اهميت ترموگرافي ( تصوير برداري حرارتي ) از ديدگاه NFPA

امروزه شناسايي عيب قبل از وقوع نه يك انتخاب بلكه يك الزام است . تجهيزات و ابزار اندازه گيري مدرن امروزي امكانات جديدي را ايجاد كرده اند كه بتوان بسياري از عيوب را قبل از اينكه مخاطرات مالي و جاني بوجود آورند شناسايي نمود و با انجام اقدامات اصلاحي و پيشگيرانه از وقوع آنان ممانعت بعمل آورد . يكي از مفيد ترين ،‌كارآمد ترين و سريع ترين ابزار تشخيص عيب دوربين هاي ترمو گرافي مي باشد . با استفاده از دوربين هاي ترموگرافي مي توان نقاط داغ و مراكز توليد حرارت را در تجهيزات مكانيك و بخصوص تجهيزات الكتريكي براحتي و از فاصله ايمن تشخيص داد. نقاط حرارتي كه ميتوانند با بي توجهي منجر به حوادث ناگوار و حتي ويرانگر باشند .

آيا ميدانيد علت بيشتر حوادث آتش سوزي در منازل و انبار هاي بزرگ به عيوب تجهيزات ساده برقي مانند پريز ،‌ كليد ،‌كابل هاي اورلود شده و اتصالات نامناسب باز ميگردد؟ به جرات مي توان گفت تنها ابزاري كه مي تواند بيشتر اين عيوب را بسرعت تشخيص دهد دوربين ترموگرافي است .امروزه تصوير برداري حرارتي در بيشتر كشورهاي جهان بخصوص استراليا و كانادا يك الزام است و طبق استاندارد NFPA70  تجهيزات الكتريكي بايد حداقل سالي يك تا دوبار بروش تصوير برداري حرارتي با دوربين هاي ترموگرافي مورد بازرسي قرار گيرند . در اين كشورها امروزه هيچ شركت بيمه اي قبل از انجام ترموگرافي كامل از تجهيزات الكتريكي يك كارخانه يا انبار آن را بيمه نمي كنند .

NFPA 70 چيست ؟

اين استاندارد بمنظور طراحي ،‌نصب و بازرسي ايمن تجهيزات الكتريكي توسعه پيدا كرده است . ساير موارد مرتبط مانند ايمني در كارهاي تعميرات الكتريكي در استاندارد NFPA 70B ,NFPA 70E مورد توجه قرار گرفته است . در آگوست 2007 سازمان جهاني  OSHA كليات اين استاندارد و استاندارد NEC را تحت عنوان آخرين نسخه  1910.303 مورد توجه قرار داده است .

در استاندارد NFPA 70B  بعنوان استانداردي براي اجراي يك تعميرات پيشگيرانه تجهيزات الكتريكي ( EPM) آمده است :" هدف از برنامه EPM كاهش مخاطرات جاني است كه ميتواند ناشي از خرابي يا عملكرد ناصحيح تجهيزات و يا سيستم هاي الكتريكي ايجاد شود " دراستاندارد تاكيدگرديده است :" اجزاي صحيح برنامه EPM حوادث ،‌ خروج هاي بدون برنامه ريزي و يا خرابي هاي پر هزينه را كاهش داده و موجب حفظ جان افراد مي گردد . " " بدون برنامه EPM مديريت سازمان بايد ريسك هاي افزوده بزرگي  از خرابي تجهيزات الكتريك و عواقب آنرا بايد بعهده بگيرد ".

تاكيد ديگر اين استاندارد بر اين مطلب است كه :"  زوال تدريجي تجهيزات الكتريكي امري طبيعي است اما خرابي تجهيزات غير قابل پيشگيري نمي باشد. همزمان با نصب تجهيزات و شروع كار آنها فرآيند طبيعي زوال آغاز مي گردد . بدون بازرسي ،‌فرآيند زوال ميتواند منجر به عملكرد هاي ناصحي و يا اشكالات الكتريكي گردد . يك برنامه كارآمد EPM ميتوند اين عوامل را تشخيص داده  تا نسبت به رفع آنها اقدام گردد ."

