RCM, или Техобслуживание, ориентированное на надежность: принципы и механизм применения

Статья из архива альманаха «Управление производством».

Среди различных практик технического обслуживания оборудования одной из самых эффективных является RCM – подход, который отказывается от формальной профилактики и ремонта по требованию и ставит во главу угла функциональность, комплексный подход и надежность критичных для деятельности предприятия производственных и технологических процессов. В чем заключаются особенности и преимущества техобслуживания, направленного на обеспечение надежности оборудования?

Кроме портала, мы предлагаем вам и альманах «Управление производством». Все самое интересное и уникальное мы публикуем именно в нем. 300+ мощных кейсов, готовых к использованию чек-листов и других полезных материалов ждут вас в полном комплекте номеров. Оформляйте подписку и получайте самое лучшее!

Что такое RCM?

RCM (Reliability Centered Maintenance), или Техническое обслуживание, направленное на обеспечение надежности оборудования, – современный подход к организации ТОиР, ориентированный на определение оптимального набора действий, позволяющего добиться максимальной надежности работы оборудования в контексте конкретного производства. Ключевое отличие подхода состоит в идее, согласно которой целью обслуживания оборудования должно являться не поддержание единицы оборудования в безупречном состоянии (согласно предписаниям ее производителя), а обеспечение надежности критичных для деятельности предприятия производственных и технологических процессов и всей производственной системы.

RCM подразумевает выбор наиболее эффективного подхода к техническому обслуживанию, формирование политики предупреждения отказов, нацеленной на обеспечение требований надежности и безопасности при эксплуатации оборудования.

В концепции RCM в разной степени задействованы методы профилактического обслуживания, диагностического обслуживания, контроля в режиме реального времени, эксплуатации до отказа (также известной как реактивное обслуживание) и проактивного обслуживания. Такое разнообразие методов позволяет повысить шансы на то, что оборудование или компонент будут функционировать надлежащим образом в течение планового срока эксплуатации при минимальном объеме ремонтно-технических работ. Главной задачей концепции является обеспечение заданной функциональности предприятия на необходимом уровне надежности и доступности оборудования при наименьших затратах. RCM предполагает принятие решений о проведении ремонтно-технических работ на основании потребности в них и с учетом технической и экономической ситуации.

Ключевыми понятиями в рамках RCM являются: отказ, функциональный отказ и последствия отказа. В широком смысле под отказом понимают неудовлетворительное состояние оборудования. RCM, однако, предполагает взгляд на природу отказа не только с точки зрения оборудования, но и с точки зрения системы в целом. Оборудование может функционировать (например, система отопления, вентиляции и кондиционирования), но если его производительность ниже требуемой, то мы имеем дело с отказом. С другой стороны, релейная защита в энергосистеме может отказать, но, если питание цепи не нарушено, функциональность системы остается без изменений. То есть определение отказа зависит от функциональности элемента или системы и сферы, в которой они используются.

Под функциональным отказом понимают такое состояние элемента или системы, при котором они не соответствуют установленным стандартам. Полная потеря функциональности является функциональным отказом; однако, как в вышеприведенном примере с системой отопления, вентиляции и кондиционирования, если производительность системы ниже требуемой, мы тоже имеем дело с функциональным отказом, хотя фактически система продолжает работать. 

Последствия отказов определяют приоритетность операций технического обслуживания и ремонта или изменения конструкции в целях предотвращения отказа. Если отказ элемента не влечет каких-либо последствий для системы или влечет минимальные, требуется незначительный ремонт или профилактическое обслуживание. Если же отказ элемента может привести к значительным финансовым потерям, травматизму персонала или нанесению ущерба окружающей среде, то требуется максимально тщательное техническое обслуживание или значительное изменение конструкции.

Основными принципами RCM являются:
1. Ориентация на функциональность. RCM стремится сохранить полную функциональность системы или оборудования, а не только эксплуатационную пригодность. Оборудование или система должны не просто быть в исправном состоянии с технической точки зрения, но и работать в оптимальном режиме с учетом задач, графика производства, затрат. К примеру, наличие запасного оборудования сверх требований производства повышает функциональную надежность, но увеличивает затраты на обслуживание. 

2. RCM системно-ориентировано. В его рамках техническое обслуживание рассматривается с позиции поддержания функциональности всей системы, а не отдельных ее компонентов. Если отказ отдельного элемента (оборудования) не нарушит функциональность системы, допустима его эксплуатация до отказа. В то же время критически важное для стабильности системы или безопасности людей оборудование должно проходить регулярное и тщательное обслуживание вне зависимости от затратности этого решения.

3. RCM ориентировано на надежность. Оно рассматривает вероятность отказов с точки зрения статистики, учитывая связь между возникающими отказами и сроком эксплуатации оборудования. Не стоит фокусироваться исключительно на проценте отклонений; RCM позволяет рассчитать условную вероятность отказа на разных стадиях жизненного цикла оборудования (вероятность отказа в заданный временной интервал эксплуатации).

