Понятие о качестве и надёжности машин. Составляющие надёжности машин.

Качество
– это совокупность эксплуатационных
свойств, определяющих пригодность
машины в целом и ее конструктивных
элементов для работы в соответствии
со своим назначением. К таким свойствам
относят надежность, точность, удобство
и т.д.

Надежность
является более узкой характеристикой
объекта, чем качество. Надежность —
свойство машины сохранять во времени
в установленных пределах значения всех
параметров, характеризующих способность
выполнять требуемые функции в заданных
режимах и условиях применения,
технического обслуживания, хранения
и транспортирования. Надежность машины
закладывается и поддерживается на
протяжении ее жизненного цикла, начиная
с этапа проектирования, в процессе
изготовления и эксплуатации.

Надежность
машины складывается из четырех основных
составляющих: безотказности, долговечности,
ремонтопригодности и сохраняемости
(см. рисунок 1).

Рисунок
1 — Составляющие надежности машин

2. Причины нарушения работоспособности машин. Классификация отказов.

В
процессе эксплуатации машины подвергаются
различным воздействиям и их технические
характеристики изменяются. Можно
выделить три группы источников
воздействий:

• внешние,
  связанные с условиями работы, включая
  действия оператора, управляющего
  машиной и проводящего техническое
  обслуживание и ремонт;

• внутренние,
  связанные с рабочими процессами,
  протекающими в машине и агрегатах (в
  двигателе внутреннего сгорания):

• потенциальная
  энергия, возникающая в деталях машин
  при их изготовлении (различные внутренние
  напряжения).

Все
источники воздействий, проявляющиеся
в виде механической, тепловой, химической
энергии, вызывают в деталях машин
необратимые процессы и приводят к
изменению конструктивных параметров.

Основные
факторы, вызывающие изменения
конструктивных параметров:

• нагружение
  элементов;

• взаимное
  перемещение элементов;

• воздействие
  тепловых, электрических, магнитных и
  др. полей;

• воздействие
  химически активных компонентов;

• образование
  отложений (нагар, накипь и т.п.).

Последствия
изменения конструктивных параметров
(причины отказов):

• изнашивание;

• пластическая
  деформация и механические повреждения;

• усталостные
  повреждения;

• тепловые
  разрушения;

• коррозионные
  разрушения;

• физическое
  старение: изменение физико-химических
  свойств материалов (намагниченности,
  электро- и теплопроводности, упругости,
  структуры материала и т. д.).

Нарушение
работоспособности машин в процессе
эксплуатации происходит в результате
появления отказов, которые имеют
разнообразный характер и причины. При
анализе отказов используют их
классификацию.

Классифицируют
отказы машин по ряду признаков:

1) По причине появления (конструктивные, производственные (технологические), эксплуатационные)

Конструктивный
отказ
возникает в результате несовершенства
конструкции объекта: при наличии
ошибочных исходных данных для
проектирования, ошибок при выборе
кинематики механизмов, выполнении
прочностных расчетов, неправильном
назначении материала детали, технических
требований на изготовление отдельных
элементов и объекта в целом и т. д.

Производственный
отказ
— отказ, возникающий в результате
несовершенства или нарушения
установленного процесса изготовления
или ремонта объекта.

Эксплуатационный
отказ
— отказ, возникающий в результате
нарушения установленных правил и (или)
условий эксплуатации объекта.

2)
по характеру проявления (внезапные,
постепенные, перемежающиеся).

Внезапный
отказ
— отказ, характеризующийся скачкообразным
изменением значений одного или нескольких
заданных параметров объекта.

Постепенный
отказ возникает
в результате постепенного изменения
значений одного или нескольких заданных
параметров объекта.

Перемежающийся
отказ
— многократно возникающий самоустраняющийся
отказ объекта одного и того же характера.

3)
по внешним признакам (явные, скрытые).

Явный
отказ
— отказ, обнаруживаемый визуально или
штатными методами и средствами контроля
и диагностирования при подготовке
объекта к применению или в процессе
его применения по назначению.

Скрытый
отказ
— отказ, не обнаруживаемый визуально
или штатными методами и средствами
контроля и диагностирования, но
выявляемый при проведении Т0 или
специальными методами диагностирования.

4)
по взаимосвязи (зависимые, независимые).

Независимый
отказ
— отказ объекта, не обусловленный отказом
другого объекта.

Зависимый
отказ
— отказ, обусловленный другими отказами.

5)
по группам сложности (1, 2 и 3 группы)
– для тракторов

Первая
группа
— отказы, устраняемые ремонтом или
заменой деталей, расположенных снаружи
сборочных единиц, и агрегатов без
разборки последних, а также отказы,
устранение которых требует внеочередного
проведения ТО-1 и ТО-2.

