklu, je potrebné projektovať a plánovať činnosti údržby a jej zabezpečovanie a zaobsta­rať potrebné zdroje.

Ciele projektovania a plánovania činnosti údržby a zabezpečovania údržby sú:

• vyvinúť koncepciu údržby a doplniť požiadavky na údržbu a jej zabez­pečovanie do systémových požiadaviek,

• určiť účinok systému udržiavateľnosti návrhu vo forme požiadaviek na zabezpečovanie údržby a optimalizovať koncepciu údržby,

• definovať požiadavky na zabezpečovanie údržby a plán údržby,

• špecifikovať potrebné zdroje,

• rekonfigurovať údržbový systém vzhľadom na meniace sa výrobné podmienky.

Identifikácii požiadaviek na údržbu predchádzajú špecifické úlohy, kto­ré sú súčasťou analýzy zabezpečovania údržby pre projektovanie údržbo­vých systémov. Výber týchto úloh, ich rozsah a hĺbka pre určitú aplikáciu, sa budú meniť s potrebami a obmedzeniami programu.

Tieto úlohy možno rozdeliť do nasledujúcich všeobecných skupín:

• definícia systému využitia a zabezpečovania údržby,

• príprava a zhodnotenie alternatív zabezpečovania údržby,

• konfigurácia údržbového systému s ohľadom na požadované para­metre prevádzkovej spoľahlivosti a optimalizácia nákladov na dané výrobné podmienky.

POŽADOVANÉ PILIERE TPM

Podniky si začínajú uvedomovať, že výrobné procesy sú ovplyvňované po­žiadavkami zákazníkov, technológiou, strojovým parkom a prostredím, v ktorom sa priemyselný podnik nachádza. Z tohto dôvodu musia zlepšo­vať aj údržbové procesy postupnou implementáciou pilierov TPM.

Pre úplnosť informácií predkladám historický vývoj TPM:

• údržba po poruche (50. roky) (Breakdown Maintenance – BM),

• preventívna údržba (Preventive Maintenance – PM),

• korektívna údržba (Corrective Maintenance – CM),

• prevencia údržby (Maintenance Prevention – MP),

• inžinierstvo spoľahlivosti (Reliability Engineering – RE).

Tieto boli v 50. a 60. rokoch prinesené z USA. Pozmenením (zapojenie všetkých zamestnancov) vzniká v 70. rokoch:

• Totálne produktívna údržba (Total Productive Maintenance – TPM);

• Nezávisle od úrovne vyspelosti, na akej daná organizácia údržby fun­guje, je nutný postupný vývoj a implementácia pilierov TPM;

• „RCM (údržba orientovaná na spoľahlivosť) je nástrojom TPM (totál­ne produktívnej údržby).“

Na úspešnú implementáciu pilierov TPM je nutné zaviesť náležité po­stupy riadenia a štandardov do procesov údržby i výroby – základná fi­lozofia TPM:

HODNOTENIE CELKOVEJ EFEKTÍVNOSTI ZARIADENÍ

OEE = dostupnosť x výkonnosť x kvalita plus hodnotenie efektívnosti implementácie jednotlivých pilierov TPM a ich hodnotenie prostredníc­tvom ukazovateľov prevádzkovej spoľahlivosti strojov a zariadení, spôso­bilosti a stability procesov a strojov údržby, efektívnosti výrobných stro­jov a výrobného systému.

Sedem krokov pilierov:

– korektívna údržba,

– autonómna údržba,

• autonómna údržba v montáži,

– preventívna údržba na úrovni stroja,

• prediktívna údržba na úrovni ND,

– plánovaná údržba,

– manažment prevencie,

– bezpečnosť technických systémov,

– zručnosti pracovníkov obsluhy a údržby v starostlivosti o stroje a za­riadenia.

KATEGORIZÁCIA STROJOV A ZARIADENÍ

Pre správnu stratégiu projektovania údržby, ale najmä pre riadenie údržby po poruche (priority poradia opráv) a riadenie zásob náhradných dielov, je nutná znalosť kritickosti strojov a zariadení.

