Предиктивное обслуживание оборудования: что это и с чего начать

Ремонтная служба работает по одной из четырёх логик: чинить после отказа, менять по календарю или наработке, менять при превышении порога и менять по прогнозу. Предиктивное обслуживание относится к последней логике и опирается на тренд: решение принимают по скорости, с которой цифра замера приближается к пределу.

Предиктивное обслуживание добавляет прогноз к ремонту по состоянию

ГОСТ 18322-2016 различает техническое обслуживание с периодическим и с непрерывным контролем и ремонт по техническому состоянию, при котором контроль ведут с заданной в документации периодичностью. Предиктивная стратегия использует те же замеры, но отвечает на дополнительный вопрос: когда признак дойдёт до предела. Методику прогноза описывает ГОСТ Р ИСО 13381-1-2016, а построение программы контроля состояния в целом ГОСТ Р ИСО 17359-2015.

Выбор стратегии для всего парка опирается на общие понятия системы ТОиР, а переход к прогнозу удобнее начинать с отдельных машин.

Интервал P-F задаёт частоту контроля

Точка P на кривой состояния означает момент, когда дефект впервые виден выбранным методом. Точка F означает функциональный отказ. Время между ними называют интервалом P-F. Практическое правило надёжностного обслуживания: проверять не реже, чем раз в половину интервала P-F, иначе замер может проскочить окно; так правило сформулировано в описании кривой P-F.

Пример: износ подшипника качения насоса виден по вибрации примерно за 6 недель до отказа, по нагреву корпуса только за несколько дней, по шуму на слух за сутки. Значит, обходный замер вибрации раз в 3 недели успевает, а обход с пирометром раз в неделю нет: к моменту нагрева запаса уже не остаётся. Цифры здесь условные; для своей машины интервал P-F оценивают по истории отказов и укорачивают при перегрузке и плохой смазке.

Пилот начинают с пяти–десяти критичных машин

Список машин ранжируют по последствиям отказа: остановка линии, безопасность, стоимость ремонта, срок поставки запчастей. В пилот берут 5–10 позиций из верхней части списка, где отказ дорог и дефект развивается достаточно медленно, чтобы его поймать. Типичные кандидаты: насосы без резерва, вентиляторы дымоудаления, редукторы конвейеров, компрессоры. Для насосного парка полезно заодно свести, какие уплотнения стоят на каждой машине и как часто их меняли: такой разбор делают в рамках аудита уплотнений, и он даёт готовый список деталей для пилота.

Для каждой машины записывают, как она отказывает: подшипник, уплотнение вала, муфта, рабочее колесо, обмотка. По каждому виду отказа выбирают метод, которым его видно раньше, и интервал. Это короткая таблица на одну страницу, а не многотомный анализ. Если по вибрации машина хорошо видна, база и пороги ставятся по правилам, принятым в вибродиагностике.

Порядок запуска укладывается в семь шагов

1. Список машин по последствиям отказа, в пилот 5–10 позиций.
2. Виды отказа каждой машины и признак, по которому их видно.
3. Метод и интервал контроля, не больше половины P-F.
4. Базовый замер после ремонта и пороги предупреждения и аварии.
5. Сбор замеров в одних точках и на одном режиме, тренд.
6. Прогноз даты и заявка на детали и работу к этой дате.
7. Разбор снятых деталей и поправка интервала и порогов.

Шаги 4 и 7 чаще всего пропускают. Без базового замера тренд не с чем сравнить, а без разбора снятой детали прогноз не учится: если подшипник сняли с ещё приемлемым износом, порог можно поднять, если уплотнение отказало раньше прогноза, интервал укорачивают.

Прогноз считают по тренду признака

Простейшая модель: линейная или экспоненциальная экстраполяция тренда до порога. Пример: виброскорость на опоре насоса за последние 8 недель выросла с 2,2 до 3,0 мм/с, то есть на 0,1 мм/с в неделю, порог остановки выбран 4,5 мм/с. При линейном росте до порога около 15 недель. Дефекты подшипников в конце обычно ускоряются, поэтому ремонт ставят на ранний край: через 6–8 недель, к ближайшей плановой остановке.

Ошибка прогноза растёт, когда меняется режим: другой продукт, другая производительность, ночная работа с частичной нагрузкой. Поэтому вместе с замером записывают режим, а точки, снятые не в рабочем режиме, в тренд не берут. Модели машинного обучения полезны, когда однотипных машин десятки и история измеряется годами; на пилоте хватает таблицы и графика.

К прогнозной дате нужна деталь на складе

Прогноз даёт окно в несколько недель, и за это время нужно получить детали. Подшипники стандартных серий обычно есть у поставщиков. Уплотнения вала, прокладки корпуса, манжеты и полимерные втулки к импортному или старому оборудованию часто приходится изготавливать, и тут выигрывает тот, у кого на деталь уже есть чертёж и записан материал.

Карточка детали связывает прогноз с заявкой

Для каждой детали, которую меняют по прогнозу, ведут карточку: чертёж или эскиз с ревизией, материал и твёрдость, размеры посадочного места, среда и температура, история партий и фактическая наработка каждой снятой детали. Из этой истории получается средний интервал расхода, а он вместе с прогнозом по машине даёт дату следующей заявки. Как устроен общий справочник таких карточек на заводе, показано в описании каталога РТИ предприятия.

У изготовителя деталь после первого заказа получает артикул вида P-000123, и повторный заказ идёт по нему без повторного согласования размеров. Для машин пилота это значит, что заявку можно отправить сразу после прогноза, а не после разборки, когда деталь уже нужна.

Чем предиктивное обслуживание отличается от планово-предупредительного ремонта?

Предиктивное обслуживание назначает ремонт конкретной машины по прогнозу, построенному на её замерах, а планово-предупредительный ремонт назначает его по календарю или наработке, одинаково для всех однотипных машин. ППР меняет детали с запасом и иногда слишком рано, зато не требует контроля. Прогноз сокращает лишние замены и внезапные отказы, но работает только там, где дефект виден заранее и замеры ведут регулярно.

С чего начать внедрение предиктивного обслуживания на заводе?

Внедрение предиктивного обслуживания начинают со списка из 5–10 машин, чей отказ останавливает производство, и с одного метода контроля, обычно вибрации. Для каждой машины снимают базовый замер после ремонта, задают пороги и интервал не больше половины P-F, ведут тренд в таблице. Через 6–12 месяцев сравнивают число внезапных отказов и замен до и после, затем расширяют список.

Результат пилота меряют отказами и простоем

Через полгода–год сравнивают с предыдущим периодом три цифры: число внезапных отказов машин пилота, часы незапланированного простоя и число деталей, снятых в хорошем состоянии. Если внезапных отказов стало меньше, а снятых исправных деталей не больше, стратегия работает. Средняя наработка на отказ по машинам пилота даёт тот же ответ в одном числе.

Неудачный пилот обычно выглядит так: замеры есть, но решения по ним не принимают, потому что нет ни порогов, ни ответственного, ни деталей к дате ремонта. Поэтому до начала замеров назначают, кто смотрит тренд, кто подаёт заявку и в какой срок изготовитель уплотнений или поставщик подшипников успевает поставить деталь. Для изготавливаемых деталей этот срок фиксируют в КП: от 1 рабочего дня в зависимости от сложности, а при новой пресс-форме срок называют отдельно.