4. RCM признает ограничения по дизайну. Основной задачей в рамках RCM является повышение и поддержание надежности оборудования, но нередко выбор подходов для повышения надежности ограничен особенностями конструкции. Этот фактор также необходимо учитывать при разработке модели технического обслуживания. Впрочем, предоставляя результаты RCM-анализа производителям оборудования, можно добиться изменения дизайна. Кроме того, в рамках RCM учитывается и разница между расчетным и реальным сроком службы оборудования.

5. Важнейшими аспектами RCM являются безопасность и экономическая целесообразность. Для RCM приоритетно обеспечение безопасности вне зависимости от издержек.

6. В рамках RCM под отказом принято понимать любое неудовлетворительное состояние оборудования. Таким образом, отказом может быть как потеря функциональности (работа останавливается), так и неприемлемое качество (работа выполняется не должным образом).

7. Для определения необходимых ремонтно-технических работ используется метод построения логического дерева. Оно обеспечивает последовательный подход к техническому обслуживанию и ремонту разных типов оборудования (рис. 1).

8. Решения в рамках RCM практически применимы. Они должны быть направлены на устранение конкретных отказов и учитывать особенности разных типов. 

9. Решения в рамках RCM эффективны. Они должны снижать вероятность отказа и быть оптимальными по затратам.

10. RCM предусматривает три типа решений по техническому обслуживанию и ремонту:

• запланированные (профилактическое обслуживание) – в соответствии с графиком проведения ремонтно-технических работ;
• по состоянию (диагностическое обслуживание и мониторинг в реальном времени) – проводятся, когда того требует состояние оборудования;
• диагностика неполадок (один из аспектов профилактического обслуживания) – оборудование эксплуатируется до отказа. Это допустимо в некоторых ситуациях и с некоторыми типами оборудования (не критических для процесса).

11. RCM – «живая» система: она аккумулирует данные оборудования и анализирует их с целью дальнейшего улучшения подходов к ремонтно-техническому обслуживанию и дизайна самого оборудования. Такой анализ является важной частью профилактического обслуживания как одного из аспектов программы RCM.

Механизм применения RCM 

RCM направлено на поиск наиболее экономически и практически эффективных способов проведения технического обслуживания и ремонта с целью минимизации риска и смягчения последствий отказов оборудования и систем на предприятии. Это позволяет поддерживать функциональность систем и оборудования на должном уровне с минимальными затратами.

Задачи RCM состоят в следующем:

• поддержание собственной надежности и безопасности оборудования на должном уровне;
• восстановление оборудования до этих уровней в случае их снижения;
• сбор информации, необходимой для улучшения дизайна элементов, собственная надежность которых оставляет желать лучшего;
• выполнение этих задач с минимальными затратами, в том числе на техническое обслуживание и ремонт, вспомогательными расходами и издержками в случае операционных отказов.

Любая поставленная задача, как правило, имеет более одного способа решения; это справедливо и для RCM. Анализ текущей ситуации в рамках RCM может проводиться с разной степенью точности. Тщательный RCM-анализ активно используется в авиации, космонавтике, оборонно-промышленном комплексе, ядерной промышленности – областях, где функциональные отказы могут привести к масштабным человеческим жертвам, поставить под угрозу национальную безопасность, нанести серьезный ущерб окружающей среде. В основе тщательного RCM-анализа лежит детальный анализ характера и последствий отказов (FMEA) и оценка вероятности отказов и надежности системы. Анализ проводится с целью определения порядка действий в случае отказа определенного типа.

Несмотря на то, что такой глубокий и всесторонний анализ более чем оправдан для вышеперечисленных областей, для обычных предприятий он может быть не самым лучшим вариантом из-за его высокой стоимости и затратности по времени. В случаях, если вероятность отказа невелика, потенциальные последствия отказа относительно умерены, а на предприятии есть резервные системы, более оправданно применение упрощенного, или интуитивного RCM-анализа.

Упрощенный подход задействует те же принципы, что и тщательный, однако предполагает анализ не всех, а только самых значимых типов отказов. Для большинства предприятий в плане соотношения финансовых затрат и эффективности оптимальна комбинация тщательного и упрощенного RCM-анализа в зависимости от критичности системы и масштаба возможных последствий отказа. Типы отказов, приводящие к серьезным финансовым потерям или травматизму персонала, а также снижению надежности систем и оборудования до неприемлемого уровня, подлежат тщательному RCM-анализу, а все остальные отказы – упрощенному. RCM-анализ может быть применен к любому активу в производственной системе.

