analiza przyczynowo-skutkowa awarii maszyn i charakterystyka

Transkrypt

ARCHIWUM ODLEWNICTWA
Rok 2005, Rocznik 5, Nr 17
Archives of Foundry
Year 2005, Volume 5, Book 17
PAN - Katowice PL ISSN 1642-5308
49/17
ANALIZA PRZYCZYNOWO-SKUTKOWA AWARII MASZYN
I CHARAKTERYSTYKA BAZY TPM_f v02
DO ANALIZY I KONTROLI REALIZACJI PROGRAMU TPM
W ODLEWNI PRECYZYJNEJ
B. PISAREK1
Katedra Systemów Produkcji, Politechnika Łódzka,
ul. Stefanowskiego 1/15, 90-924 Łódź
STRESZCZENIE
W pracy przedstawiono wykorzystanie ważonych diagramów Ishikawy i dia gramów Pareto do analizy przyczyn awarii maszyn i urządzeń oraz autorską bazę d anych TPM_f v02 opracowaną w MS Access służącą do analizy efektywności prac związanych z wdrażaniem programu TPM, jak i kontroli jego funkcjonowania
w przedsiębiorstwie. Baza ta może być wykorzystywana samodzielnie lub np. jako
moduł poszerzający możliwości systemów informatycznych typu MRP lub ERP (dla
małych i średnich przedsiębiorstw) umożliwiających obsługę sfery produkcyjnej
z wymianą danych z systemem Microsoft Access, Microsoft Excel i Microsoft
Project przez pliki tekstowe, różnego typu wydruki i zestawienia. Pozwala ona na
usprawnianie zarządzania działalnością przedsiębiorstwa nie tylko w zakresie całościowego produktywnego utrzymania ciągłości ruchu maszyn, urządzeń i oprzyrzą dowania, ale również planowania produkcji.
Key words: TPM, Ishikawa diagram, Pareto diagram, weight factors, MRP, ERP.
1.
WSTĘP
Głównym zadaniem programu całościowego produktywnego utrzymania ciągłości ruchu maszyn, urządzeń i oprzyrządowania (ang. Total Productive Maintenance –
TPM)
jest
minimalizacja
kosztów
zarządzania
utrzymaniem
ruchu
1
dr inż., [email protected]
405
w przedsiębiorstwie [16]. Jego realizacja umożliwia zredukować koszty: związane
z postojami nieprzewidzianymi (z powodu awarii), globalne inwestycji (w wyniku
wydłużenia cyklu życia roboczego sprzętu), jednostkowe wyrobu (poprzez pełniejsze
wykorzystanie maszyn) oraz zwiększenie stabilności procesu produkcyjnego (kontrola
procesu jest gwarancją jakości wyrobów). Wzrost konkurencji na rynku wymusza na
kierownictwu przedsiębiorstw podjęcie wzmożonych wysiłków w celu zwiększenia
zysków poprzez efektywniejsze wykorzystanie posiadanych przez firmę zasobów (materiałów, maszyn, ludzi) [7,8]. Zarządzanie wyposażeniem zgodnie z zasadami programu TPM wymaga realizacji szeregu działań prewencyjnych pod kątem powstawania
błędów jakościowych, awarii maszyn, przezbrojeń, rozruchu maszyn i ich mikropost ojów oraz regulacji, wymaga nauczenia się rozpoznawania i eliminowania przyczyn
jeszcze przed zaistnieniem awarii. Program ten wymaga przede wszystkim ciągłego
doskonalenia działań (szkolenia), opierającego się na współpracy pracowników Działu
Utrzymania Ruchu (UR) i Produkcji - technologów i operatorów maszyn i urządzeń.
Poprzez realizację programu TPM możliwym jest stworzenie dla operatorów znacznie
łatwiejszych i bezpieczniejszych warunków pracy.
Metoda TPM generuje szereg informacji w odniesieniu do maszyn, ludzi, wyrobów i ich jakości, czasu i oczywiście kosztów. Niezbędnym jest archiwizowanie komputerowe tych danych, gdyż są one podstawą do szeregu obliczeń realizowanych przez
systemy statystycznej kontroli procesu (SPC) opisujących proces produkcji [9]. Głó wnym narzędziem TPM określającym miarę efektywności wyposażenia technicznego jest
współczynnik OEE (ang. Overall Equipment Effectiveness) całkowitej efektywności
wyposażenia. Jest on uzależniony od trzech współczynników określających efekty wność pracy maszyny: dostępności, wykorzystania i jakości [15].