Analýza strojov a zariadení z hľadiska podielu ich prestojov na výrobných stratách, nákladoch na údržbu a opravy je základným kritériom pre vy­tvorenie ich kategorizácie. Kategorizácia strojov a zariadení by mala byť tímovou prácou pracovníkov viacerých odborných útvarov v organizácii, nielen tých, ktoré ho využívajú a zodpovedajú za jeho využitie a kvali­tu produkcie, ale aj tých, ktorí sú zodpovední za návrh technológie vý­roby, plánovanie investícií a tiež jeho servis. Výstupom tejto analýzy má byť rozdelenie všetkých strojov a zariadení podľa ich kritickosti do troch skupín, spravidla označovaných A, B a C.

Stupeň dôležitosti strojov a zariadení nemôže byť konštantný počas trva­nia napríklad celého života zariadenia. Tento sa mení a je závislý od via­cerých meniacich sa faktorov. Preto je potrebné pri kategorizácii strojov a zariadení tieto faktory zohľadniť.

Môžeme ich metodicky rozdeliť do troch úrovní:

a) Princíp dynamickosti. Dôležitosť strojov a zariadení môžeme meniť podľa:

– výrobných požiadaviek – kapacitná vyťaženosť zariadenia,

– technických a technologických požiadaviek – požadovaná pres­nosť výroby a kvalita výrobkov,

– skutočného technického stavu zariadenia – jeho pohotovosti, ná­kladov na opravy a údržbu.

b) Princíp adresnosti. Stupeň dôležitosti strojov a zariadení sa prideľuje konkrétnemu základnému prostriedku (stroju, alebo zariadeniu), kto­rý je jasne identifikovateľný výrobným alebo inventárnym číslom.

c) Princíp stupňovitosti. Stupeň dôležitosti – kategorizáciu je potrebné vykonať nielen na úrovni strojov a zariadení, ale aj na úrovni jednot­livých konštrukčných skupín pri zariadeniach, ktoré sú konštrukčne zložité alebo náročné; a na aký najnižší celok sa udržujú.

Kritériá pre určenie kritickosti strojov a zariadení môžu byť kvalitatívne (bodový systém) alebo kvantitatívne.

Pri kategorizácii strojov je potrebné za účelom znižovania nákladov na opravy a údržbu definovať kategorizáciu objektu až na konštrukčné sku­piny a popísať ich kritickosť (tab. 1).

HODNOTENIE CELKOVEJ EFEKTÍVNOSTI ZARIADENÍ

Celková efektívnosť zariadenia (CEZ) – Overall Equipment Effectiveness (OEE) je funkciou strát, ktoré sú spôsobené poruchami (prerušeniami), stratami výkonu vplyvom redukovanej rýchlosti a zoraďovacími časmi, ako aj nízkou kvalitou vyrábaných výrobkov. Maximalizáciu efektívnos­ti činnosti zariadení a minimalizáciu nákladov v priebehu ich životného cyklu je možné zabezpečiť elimináciou šiestich hlavných strát, ktoré pod­statne ovplyvňujú efektívnosť zariadení (obr. 1):

CEZ = A x E x Q,

kde:

A = súčiniteľ disponibility, E = súčiniteľ výkonnosti, Q = súčiniteľ kvality.

Prestoje (straty dostupnosti – A)

1. Poruchy vyplývajúce z chýb na zariadení;

2. Zoraďovanie a nastavovanie (výmena prípravku, nástroja a pod.);

Straty rýchlosti (straty výkonnosti – E)

3. Nečinnosť, beh naprázdno a malé prestávky (abnormálna činnosť sen­zorov, blokovanie v sklzoch a pod.);

4. Redukcia rýchlosti (nesúlad medzi navrhnutou a skutočnou rýchlos­ťou zariadení).

Chyby (straty kvality – Q)

5. Chyby v procesoch a opravy (nepodarky a nedostatky v kvalite, ktoré potrebujú opravu);

6. Redukcia času medzi štartom stroja a stabilnou prevádzkou.

Pre zvýšenie výkonnosti a produktivity výrobného podniku je potreb­né určiť celkovú efektívnosť prioritnej kategórie „A“ (strategických, úz­koprofilových strojov), určiť ciele a akčné plány pre jej zvýšenie, čo sa odzrkadlí na výsledkoch podniku najneskôr do šiestich mesiacov od za­čiatku zavádzania programu TPM.