در استاندارد NFPA بازرسي ترموگرافي يا تصوير برداري حرارتي مورد توجه قرار گرفته است . " بازرسي ترموگرافي  تعداد زيادي از موقعيت هاي بالقوه خطر را آشكار كرده است .  تشخيص مناسب و انجام عكس العمل مفيد در مقابل اين نوع موقعيت ها كمك بسيار زيادي در جلوگيري از وقوع بسياري از تلفات داشته است ... ترموگرافي  ميتواند  بازديد هاي چشمي و بازرسي هاي دستي خسته كننده را بسيار كاهش داده و بخصوص در مورد  آشكار سازي شرايط زوال طولاني مدت بسيار كارآمد است ". دراين استاندارد در صحه گذاري بازديدهاي ترموگرافي تجهيزات الكتريكي اشاره شده است كه :" روشي نسبتا ارزان قيمت كه اغلب با جلوگيري از خرابي تجهيزات و وقفه در توليد موجب صرفه جويي مي گردد ... و بعنوان يك ابزار براي ارزيابي كارهاي تعميراتي انجام شده و تست تاييديه نصب تجهيزات الكتريكي جديد تحت گارانتي مناسب تشخيص داده شده است "

در استاندارد NFPA 70B به صراحت تجويز شده است كه :" بازديد هاي دوره اي مادون قرمز (‌ترموگرافي ) سيستم  هاي زير بار الكتريكي بايد بصورت ساليانه قبل از هر توقف انجام گردد . نقاطي كه تجربيات تلفات ،‌نصب تجهيزات جديد و يا تغييرات محيطي ،‌بهره برداري يا شرايط بار را دارند بايد مورد بازرسي هاي بيشتر بعنوان مثال نيم ساله و يا فصلي قرار گيرند "

بايد توجه داشت تغييرات عمده اي در بيان استاندارد NFPA 70E در ويرايش سال 2009 اعمال گرديده كه بيشتر مورد توجه ترموگراف ها قرا رداد و همين مسئله اهميت و توسعه اين روش را در بازديد تجهيزات الكتريكي نشان ميدهد . بديهي است اين استاندارد ها توجه ويژه اي به انجام كار ايمن در صنايع دارند . شركت هايي كه دنبال توسعه سود آوري ،‌ مديريت زمان و ايمني هستند بايد توجه خاص به توصيه هاي استاندارد تعميرات پيشگيرانه الكتريك يعني NFPA 70E داشته باشند .اين استاندارد كلا در رابطه  ايمني بيشتر و كاهش ريسك كارخانه و پرسنل  است  و قوانين OSHA نيز از اين استاندارد به عنوان رفرنسي در ايمني محل كار استفاده كرده است . بسيار حايز اهميت است كه استاندارد براي بازرسي هاي ترموگرافي تجهيزات الكتريكي بعنوان يك بخش حساس و كليدي از برنامه هاي EPM اهميت قاييل شده است . در اين استاندارد تجهيزات مكمل برنامه ترموگرافي بمنظور كاهش خط ريسك برق گرفتگي ترموگراف ها نيز مورد توجه ويژه اي قرار دارد.

ما آمادگي داريم با توجه به همه موارد فوق خدمات زير را در اسرع وقت در اختيار علاقه مندان به افزايش سود آوري و ايمني توامان در صنايع خود ارايه دهد .

1-     انجام بازرسي هاي ترموگرافي جهت تست تجهيزات الكتريكي تحت گارانتي نصاب

2-     انجام بازرسي هاي ترموگرافي قبل و بعد از انجام تعميرات تجهيزات الكتريكي و گرمايشي

3-     انجام بازرسي هاي ترموگرافي ادواري بمنظور كشف نقاط خطر آتش سوزي

4-     انجام بازرسي هاي ترموگرافي موردي جهت عيب يابي تجهيزات مكانيكي و الكتريكي و فرآيندي

5-     انجام بازرسي هاي ترموگرافي بمنظور تعيين وضعيت مخازن سوخت و يا كيفيت  عايق كاري