Вторая
группа
— отказы, устраняемые ремонтом или
заменой легкодоступных сборочных
единиц и агрегатов (или их деталей), а
также отказы, устранение которых требует
раскрытия внутренних полостей основных
агрегатов без их разборки или внеочередного
проведения операций ТО-3.

Третья
группа
— отказы, для устранения которых
необходима разборка основных агрегатов.

3.5.2. Трудовая функция \ КонсультантПлюс

Срок действия документа ограничен 1 марта 2028 года.

3.5.2. Трудовая функция

Основные причины отказов машин и способы их предотвращения

Отказы машин, когда-то неотъемлемая часть жизни производителей и OEM-производителей, теперь соответствуют современным технологиям с использованием устройств IoT, облачных вычислений и периферийных вычислений. Чтобы упредить и предотвратить отказ оборудования, в первую очередь важно понять, что это такое и почему это происходит в промышленной среде.

Мы также можем пересмотреть существующие стратегии устранения сбоев оборудования, включая оперативное обслуживание, диагностическую аналитику и профилактическое обслуживание. Понимая, где эти стратегии терпят неудачу, мы можем понять, почему производители переходят к диагностическому обслуживанию, которое решает проблемы каждого из трех своих предшественников.

Вот что мы рассмотрим, если вы захотите перейти к определенному разделу:

• Что такое сбой машины?
• Каковы типы отказа оборудования?
• Наиболее распространенные причины поломки оборудования
• Как предотвратить отказ оборудования?
• Важность Интернета вещей в предотвращении сбоев оборудования

Что такое отказ оборудования?

Отказ машины или Отказ оборудования — это любое событие, при котором часть промышленного оборудования работает не полностью или частично или перестает функционировать так, как было задумано. Термин «отказ машины» может охватывать различные сценарии и уровни серьезности.

Сбой в данном контексте — это не только те критические проблемы, которые полностью останавливают производство, но и любая потеря полезности внутри машины. Порог терпимости к отказу машины будет варьироваться в зависимости от обстоятельств, поскольку все системы со временем в той или иной форме деградируют и теряют эффективность. Даже кажущаяся незначительная потеря полезности может привести к огромным растратам ресурсов в масштабе.

Для наших целей любая неисправность, из-за которой часть промышленного оборудования полностью или частично не выполняет свои функции, считается отказом машины.

Какие бывают виды отказа оборудования?

Отказ оборудования представляет собой спектр, и многие отказы нельзя отнести к определенному моменту времени. В то время как некоторые из них представляют собой явные сбои, из-за которых оборудование выходит из строя, другие коварно ползут вверх, в то время как третьи по-прежнему неуклонно снижают эффективность, чем дольше они остаются в плохом состоянии. Существует три основных классификации отказов машин:

Внезапный сбой

Это то, о чем думает большинство людей, когда они слышат об отказе машины. Производственная линия гудит, когда происходит неожиданная (но очевидная) поломка. В эту категорию попадают такие вещи, как сломанный инструмент, лопнувшая лента, расплавленная проволока и т. д.

Прерывистый сбой

Думайте об этом как о задыхающемся двигателе на вашей производственной линии. Пойдет немного, а потом бросит. Вы запускаете его обратно, и он продолжает работать как положено немного дольше, но затем он снова начинает давать сбой. Периодические отказы приходят и уходят, обычно на пути к «полному» отказу машины. Эти спорадические или случайные отказы по своей природе трудно идентифицировать. Прерывистые отказы часто можно предотвратить с помощью технического обслуживания.

Постепенный сбой

Это сбои, которые вы можете наблюдать со временем, когда полезность машины неуклонно снижается. Это включает в себя такие вещи, как ремень, который медленно рвется, лезвия, которые становятся все тупее, трубы, которые в конечном итоге засоряются остатками. Большинство постепенных отказов можно предотвратить путем регулярного технического обслуживания, вооруженного пониманием ожидаемого срока службы имеющихся деталей.

Наиболее распространенные причины отказа оборудования

Отказ где-то начинается. Ниже приведены некоторые из наиболее частых причин отказа машины, которые можно использовать для анализа, подготовки и предотвращения будущих случаев неисправности.

Ошибка оператора 

Если вы когда-либо слышали термин PEBKAC в службе технической поддержки, то то же самое можно сказать и о промышленном оборудовании. Несмотря на интенсивную подготовку, люди по-прежнему склонны совершать ошибки, забывая важные принципы обучения, лень, усталость и старую простую забывчивость. Иногда причиной отказа является неправильное использование и злоупотребление оборудованием операторами машин. Это также может включать в себя простые несчастные случаи, такие как падение оборудования.