W celu poprawy wydajności urządzeń i prezentacji aktualnego stanu wdraża nia
programu TPM (Tablica TPM) stosuje się następujące techn iki [913]:
metoda pojedynczej części,
metoda SMED (ang. Single Minute Exchange of Die),
techniki niezawodności:
o diagram Ishikawy,
o analiza wg. drzewa usterek FTA (ang. Fault Tree Analysis),
o diagram Pareto,
o wykres radarowy,
o analiza przyczyn i skutków możliwych błędów FMEA
(ang. Failure Mode and Effect Analysis),
wgląd w błędy (metoda Poka-Yoke).
406
2.
ANALIZA PRACY I AWARII MASZYN W ODLEWNI PRECYZYJNEJ
2.1 Charakterystyka odlewni
Spółdzielnia Pracy "Armatura" powstała w Łodzi w 1949 roku. Jest to odlewnia
wykonująca odlewy precyzyjne, kolorowe i artystyczne, wykorzystująca techniki: o dlewania kokilowego, w formach piaskowych oraz wytapianych modeli woskowych.
Firma wdrożyła system zarządzania jakością spełniający wymagania ISO 9001: 2000
oraz system zarządzania środowiskiem ISO 14001:1996, natomiast nie wdrożyła jes zcze programu TPM.
Odlewnia precyzyjna w przedsiębiorstwie podzielona jest na wydziały zajmujące się
wykonywaniem woskowych modeli, nanoszeniem powłok, odlewaniem i oczyszcza niem odlewów.
Obecnie w zakładzie sprawa remontów i napraw podejmowana jest w momencie wyst ąpienia usterki (awarii). Nie istnieje samodzielna jednostka organizacyjna zajmująca się
konserwacją parku maszynowego. Naprawami, jak w większości odlewni, zajmują się
pracownicy obsługujący dane stanowisko przy współpracy osób posiadających odp owiednie uprawnienia.
2.2. Wybór stanowisk do TPM
Analizując pracę i powody przestojów dla maszyn, urządzeń i oprzyrządowania
znajdującego się w odlewni precyzyjnej przeprowadzono analizę związków przyczyn owo skutkowych typu 6M+E. Podstawowe kategorie przyczyn w tej meto dzie przedstawiono na rysunku 1.
MAN
CZŁOWIEK
MACHINE
M ASZYNA
MATERIAL
M ATERIAŁ
S KUTEK
METHOD
MANAGEM ENT MEASUREM ENT ENVIRONM ENT
M ETODA
ZARZĄDZANIE
POM IAR
OTOCZENIE
Rys. 1. Początkowy wykres przyczynowo-skutkowy typu 6M +E
Fig. 1. Initial cause-and-effect diagram 6M +E type
W celu przemyślenia i przedstawienia związków pomiędzy zidentyfikowanymi
skutkami, a ich potencjalnymi przyczynami opracowano ważone diagramy
Ishikawy. Na podstawie analiz całego wyposażenia odlewni precyzyjnej wytypo wano
stanowiska, dla których systemem TPM ma szczególne znaczenie:
modelarskie,
mieszalniki i fluidyzatory,
piec tunelowy,
piece indukcyjne,
generator podwyższający częstotliwość prądu,
wytrząsarka (młot pneumatyczny),
407
szlifierki,
oczyszczarki śrutowe,
piaskarki.
W tabeli 1 przedstawiono macierz ocen dla przyczyn pierwszego rzędu
w odniesieniu do awarii pieca indukcyjnego (topialnego). Zastosowano następującą
skalę ocen: 0; 0,25; 0,5; 0,75; 1. Ocena 0,75 oznacza trochę silniejszy wpływ, natomiast
ocena 0,25 trochę mniejszy wpływ.