6-     تهيه گزارشات مستند و مصور مرتبط با بازرسي هاي فوق

7-     آموزش هاي توجيهي و مقدماتي در رابطه ترموگرافي و اصول آن

8-     مشاوره و آموزش جهت پياده سازي استاندارد هاي مرتبط

امواج مادون قرمز

در طيف الكترومغناطيس بعد از عبور از امواج ماكروويو به امواج مادون قرمز مي‌رسيم. اين بخش شامل طول موج هايي از 1 تا 1000 ميكرون هستند. تمامي اجسام كه دمايي بالاتر از صفر مطلق (273- درجه‌ي سلسيوس) دارند امواج الكترومغناطيس اين محدوده را تابش مي‌كنند. اين انرژي از اولين يك‌هزارم اينچ سطح جسم انتشار مي‌يابد. امروزه تجهيزات مختلفي از اين نوع از امواج الكترومغناطيس استفاده مي‌كنند. ريموت كنترل‌هاي تجهيزات صوتي و تصويري،‌ انواعي از سرعت سنج‌هاي مادون قرمز پليس، سيستم‌هاي امنيتي ارزان و بسياري ديگر از كاربرد‌ها از امواج مادون قرمز استفاده مي‌كنند.

كشف امواج مادون قرمز را به ويليام هرشل نسبت مي‌دهند. هرشل با استفاده از يك منشور نور خورشيد را تجزيه كرد و سپس با استفاده با يك ترمومتر كه آن ‌را در هر طيف رنگي قرار می‌داد به اندازه‌گيري دما مي‌پرداخت. وي به‌طور كاملا تصادفي وقتي ترمومتر را در قسمتي خارج از نور قرمز مرئي قرار داد، متوجه شد كه با اين‌كه نوري در اين بخش ديده نمي‌شود دماي ثبت شده در اين بخش از ساير بخش‌ها بيش‌تر است. وي همچنين متوجه شد كه طيف هايي كه در قسمت پايين نور تجزيه شده هستند، داراي انرژي گرمايي كم‌تر هستند. لذا مي‌توان گفت كه اولين ترموگرافي به‌طور تصادفي توسط هرشل در سال 1800 انجام شده است. درهمان سال هرشل اولين فيلم اينفرارد يا مادون قرمز را ايجاد كرد.

هم‌زمان با كاركردهاي عملي انجام شده در زمينه‌ي نور و امواج، جنبه‌هاي تئوريك و علمی ‌نيز به سرعت توسعه يافت به‌طوري‌كه در سال 1873 جيمز ماكسول قوانين امواج الكترومغناطيس را فرمول‌بندي كرد. حركت اصلي در صنعت ترموگرافي (گرمانگاري مادون قرمز)  در سال 1929 توسط زِرني با ساخت اولين ترموگرام واقعي (عكس مادون قرمز) آغاز شد. در نهايت در اوايل قرن بيستم ماكس پلانك ثابت كرد كه بين دماي يك جسم و شدت امواج و طول موج مادون قرمز رابطه وجود دارد.

آزمون ترموگرافی

آزمون ترموگرافی (به انگلیسی: Thermographic inspection) یکی از این روشهای مراقبت وضعیت و پیش بینی عیوب ماشین آلات مکانیکی و الکتریکی می‌باشد زیرا عملکرد هر دستگاه همواره با انتشار گرما همراه است و معمولا هر ایراد مکانیکی و الکتریکی در تجهیزات با افزایش و یا کاهش دما بروز می‌نماید. گرمای منتشر شده از سطح بیرونی اجسام به صورت تشعشعات مادون قرمز که توسط چشم انسان قابل رویت نیستند آزاد می‌گردد. اما این تشعشات را می‌توان از طریق دوربین‌های ترموگرافی که پیشرفته ترین و کامل ترین تجهیزات در زمینه آنالیز حرارتی محسوب می‌شوند، مشاهده نمود. از آنالیزهای حرارتی می‌توان جهت شناسائی و تشخیص عیوبی مانند اتصالات الکتریکی نامناسب، شل بودن قطعات و تجهیزات، تغییرات متالورژی، بار بیش از حد، خنک کاری نامناسب، ولتاژ نامناسب، اتصال و رسانائی نامناسب، کثیف بودن تجهیزات، وجود آلودگی محیطی، اکسیده شدن اتصالات، ظرفیت نامناسب، خوردگی و فرسایش خارجی، عدم هم محوری و ارتعاشات بیش از حد و بسیاری عیوب دیگر را که در نهایت باعث معیوب شدن قطعات و تجهیزات می‌گردند، استفاده نمود.