TPM – STRATÉGIA PRE SPOĽAHLIVÉ A EFEKTÍVNE PROCESY

Stratégia riadenia údržby v organizáciách sa orientuje na údržbu plánova­nú (preventívnu údržbu), ale i na neplánovanú (údržbu po poruche) a tý­ka sa aj špecializovaných opravovní s líniovým charakterom riadenia plá­novanej údržby. Vychádza z programu preventívnej periodickej údržby a z výsledkov technickej diagnostiky (kontinuálne – on line monitoring alebo nespojitej periodickej), ktorá je východiskom pre diagnostickú pre­diktívnu údržbu. Riadenie procesov v špecializovaných opravovniach vy­chádza zo zásad platných pre riadenie výroby v strojárenských organizá­ciách. Riadenie údržby po poruche je s ohľadom na jej náhodilosť vždy náročnejší proces, charakterizujúci lokalizáciou poruchy, opravou a vý­stupnou kontrolou, ktorou sa overuje spôsobilosť výrobného zariadenia po realizácii výkonu údržby po poruche. Túto údržbu nie je možné pláno­vať, len po výskyte poruchy riadiť opravárenský úkon, definovať príčinu a navrhnúť nápravné opatrenie pre elimináciu jej opakovaného výskytu a následkov (FMECA). V prípade potreby zaradiť do preventívnej údržby.

Hlavná úloha projektovania stratégie údržby spočíva v zlepšení priepust­nosti systému a v znížení pravdepodobnosti zlyhania celého systému za­pojením obsluhy do starostlivosti o strojné zariadenie.

Navrhnutá politika pozostáva z nasledujúcich akcií:

• Preventívne opravy – vykonávajú sa na základe prognostiky, ktorá predpovedá možné zlyhanie výrobnej konfigurácie, jednotlivých stro­jov a zariadení rozdelením medzi pracovníkov obsluhy a údržby.

• Reaktívna oprava – oprava realizovaná na základe nečakaného zlyha­nia výrobných komponentov. Nepriaznivý stav daného rozmeru môže nastať v časovom intervale medzi preventívnymi opravami, ktorá má konštantný charakter.

• Rekonfigurácia – Podstata inicializácie spočíva v eliminácii vzniku ne­priaznivých stavov a v predĺžení životného cyklu výroby.

Princíp realizácie nápravných opatrení pre odstránenie potenciálnej chyby:

1. Vykonávať preventívnu opravu vtedy, keď sa časové využitie zariadení blíži perióde zlyhania (prognózovací model).

2. Počas vzniku náhodnej poruchy je potrebný okamžitý zásah, na za­bezpečenie plynulosti výrobných aktivít, definovanie príčiny a spôso­bu odhalenia. Informovať obsluhu o príznaku poruchy na základe kto­rého môže identifikovať už potencionálnu poruchu.

Projektovanie spoľahlivých a efektívnych procesov:

1. Definovanie požiadaviek na výrobný proces a výrobný systém.

2. Audit údržbových procesov a hodnotenie prevádzkovej spoľahlivosti strojov a nákladovosti procesov údržby.

3. Analýza poruchovosti na strojoch a zariadeniach z pohľadu počtu a nákladovosti.

4. Kategorizácia strojov a zariadení „A“, „B“, „C“.

5. Identifikácia a klasifikácia kritických prvkov strojov a zariadení stro­jov a náhradných dielov „A“, „B“, „C“, „Z“.

6. Identifikácia príčin a následkov kritickosti porúch – realizácia FMECA.

7. Výber metódy údržby pre každý konštrukčný prvok: údržba po poru­che, periodická údržba, prediktívna údržba, autonómna údržba, atď.

8. Analýza vzorov výskytu porúch a pravdepodobností porúch.

9. Zhodnotenie možnosti preventívnych metód údržby a definovanie in­tervalov výkonu – taktu údržby.

10. Určenie predpokladaného objemu údržbárskych výkonov pre pracov­níkov obsluhy a údržby.

11. Určenie prácnosti údržbárskych operácií na údržbu po poruche, pre­ventívnej, plánovanej údržby a prepočet kapacít pracovníkov údržby na výkon údržbových procesov.