Człowiek
Maszyna
Materiał
Metoda
Kierowanie
Pomiar
Otoczenie
(1 7)
n =/c(8)
waga
znormalizowana
Tabela 1. M acierz ocen dla przyczyn pierwszego rzędu – awaria pieca indukcyjnego
Table 1. M atrix of estimate for reasons of first order – failure of induction furnace
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Człowiek
x
0,5
1
0,5
1
1
0,5
4,5
0,222
Maszyna
0,75
x
1
1
0,5
1
0
4,25
0,210
Materiał
0
0,5
x
1
0,5
0,5
0
2,5
0,123
Metoda
0,5
0,5
0,5
x
0,5
1
0,5
4
0,198
Kierowanie
0,5
0,5
0,5
0,5
x
1
0
3
0,148
0
0,25
0,5
0,25
0
x
0
1
0,049
0,5
0,25
0,25
0
0
0
x
1
0,049
Pomiar
Otoczenie
c 20,25
1,000
Analizę wag względnych (odniesionych do danego poziomu) oraz bezwzględnych (odniesionych do przyczyny pierwszego rzędu) podprzyczyn dla przypadku
awarii pieca indukcyjnego przedstawiono w tabeli 2. Podprzyczyny ułożono malejąco
(pod względem wagi bezwzględnej).
Wykorzystując dane z tab. 2 analizę Pareto przedstawiono na rysunku 2. Podprzyczyny
od 16 generują do ok. 50% przypadków awarii pieca, kolejnych 8 podprzy czyn jest
źródłem kolejnych 30% jego awarii. Wykorzystując wartości h (różnicy pomiędzy
współrzędnymi krzywej Lorenza i współrzędnymi przekątnej diagramu Pareto) po dprzyczyny można podzielić na dwie grupy: grupa A – (110) podprzyczyny ważne,
grupa B – (1125) podprzyczyny mniej ważne. Granicę rozdziału podprzyczyn przyjęto
dla h=max (h=0,316 tab. 2).
Ważony diagram Ishikawy przedstawiono na rysunku 3. Wagi głównych przyczyn zap isane są w owalnych polach, natomiast wagi podprzyczyn w okrągłych. Przy czym górna
część pola wag podprzyczyn zawiera wagę względną, a dolna wagę bezwzględną.
408
Tabela 2. Analiza wag względnych oraz bezwzględnych podprzyczyn w odniesieniu do awarii
pieca indukcyjnego
Table 2. Analysis of relative and absolute weight factors of second level causes witch reference
to failure of induction furnace
Waga
Waga
Waga
Lp Przyczyna Podprzyczyna
względna bezwzględna skumulowana h
temp. izoterm. wytrzymania
1. M etoda
0,667
0,132
0,132
0,132
stopu
2. Zarządzanie ilość wytopów
0,667
0,099
0,230
0,189
doświadczenie w prowa3. Człowiek
0,364
0,081
0,311
0,228
dzeniu pieca
czas izoterm. wytrzym.
4. M etoda
0,333
0,066
0,377
0,252
stopu
5. M ateriał
skład chemiczny stopu
0,500
0,062
0,439
0,272
6. M ateriał
ilość metalu w piecu
0,500
0,062
0,501
0,292
doświadczenie w wymu7. Człowiek
0,227
0,051
0,551
0,301
rowywaniu pieca
częstość zmian gatunku
8. Zarządzanie
0,333
0,049
0,600
0,309
stopów
9. M aszyna
system chłodzenia
0,216
0,045
0,646
0,312
10. M aszyna
układ zasilania w en. elektr.
0,216
0,045
0,691
0,316
11. Człowiek
kontrola stanu wymurówki
0,182
0,040
0,732
0,315
12. M aszyna
wymurówka
0,189
0,040
0,771
0,313
13. M aszyna
korona pieca
0,162
0,034
0,805
0,305
14. Otoczenie
zapylenie
0,625
0,031
0,836
0,295
15. Człowiek
sposób załadunku
0,136
0,030
0,867
0,283
16. M aszyna
stan mechan. siłowników
0,108
0,023
0,889
0,264
17. M aszyna
uszczelnienie tłoczysk
0,108
0,023
0,912
0,245
18. Pomiar
0,409
0,020
0,932
0,224
temperatura [C]
19. Człowiek
obliczanie namiaru
0,091
0,020
0,952
0,202
20. Pomiar
0,318
0,016
0,968
0,176
cos 
21. Pomiar
napięcie [V]
0,136
0,007
0,975
0,141
22. Pomiar
natężenie [A]
0,136
0,007
0,981
0,106
23. Otoczenie
0,125
0,006
0,988
0,071
temperatura otocz. [C]
24. Otoczenie
wilgotność powietrza [%]
0,125
0,006
0,994
0,035
25. Otoczenie
ruch powietrza [m/s]
0,125
0,006
1,000
0,000
409
Rys. 2. Diagram Pareto do analizy przyczyn awarii pieca indukcyjnego
Fig. 2. Diagram Pareto for analysis of causes of failure of induction furnace
3.