دمانگاري ( ترموگرافي) و كاربرد آن در صنعت

ترموگرافی كاربردهاي فراواني دارد اما يكي از پر طرفدار ترين كاربرد هاي آن استفاده به عنوان يك تكنيك پايش وضعيت در تشخيص زود هنگام عيوب تجهيزات مختلف است گروهي معتقد هستند كه اين روش براي تشخيص عيب كاربرد دارد و نه تشخيص علت آن اما تجارب نگارنده اثبات كننده‌ي اين مدعا است كه در صورت به كار گيري صحيح روش ترموگرافي مي توان علل عيوب را نيز كشف كرد. اصول كار اين روش ساده است و براین اساس بنیانگزاری شده است که اجزاء یک سیستم ، هنگامی که به طرز صحیح کار نکنند ، باعث افزایش دما می شوند . افزایش دما در یک مدار الکتریکی می تواند ناشی از اتصالات ناصحيح با مقاومت بالا باشد. قطعي مدار نيز مي تواند به صورت نقاط سرد ناشي از عدم جريان در مدار ظاهر شود .توزيع دما در سطح تجهيزات مكانيكي نيز وقتي اين تجهيزات در شرايط ايده آل كار مي كنند داراي امضاي حرارتي خاص است كه با تغيير آن مي توان به وجود عيب در تجهيز مظنون شد. نوع الگوي حرارتي در صورت تفسير درست حتي مي تواند نوع و علت عيب را مشخص كند . يك روش ساده اين است كه اندازه گیری توزیع دما در سطح ماشین آلات در حین کار انجام شود و با توزیع دمایی آن ماشین در حالت کارکرد سالم (که از مستندات و کاتالوگهای مربوط به ماشین و يا از روی تجربه بدست می آید ) به وجود عيب پي برد.جدیدترین ابزارهای ترموگرافی مورد استفاده در بازرسی ماشین آلات و تجهيزات حین کار jدماسنج هاي مادون قرمز و دوربین های مادون قرمزInfrared cameras ، که مکانیزم عملكرد هر دو استفاده از طیف مادون قرمز گسیل شده از جسم هدف برای اندازه گیری دمای سطح آن جسم می باشد . با استفاده از این ابزارها ، نیازی به تماس فیزیکی با ماشین نیست و می توان اندازه گیری ها رادر شرایط کامل عملیاتی انجام داد و از کاهش تولید یا از کار افتادن دستگاه ها جلو گیری نمود .درگذشته نه چندان دور از دماسنج هاي مادون قرمز كه به خاطر داشتن يك پوينتر ليزر به ترمومتر ليزري نيز معروف بودنذ براي اين اندازه گيري ها استفاده مي شد. امروزه خريد يك دوربين ترموگرافي با توجه به مزاياي بسيار آن اقتصادي است.

دما سنج های مادون قرمز(Infrared Thermometers):