Неправильный объем технического обслуживания

Это может быть слишком мало обслуживания, но также может быть и слишком частое обслуживание, которое приводит к отказу машины. Обслуживание, которое происходит слишком редко, может позволить проблемам остаться незамеченными, что затем может привести к эффекту домино отказа, но частое обслуживание, по сути, каждый раз вносит хаос в систему. Всякий раз, когда техник открывает часть оборудования, всегда существует вероятность риска и отказа, будь то поломка панели, потеря винта, случайное смещение провода в неправильном направлении, снятие болта… возможности безграничны и увеличиваются. чем больше раз к оборудованию прикасаются.

Физический износ

К этой причине отказа промышленного оборудования относятся такие факторы, как выход из строя подшипника, усталость металла, коррозия, смещение и общая деградация поверхности.

Недостатки культуры надежности

Если операторы работают так сильно, как оборудование, а производственные цели настолько сжаты, что им кажется, что они не могут уделить ни минуты, чтобы перевести дух или решить проблему безопасно и до конца, то неудачи неизбежны . «Временные исправления» в конечном итоге изнашиваются, а широко распространенная культура быстрых и грязных решений может привести к усугублению проблем и массовым отказам машин в будущем (что в конечном итоге приводит к снижению общего производства в большинстве случаев).

Как предотвратить отказ оборудования?

Существует несколько стратегий, которые можно использовать для предотвращения сбоев оборудования, и выбор правильной зависит от критичности машины, предсказуемости ее сбоев, а также бюджета и доступной инфраструктуры мониторинга. Следующие методы устранения отказа оборудования в промышленной среде перечислены в порядке убывания сложности.

Реактивное обслуживание

Это традиционная парадигма обслуживания. Когда ломается, чиним. Это не столько предотвращает сбой машины, сколько предлагает путь к решению проблемы после ее возникновения.

Диагностическая аналитика

Здесь нужно немного покопаться. В рамках этой структуры обслуживания данные о машине и анализ первопричин развертываются, чтобы определить, почему машина вышла из строя в первую очередь. Затем эту информацию можно использовать в рамках стратегии профилактического обслуживания.

Профилактическое обслуживание

Профилактическое обслуживание включает в себя регулярный осмотр машин перед использованием, установление и соблюдение графика обслуживания, регулярную замену компонентов до истечения их среднего срока службы и все, что направлено на предотвращение отказа до того, как он произойдет. Думайте об этом, как о замене масла в вашем автомобиле каждые несколько тысяч миль. Мы не ждем, пока масло превратится в грязь и забьет остальную часть нашего оборудования, мы просто превентивно, превентивно, поддерживаем его, основываясь на наших ожиданиях, когда в противном случае может произойти отказ.

Диагностическое обслуживание

Диагностическое обслуживание использует прошлые характеристики машины для моделирования поведения активов. При наличии достаточного количества данных алгоритмы могут работать для прогнозирования отказов оборудования на основе данных в реальном времени с машин, подключенных к Интернету вещей. Это означает, что задачи профилактического обслуживания не выполняются без необходимости (например, замена совершенно исправных деталей), а вместо этого основываются на более глубоком и индивидуальном анализе того, когда сбой неизбежен или наиболее вероятен.

Важность Интернета вещей в предотвращении сбоев оборудования

Устройства Интернета вещей предлагают беспрецедентную информацию производителям и OEM-производителям благодаря данным, которые они предоставляют. Подключенное к Интернету вещей оборудование может работать в интеллектуальной сети, которая отслеживает машинные данные для выявления узких мест, уведомляет операторов о надвигающихся сбоях и — в сочетании с машинным обучением — даже предлагает предложения для следующих действий на основе ключевых показателей эффективности, например. «Должны ли мы остановить машину на десять минут, чтобы заменить этот бит и продолжить работу с нормальной скоростью? Получили бы мы больше пользы от работы машины на 80 % мощности в течение следующих двух часов, оставив ей только 10 % вероятности полного отказа по сравнению с 60 % вероятностью отказа в течение того же периода при работе на 100 % мощности?»

Настоящим преимуществом Интернета вещей по сравнению с более традиционными методами сбора и анализа данных является возможность сбора данных в режиме реального времени. В то время как исторические данные могут дать ценную информацию для стратегий профилактического обслуживания, профилактическое обслуживание с поддержкой IoT предлагает производителям конкурентное преимущество за счет увеличения времени безотказной работы, сокращения потерь ресурсов и предоставления стратегических идей, которые могут выходить за рамки графиков обслуживания, оптимизировать процессы и многое другое. Кроме того, оборудование, подключенное к Интернету вещей, может использовать облако для глубокого и всестороннего анализа, а также периферийные вычисления для молниеносного получения информации даже в безопасных и изолированных средах.