BAZA DANYCH TPM_f v02
W celu analizy efektywności prac związanych z wdrażaniem programu TPM, jak
i kontroli jego funkcjonowania w przedsiębiorstwie opracowano w Microsoft
Access autorską bazę TPM_f v.02. Na rysunkach 4 i 5 przedstawiono przykładowe
zrzuty ekranu opracowanej bazy. Wykorzystując zaprojektowane tabele, formularze i
raporty baza TPM_f v.02 umożliwia:
rejestr:
o wydziałów,
o obiektów (maszyn, urządzeń, oprzyrządowania),
o części zamiennych,
o materiałów eksploatacyjnych,
o dostawców (części zamiennych i materiałów eksploatacyjnych,
o dziennej produkcji,
410
Rys. 3. Ważony diagram Ishikawy
Fig. 3. Ishikawa diagram with weight factors
411
Rys. 4. Zrzuty ekranu bazy TPM _f v.02 – dane o dziennej produkcji
Fig. 4. TPM _f v.02 database print screens – daily production data
412
Rys. 5. Zrzuty ekranu bazy TPM _f v.02 – raport OEE dla maszyny
Fig. 5. TPM _f v.02 database print screens – OEE report for machine
413
-
administrację:
o dokumentacji technicznej (wyrobów i oprzyrządowania),
o dokumentacji techniczno-ruchowej (DTR)
o pracowników (produkcyjnych i działu UR),
o zgłoszonych awarii,
analizę Pareto (ważone przyczyny i podprzyczyny awarii),
śledzenie ekonomiczne działalności UR (koszty: wielkość, miejsce powstawania, rodzaje),
planowanie remontów, przeglądów i konserwacji,
raportowanie (dla: pojedynczej maszyny, wydziału, globalnie – dla całego
przedsiębiorstwa):
o współczynnik całkowitej efektywności wyposażenia (OEE),
o współczynnik dostępności (Wd),
o współczynnik wykorzystania (Ww),
o współczynnik jakości (Wj),
o koszty.
Baza TPM_f v.02 jest przystosowana do obsługi małych i średnich przedsię biorstw.
4.
WNIOSKI
Z omawionych zagadnień wynikają następujące wnioski:
1. W zakresie idei wprowadzenia wag dla przyczyn awarii maszyn i urządzeń:
- wprowadzenie wag poszczególnych przyczyn i podprzyczyn pozwala na bardziej precyzyjną analizę przyczyn awarii maszyn i urządzeń (skutków),
- analiza Pareto umożliwia identyfikację kluczowych – najistotniejszych przyczyn awarii wyposażenia.
2. W odniesieniu do opracowanej bazy danych:
- baza danych TPM_f v.02 umożliwia wprowadzenia idei TPM oraz bieżącą
kontrolę postępów podczas wdrażania programu TPM w pełnym zakresie,
- na podstawie zapisanych w bazie danych oraz wygenerowanych wykresów
OEE możliwe jest dokładne porównanie otrzymanych wyników z wcześniejszymi rezultatami przed wprowadzonymi modyfikacjami w zakresie TPM,
- baza danych TPM_f v.02 może być wykorzystywana s amodzielnie lub np.
jako moduł poszerzający możliwości systemów informatycznych typu MRP
lub ERP (dla małych i średnich przedsiębiorstw) umożliwiających obsługę
sfery produkcyjnej z wymianą danych z systemem Microsoft Access,
Microsoft Excel i Microsoft Project przez pliki tekstowe, różnego typu wydruki i zestawienia.