از این ابزار با توجه به کار آیی عمومی آن ، در صنایع مختلف و در زمینه های مختلف استفاده می شود ويکي از کاربردهاي آن در بازرسی فنی ماشین آلات است . از جمله کاربردهای دیگر این وسیله عبارتند از : -اندازه گیری دمای قطعات در حین فرآیندهایی مثل فورج واکستروژن (برای قطعات حساس) وکنترل این فرآیندها -اندازه گیری دمای قطعات داخل کوره -اندازه گیری دمای ذوب و... يكي از مشخصات فنی مهم این ابزار ، «میدان دید» آن است . میدان دید از اهمیت ویژه ای در صحت و دقت اندازه گیری برخوردار است . درجه حرارتی که ترمومترغیر تماسی به نمایش می گذارد ، از تبدیل انرژی مادون قرمزی که ترمومتر دریافت می کند ، بدست می آید . لذا این درجه حرارت متوسط درجه حرارت هر آن چيزي است که در میدان دید ترمومتر قرار دارد . اين يك نكته مهم است كه توسط بسياري از كاربران اين نوع تجهيزات مورد توجه قرار نمي گيرد. بسيار ديده شده كه شخصي با در دست داشتن يك ترمومتر ليزري يا مادون قرمز مقره اي را در فاصله دور نشانه روي كرده و به استناد اين كه پوينتر ليزر روي آن قرار دارد نسبت به قرائت و ثبت عدد دماي مقره اقدام مي كند. در اين حالت بازرس بيش از 90% دماي آسمان را كه منفي است ثبت مي كند و لذا عيبي مشاهده نمي شود. اصولا در استفاده از اين نوع از تجهيزات بايد تمامي نواحي سوژه مورد نظر كه دماي آن بايد اندازه گيري شود ميدان ديد دماسنج يا ترمومتر راپر كند در غير اين صورت نتايج به يقين غلط است . براي پر شدن ميدان ديد با توجه به زاويه داده شده در بروشور اين دماسنج ها بايد فاصله را محاسبه و اندازه گيري در فاصله اي كمتر از آن انجا شود . در مقالات بعدي اعضاي محترم وب سايت ترموگرافي ايران خواهند ديد كه اين عدم دقت چه هزينه هاي سنگيني را درپي خواهد داشت. به عنوان يك مثال عملي يك ترمومتر EXTECH در فاصله 6 اينچي مي توانند يك هدف با قطر 1 اينچ را اندازه گيري كند. اين به آن معني است كه اگر هدف شما قطري كمتر از 2.54 سانتيمتر داشته باشد شما بايد حداكثر فاصله 15.5 سانتيمتر از هدف را داشته باشيد و اگر فاصله را بيشتر كنيد خطاي اندازه گيري به شدت افزايش خواهد يافت . همين نكته كاربرد و اهميت انتخاب صحيح ابزار اندازه گيري دماي از راه دور را نشان مي دهد . ضريب تابش عامل ديگري است كه بايد مورد توجه ويژه قرار گيرد. دقت كنيد بيم ليزري كه روي اين تجهيزات ديده مي شود تنها يك وسيله هدف يابي است كه اگر درست تنظيم شده باشد ( بايد اين را هم چك كنيد ) درست وسط مساحتي كه در فاصله معين ميدان ديد را پر مي كند را هدف گرفته است . برخي به اشتباه فكر مي كنند كه روش اندازه گيري اين سيستم ها ارسال يك تابش ليزر به سمت هدف و اندازه گيري بازتاب آن است كه اين تصور غلط است همان طور كه اشاره شده اين بيم ليزر تنها يك هدف ياب است و تاثيري در اندازه گيري دما ندارد.در هنگام خريد ترمومتر هاي ليزري بايد به محدوده دمايي و دقت آن نيز توجه كرد كه از حوصله اين مقاله خارج است

دوربینهای مادون قرمز( Infrared cameras ):

اين وسيله مفيد و كارآمد تجهيزي است كه انرژي حرارتي منتشر شده از اجسام را جمع آوري و آن را به يك تصوير رنگي با كيفيت تبديل مي كند . معمولا اين تصاوير قابل انتقال به كامپيوتر بوده و توسط نرم افزار هاي خاص امكان انجام برخي تحليل ها بر روي آن ها وجود دارد.اجزاي معمول در يك دوربين ترموگرافي به شرح زي است  : - واحد اسکنر ، شامل یک آیینه دوار ، لنز ، فیلتر ها ، قسمت آشكارساز و ... - واحد پردازش - واحد کنترل - صفحه نمايش - باتری ، پورت خروجی و ... يكي از نکات مهمی که رعایت آن برای دستیابی دمای واقعی در دماسنج هاي مادون قرمز و توزيع دمایی صحیح در عکسهای بدست آمده از دوربینهای مادون قرمز،اهمیت زیادی دارد ، تنظیم صحیح پارامتر ضریب تابش سطح مورد اندازه گیری است .

ضریب تابش (Emissivity Factor) :

يكي ز نکات مهمی که رعایت آن برای دستیابی به دمای واقعی در ترمومترهاي مادون قرمز ، اهمیت زیادی دارد ، تنظیم صحیح پارامتر ضریب تابش سطح مورد اندازه گیری است . ضریب تابش (Emissivity factor) مربوط به یک جسم عبارتند از ،نسبت توان تابشی گسیل شده توسط آن جسم در دمای مورد نظر به تابش جسم سياه ايده آل در همان دما كه عددي کوچکتر از یک است . این ضریب به کیفیت جسم و پارامترهاي سطح بستگی دارد. ممكن است مواد مختلف با ضريب تابش هاي مختلف در يك محيط كنارهم باشند كه بازرسي ترموگرافي بايد اين مسئله را مدنظر قرار دهد اين بدان معني است كه با يك ضريب تابش نمي توان عدد صحيح دماي تمامي تجهيزات را به دست آورد. چنانچهدر تصویری که میخواهیم تهیه کنیم ، چند جسم با ضریب صدور متفاوت وجود داشتبرای انجام یک تصویر برداری گرمایی موفق ، استفاده از یک پوشش مثل رنگ کدریا نوار چسبهاي کدر برای کلیه این اجسام می تواند راه حلی عملی باشد .درغیر این صورت چون معمولاًدر این تجهیزات امکان تنظیم ضريب تابش وجود دارد ،می توان برای دستیابی به توزیع دمایی واقعی تر ، ضریب تابش سطح هدف را به تجهیز معرفی نمود