Хотите увидеть платформу в действии?

Смотреть сейчас

Причины отказа оборудования, риски и способы их предотвращения

Отказ оборудования — обычное явление в промышленных условиях. Это может привести к более высоким затратам на ремонт, простоям производства, последствиям для здоровья и безопасности работников, а также повлиять на производство и предоставление услуг. Международное общество автоматизации указывает, что фабрики теряют от 5% до 20% своей производительности из-за простоев, что в некоторых случаях эквивалентно тысячам и даже миллионам долларов.

Реализация защиты от сбоев и последующих простоев требует глубокого понимания сбоев машин и их механизмов. Это включает в себя анализ причин сбоев и их последствий, чтобы мы могли разработать соответствующие стратегии смягчения последствий.

Краткое определение отказа оборудования

Проще говоря, отказ оборудования — это состояние, при котором часть оборудования не работает должным образом. В зависимости от серьезности проблемы и функциональности оборудования мы можем выделить две большие категории: 

1. полный отказ
2. частичный отказ

Любое событие, приводящее к полной потере ценности оборудования, считается полным отказом, а событие, приводящее к частичной потере ценности, представляет собой частичный отказ.

Полный отказ легко распознать, так как он делает актив практически непригодным для использования. Типичными примерами полного отказа оборудования являются разрывы сосудов, трубопроводов или клапанов, поломки двигателей, поломки гребного винта в турбине, серьезные неисправности котлов или ОВКВ, отказы подшипников и т. д. 

Могут быть некоторые условия, когда оборудование функционально работает, но может лишь частично соответствовать запланированным характеристикам. Это признак частичного отказа . Например, из-за неисправности управления скоростью двигателя конвейерная лента работает с меньшей скоростью, что приводит к сбою синхронизации установки.

Другие примеры частичного отказа включают такие проблемы, как износ, коррозия, загрязнение воздушных фильтров, отсутствие надлежащей смазки и тому подобное. Во многих случаях достаточно провести корректирующее обслуживание, чтобы вернуть машину в оптимальное рабочее состояние.

Неудачи бывают разной степени, и вы не можете уловить их все. Однако с помощью правильных инструментов и упреждающего подхода к обслуживанию большинство из них можно предотвратить и устранить до того, как они приведут к серьезным проблемам и дорогостоящим простоям.

Распространенные причины отказа оборудования и профилактические меры

Не существует универсальной стратегии предотвращения отказов оборудования. Стратегия предотвращения отказов должна быть разработана по-разному для разных частей оборудования, работающих в их контексте и определении его ожидаемой ценности.

Существуют различные стратегии обслуживания для предотвращения отказов оборудования, такие как профилактическое обслуживание, обслуживание по состоянию и профилактическое обслуживание. Правильный выбор зависит от многих факторов и часто является компромиссом между требуемыми инвестициями и достижением целей надежности, доступности, ремонтопригодности и безопасности (RAMS).

Причины поломки оборудования могут быть самыми разными, порой непредсказуемыми. Несколько причин могут привести к сбою или недостаточной производительности машины. Ниже приведены некоторые из наиболее частых причин поломки машины и советы о том, как их предотвратить.

1) Регулярный износ

Это наиболее распространенная причина, которая возникает во всех типах оборудования. Многократное использование оборудования, даже при соблюдении передовых методов, в конечном итоге приведет к износу (также известному как «усталость металла»). Несколько причин могут ускорить выход оборудования из строя, например, плохие условия эксплуатации, отсутствие планового технического обслуживания, неправильное использование и плохие условия хранения. Если оставить без внимания, ущерб, который происходит из-за износа, может быть катастрофическим.

Как это предотвратить

Одной из распространенных идей предотвращения износа роторных машин является смазка. Регулярная смазка деталей машин снижает трение в движущихся элементах и ​​предотвращает ненужный износ машин. Для других типов оборудования периодические проверки и профилактическое/предупредительное обслуживание деталей машины, включая замену ремней, шлангов, подшипников, фильтров, очистку от пыли и грязи, а также внимательное отношение к загрязняющим веществам, также могут еще больше снизить вероятность отказа машины. вызванные износом.

2) Отсутствие регулярного и профилактического обслуживания

Из-за ограниченных бюджетов многие организации все еще используют аварийное обслуживание. Хотя этот подход работает для некоторого оборудования, он не подходит для сложного и критического оборудования. Отсутствие планового и профилактического обслуживания приводит к огромным отсрочкам обслуживания, а также ко всем связанным с этим эксплуатационным проблемам и затратам.