12. Analýza a členenie nákladov na údržbu a rekonfigurácie údržbových systémov.

13. Definovanie požiadaviek na vykazovanie stavu rekonfigurácie údržby a návrhov nápravných opatrení.

14. Návrh systému organizácie a riadenia údržby na základe cieľov a defi­novaných odchýlok.

15. Monitoring rekonfigurovateľného systému údržby

Systémový výkon v rámci stratégie údržbových aktivít vykonávame cez hodnotiace činnosti

prostredníctvom nákladových funkcií, ktoré predstavujú hodnotu celkových nákladov na realizáciu nápravných opatrení. Prvá funkcia zahŕňa náklady na reaktívne opravy, preventívne opravy a prevádzkové náklady (N1 = Nro + Npo + Npr). Druhá funkcia pozostáva z nákladov na reaktívne opravy, preventívne opravy, prevádzkové a rekonfiguračné náklady (N2 = Nro + Npo + Npr + Nr).

Cieľom je vynaložiť najnižšie možné náklady, ktoré sú závislé na údržbových aktivitách.

Štruktúra nákladov na opravy je charakterizovaná nasledovne:

 Reaktívne opravy sa určia na základe počtu opráv vyskytujúcich sa počas časových periód.

Tieto opravy zahŕňajú zdrojové a mzdové náklady.

 Preventívne opravy majú podobnú štruktúru ako reaktívne náklady, odlišujú sa len v zmysle riadenia opráv. Opravy sú na rozdiel od reaktívnych opráv vykonávané prostredníctvom expertných odhadov.

 Prevádzkové náklady zohľadňujú predvolenú časovú periódu, ktorá je určená na základe

zvyšovania intenzity výskytu chýb a plánovanú produkciu do predvolenej periódy. Na základe daných aspektov sa určia nedostatky výrobných cieľov.

 Rekonfiguračné náklady podliehajú počtu rekonfiguračných fáz, ktoré bolo potrebné aktivovať počas predvolenej časovej periódy a časový interval transformácie. Daná perióda reprezentuje čas, ktorý je potrebný na transfer výrobných operácií na novú konfiguráciu údržby.

Otázky k stratégií pre spoľahlivé a efektívne procesy:

1. Je potrebné plánovanie údržby pre dosiahnutie harmonizácie výroby a údržby?

2. Je potrebná pre TPM excelentná údržba?

3. Akým spôsobom sa určujú činnosti autonómnej údržby pre operátora, zoraďovača?

4. Sú potrebné pre harmonizáciu výroby a údržby presné výpočty ukazovateľov podľa noriem, alebo sú dôležité trendy vývoja?

5. Je potrebné pri implementácií TPM realizovať ukážkové vzorové pracovisko a zariadenie/5S pracovisko, údržbárska dielňa; AÚ; PÚ; SMED s aplikáciou nástrojov 5 x prečo; FMECA; PM analýza; atď.?

6. Máte potrebu overiť si svoj stav TPM na vašom vzorovom pracovisku, alebo si myslíte že ste najlepší?

7. Rozhodujete sa medzi TPM a RCM, prečo?

Záver

Ako preukazujú súčasné požiadavky z praxe, je potrebné projektovať stratégiu údržbových systémov na princípe implementácie a integrácie TPM a nástrojov RCM, RBM, ktorá nám zabezpečí optimálnu prevádzkovú spoľahlivosť pri optimálnych nákladoch na údržbu a opravy. Cieľom TPM je vypracovanie programu údržby na základe požiadaviek hlavného výrobného procesu, technického stavu strojov a zariadení a ekonomických možností spoločnosti.

TEXT DOC. ING. MIROSLAV RAKYTA, PHD., KATEDRA PRIEMYSELNÉHO INŽINIERSTVA, STROJNÍCKA FAKULTA, ŽILINSKÁ UNIVERZITA FOTO ARCHÍV REDAKCIE

Lektoroval: doc. Ing. Vladimír Stuchlý, PhD.

Literatúra:

[1] Rakyta, M.: Údržba ako zdroj produktivity, GEORG, Žilina 2002, ISBN 80-968324-3-3

[2] Legát a kol.: Management a inženýrství údržby, Professional Publishing, 2013, ISBN 978- 80-7431-119-2

[3] Advanced planning system in small business, Bubeník, P. In: Interdisciplinary Integration of Science in Technology and Economy. Monograph: edited by Shalapko, J. and Zóltowski, B. - 646 p. Khmelnitsky National University, Ukraine, Jaremche 27 September 2013. – ISBN 978-617-70-94-07-3 p. 598-603