В ходе RCM-анализа необходимо ответить на следующие вопросы:

Ответы на эти четыре вопроса определяют шаги, необходимые для поддержания систем и оборудования в должном состоянии. Масштаб последствий отказа напрямую влияет на тот объем мер, которые предприятие готово предпринять для предотвращения этой ситуации. Чем серьезнее возможные последствия, тем целесообразнее принятие строгих мер по устранению причин отказов.

Таким образом, RCM предписывает применение различных тактик ТОиР не для предотвращения дефектов как таковых, а для устранения или минимизации возможных последствий отказов. Приоритетность отказов определяется на основании балльной оценки. К максимально критическим отказам относят угрозы безопасности людей и окружающей среды.

На основании анализа потенциальных отказов и их последствий выявляются наиболее «критичные» активы и для каждого из них прорабатываются разные варианты действий. Тип воздействия на проблему выбирается из четырех возможных стратегий:

1. Реактивная (эксплуатация до отказа). Такой тип ТОиР основан на предположении, что отказ может произойти на любом оборудовании с одинаковой вероятностью, при этом он не имеет серьезного влияния на процесс. Впрочем, если предприятие использует только этот тип обслуживания, закономерным следствием становится высокая частота отказов, большие запасы запчастей и длительность простоев и потерь времени. Организация технического обслуживания по такому типу не позволяет использовать широкий спектр возможностей для продления срока эксплуатации оборудования.

2. Превентивная (плановое обслуживание). Профилактическое обслуживание предусматривает регулярные осмотры, текущий ремонт, чистку, смазку и замену компонентов или всего оборудования. Оно проводится вне зависимости от состояния оборудования через равные промежутки времени в целях обеспечения его безотказной работы. Тем не менее, профилактическое обслуживание может приводить к высоким затратам, не гарантирующим пропорционального повышения надежности.

3. Проактивная (организация ремонтов по состоянию). Обслуживание по текущему состоянию включает в себя элементы диагностического обслуживания и мониторинга в режиме реального времени. Диагностическое обслуживание задействует неинтрузивные, не требующие остановки, методы оценки состояния оборудования, а мониторинг в реальном времени использует данные о текущей производительности для оценки состояния оборудования. Постоянный анализ данных о состоянии оборудования позволяет спланировать и провести техническое обслуживание и ремонт до функционального отказа. С этой стратегией также связан прогнозный подход, когда техобслуживание строится на основании прогноза времени выхода оборудования из строя.

4. Переоборудование и изменение конструкции оборудования или системы производится, когда риск их отказа недопустим и ни один из вышеперечисленных способов не может обеспечить необходимый уровень надежности. В большинстве случаев приобретение резервного оборудования позволяет снизить риск, лишь ненамного увеличивая при этом общие издержки на техническое обслуживание и ремонт.

Несмотря на разницу подходов, все четыре стратегии одинаково важны, поскольку позволяют выстроить сбалансированную, надежную и экономически оправданную политику ТОиР. На рисунке 2 представлена взаимосвязь между разными стратегиями техобслуживания в рамках RCM.

Применение RCM на стадии проектирования промышленного объекта 

RCM можно применять не только в цехах функционирующего предприятия, но еще на стадии его проектирования. Жизненный цикл промышленного объекта обычно подразделяется на две составляющие: создание (планирование, дизайн и строительство) и функционирование. RCM в той или иной степени затрагивает каждую из них. Решения, принятые на ранних стадиях создания производственного объекта, в наибольшей степени влияют на стоимость его жизненного цикла. Даже несмотря на то, что фактические расходы на строительство здания и приобретение оборудования будут понесены позднее, размер этих расходов определяется на ранних этапах. 

Несмотря на то, что техническое обслуживание и ремонт составляют лишь малую часть стоимости жизненного цикла предприятия (обычно от 3% до 5% от операционных затрат), RCM предлагает возможность заметного сокращения затрат в ходе его функционирования. Как отмечает в своей книге специалист в области управления стоимостью жизненного цикла Бенджамин Бланшард, внедрение тщательно спланированной программы RCM может сократить требуемый бюджет предприятия на ТОиР на 30-50%. 

Проведение RCM-анализа на этапе создания предприятия для выбора оборудования с учетом требований производства, оснащения критически важного для безопасности и стабильности процессов оборудования резервными системами, рационального его размещения позволяет снизить будущие затраты на техобслуживание уже на данном этапе. 

Таким образом, методология RCM имеет для предприятия множество преимуществ. Опираясь на мониторинг реального состояния оборудования и факторов, непосредственным образом влияющих на его надежность, предприятие может сформировать рациональную политику по отношению к техническому обслуживанию. А принимая решение об использовании RCM еще на стадии планирования и проектирования промышленного объекта, руководство получает возможность сократить объемы затрат на ТОиР в будущем.

Текст: Ольга Гончарова. Изображение ru.freepik.com

Материал подготовлен на основании данных What is Reliability Centered Maintenance? High technology solutions for the producers, distributors and users of electric power.