414
3. W aspekcie odlewni:
- elementem ułatwiającym wprowadzenie programu TPM w odlewni jest fakt
bezpośredniego udziału pracowników produkcyjnych w remontach, przeglądach i konserwacji maszyn i urządzeń, które obsługują,
- wdrożenie programu TPM przyniosło by firmie wymierne korzyści poprzez:
likwidację opóźnień ze względu na dostępność maszyn, zmniejszenie kos ztów związanych z zakresem remontów oraz zwiększenie bezpieczeństwa
pracy.
LITERATURA
[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
[8]
Downarowicz O.: System eksploatacji. Zarządzanie zasobami techniki,
Wydawnictwo ITE, Politechnika Gdańska, (2003).
Elliot B.R., Hill G.: Total Productive Maintenance - Is it time to move on?, Logistics Solutions, Vol.1, issue 3, (1999).
Utrzymanie ruchu [dokument elektroniczny] – Dokument tekstowy – Tryb dostępu:
http://www.utrzymanieruchu.pl/poradnik_dla_menadzerow.php4?art =42.
Współczynnik całkowitej efektywności parku maszynowego – OEE [dokument
elektroniczny] – Dokument tekstowy – Tryb dostępu: http://www.oeetoolkit.nl/.
Lean Manufacturing [dokument elektroniczny] – Plik pdf – Tryb dostępu:
http://www.lean.info.pl/pdf/TOTAL_PRODUCTIVE_MAINTENANCE.pdf
TPM Total Productive Maintenance ou Maintenance Productive Totale
[dokument
elektroniczny]
Plik
tekstowy
Tryb
dostępu:
http://membres.lycos.fr/hconline/maintenance/tpm_us.htm
SYSKLASS Techniczne Przygotowanie Produkcji [dokument elektroniczny]
- Plik tekstowy - Tryb dostępu: http://www.sysklass.pl/
Pisarek B.: Możliwości zastosowania systemu „SYSKLASS” w procesie technicznego przygotowania produkcji jednostkowej i małoseryjnej odlewów – zarządzanie produkcją, Archiwum Odlewnictwa, PAN, s. 249-260, Rocznik 4, Nr 12 ,
(2004).
[9]
[10]
[11]
[12]
[13]
Dietrich E., Schulze A.: Metody statystyczne w kwalifikacji środków pomiarowych maszyn i procesów produkcyjnych. Notika Systems, Warszawa (2000).
Gwiazda A.: Koncepcja ważonego wykresu Ishikawy. Wyd. SIGMA-NOT,
Problemy jakości, kwiecień, Warszawa (2005).
FMEA - Failure Mode and Effect Analysis – FMEA Information Centre: Index
[dokument
elektroniczny]
Plik
tekstowy
Tryb
dostępu:
http://www.fmeainfocentre.com/
Single Minute Exchange of Die [dokument elektroniczny] - Plik tekstowy
- Tryb dostępu: http://www.geocities.com/parthadeb/smed.html
Poka-Yoke (Mistake Proofing) [dokument elektroniczny] - Plik tekstowy
- Tryb dostępu: http://www.isixsigma.com/tt/poka_yoke/
415
CAUSE–AND-EFFECT ANALYSIS OF FAILURE OF MACHINES
AND CHARACTERIS TIC OF TPM_f v02 DATABASE
FOR ANALYS IS IN PRECIS ION FOUNDRY AND CONTROL
OF REALIZATION OF PROGRAM TPM
SUMMARY
It present use of Ishikawa diagrams and Pareto diagrams for analysis of causes of
failures of machines and TPM_f v02 database with copyright elaborated with use
Microsoft Access. This database is as for analysis of efficiency of work related with
accustoming TPM program and in enterprise control of function. It can be taken a dvantage independently or as unit widen capability computerized information systems
type MRP or in enterprise ERP enabled service of productive sphere for small and medium enterprises with data exchange with Microsoft Access, Microsoft Excel and M icrosoft Project system by text files, printouts and listings. TPM_f v02 database allows
improvement of management in range activity of enterprise not only TPM, but planning
of production also.
Recenzował: prof. dr hab. inż. Roman Wrona
416

analiza przyczynowo-skutkowa awarii maszyn i charakterystyka

Transkrypt

Podobne dokumenty

POLITECHNIKA ŚLĄSKA