ترموگرافی و بازرسی تجهیزات الکتریکی :

معمولا كاربرد ترموگرافي در بازرسي تجهيزات الكتريكي به عنوان يكي ازكاربرد هاي اصلي اين تجهيزات معرفي مي شود. علت مشخص است افزايش دما در تجهيزات الكتريكي به خصوص در اتصالات نامطلوب بوده و با روش ترموگرافي قابل تشخيص است . معمولا اين گونه نقص ها در تصاوير حرارتي به صورت نقاط داغ ديده مي شود.اغلبنقاط داغ در نتیجه افزایش مقاومت در یک مدار ، بارگزاری بیش از حد یا عیب عایقها به وجودمی آید .به طور مثال اتصالات ناقص ، اکسید یا خورده شده با افزایش مقاومت باعث ایجاد نقاط داغ می شوند .

ترموگرافی در بازرسی تجهیزات مکانیکی :

وجود عيوبي مختلف مانند نامحوري ، سايش بيش از حد ،‌مشكل روانكاري و غيره مي تواند باعث افزايش دماي ماشين آلات دوار مكانيكي شود. با توجه به الگوي حرارتي تشكيل شده مي توان حتي به دقت در برخي موارد علت اين افزايش حرارت را مشخص كرد و يا حدس هاي خوبي را مطرح نمود كه با كمك ساير روش هاي پايش وضعيت مي تواند به عيب يابي تجهيز منجر شود . اندازه گيري دماي بدنه موتورهاي الكتريكي و ياتاقان هاي آن و نيز تسممه نقاله ها يكي از پركاربرد ترين كاربرد هاي ترموگرافي در تجهيزات مكانيكي است .

کاربرد ترموگرافی در بازرسی کوره ها و مواد نسوز :

یکی دیگر از کاربردهاي مهم گر مانگاري ، استفاده آن در بازرسی کوره ها است . بررسی عایق بندی درزها ، تلفات حرارتي و افت حرارت ، بررسی توزیع داخل کوره با استفاده از دوربين هاي خاص ،بررسی میزان افت گرما از راه ديواره و از همه مهمتر بررسی میزان خرابي و زوال آجر هاي نسوز در كوره هاي خاص از جمله کاربردهای این روش است.

ترموگرافی پزشکی :

دمای غیر طبیعی بدن یک شاخص طبیعی از بیماری است.ترموگرافی مادون قرمز روشی سریع، غیرتهاجمی، بدون تماس و منفعل برای نظارت بر درجه حرارت بدن انسان می باشد. علاوه بر این ، ترموگرافی میتواند نقشه درجه حرارت سطح بدن را از راه دور ارایه نماید. در ده های اخیر تحقیقات وسیعی برای افزایش استفاده از دوربین های حرارتی و به دست اوردن ارتباط نزدیک بین فیزیولوژی حرارتی و دمای پوست انجام شده است.ترموگرافی با موفقیت در تشخیص سرطان پستان،و بيماري هاي مرتبط با پاتولوژي خون ( آرتريو اسكلروز ، بیماری عروق محیطی،ترومبوزهاي وريدي ، اثرات وازوكنستريكتورها از قبيل نيكوتين) – پاتولوژي مفاصل و استخوان ها و مخصوصا پاتولوژي تومورال همچنین نوزادان استفاده می شود.

آنالیز جریان در موتور های الکتریکی

بطور کلی عمده عیوب ماشینهای الکتریکی را می توان به صورت زیر دسته بندی نمود :

1 عیب استاتور ناشی از بروز قطعی و یا اتصال کوتاه در سیم پیچهای استاتور

2 شکستگی در میله های روتور و یا ترک در حلقه های انتهائی روتور

3 ناهمگنی استاتیک و دینامیک فاصله هوائی

4 خمیدگی شافت

5 عیوب بیرینگ

 

این عیوب میتوانند نشانه هائی زیر را بوجود بیاورند :

1 نابالانسی در ولتاژهای فاصله هوائی و جریانهای خط

2 افزایش گشتاور ضربه ای

3 کاهش میانگین گشتاور

4 افزایش تلفات و کاهش بازدهی

5 حرارت زیاد و غیر نرمال

روشها و متدهای مختلفی در تشخیص عیوب این ماشینها وجود دارد که مهمترین آنها عبارتند از:

1 مانیتورینگ میدان الکترومغناطیسی

2 اندازه گیری دما

3 تشخیص بوسیله تصویربرداری حرارتی

4 مانیتورینگ صدا و ارتعاش

5 آنالیزهای شیمیائی

6 آنالیز جریان موتور

7 مدل کردن ماشین و استفاده از تکنیکهای شبکه عصبی

بیشتر عیوبی که در روشهای فوق مورد بررسی قرار میگیرند شامل عیوب مربوط به بیرینگ ‚آرمیچر و استاتور ‚ شکستگی میله های روتور و خارج از مرکزی می باشند .

سیگنال جریان موتور در حالت ایده آل بصورت یک موج سینو سی با فرکانس برق شهر می باشد . ما می توانیم جریا ن را برحسب زمان یا بر حسب فرکانس نمایش دهیم .دامنه پیک فرکانسی برابر با مقدار مو ءثر دامنه موج فرکانسی می باشد از آنجا که این حالت یک حالت تئوری بدون هارمونیک می ب اشد ما فقط یک پیک در طیف فرکانسی مشاهده می کنیم . تبدیل جر یان از۳۵ دسي بل دامنه زمان به فرکانس با استفاده از الگوریتم تبدیل فوریه سریع انجام می گیرد.

در طول کار عملی ، هارمونیکهای زیادی در سیگنال موتور مشاهده می شو د و بنابراین درسیگنال واقعی پیکهای ی را علاوه بر فرکانس خط و هارمونیکهایش مشاهده م ی کنیم . این طیف فرکانسی جریان به عنوان مشخصه جریان موتور شناخته می شود . با تحلیل این هارمونیکها بعد از تقویت سیگنال توانائی تشخیص عیوب گوناگون موتور را پیدا می کنیم .

هارمونیکها در اثر عیوب مختلف الکتریکی و مکانیکی تولید می شوند ‚ همچنین از طریق منبع تغذیه هم وارد می شوند ولی اینه ا از اهمیت کمی در تشخیص عیب برخوردارند . تمامی عیوب تغییراتی را در توزیع فلوی داخلی بوجود می آورند ، پ س هارمونیک تولیدمی کنند. توجه داشته باشیدکه این هارمونیکها ، هارمونیکهای میانی هستند و با هارمونیک آنالای زرهای معمولی قابل تشخیص نمی باشند.

خرابی میله روتور :

دلایل بروز شکستگی در میله های روتور را می توان به شرح زیر خلاصه کرد :

الف- فشارهای حرارتی : افزایش دما و جرقه. ‚ hot spot ‚بواسطه اضافه بار ‚ نابالانسی

ب - فشارهای مغناطیسی : بواسطه نیروهای الکترومغناطیسی ‚ نابالانسی شار ‚ لرزش و نویزهای مغناطیسی.

ج - ایرادهای ساخت

د - تنشهای دینامیکی : زیاد بودن نیروی گریز از مرکز و گشتاور اعمال شده به شافت.

ه - عوامل محیطی : آلودگی ‚ رطوبت بیش از حد.

و - تنشهای مکانیکی : اشکال در بیرینگ ‚ خستگی ‚ شل بودن ورقه های هسته و .....

در صورت بروز شکستکی و یا ترک در میله های روتور در مشخصه جریان موتور ، فرکانس عبور قطب موتور

بصورت یک ساید باند فرکانس خط مشاهده خواهد شد . به (PPF = motor slip * no. of poles)

خواهیم دید و در حالت کلی داریم : FL ± PPF عبارت دیگر پیکها را در فرکانس

Fb=(1±2ks)FL

s = لغزش موتور

k = 1,2,3, ….

FL= فرکانس منبع تغذیه

و ساید باندهای فرکانس عبور قطب نشانگر وضعیت FL اختلاف بین دامنه پیک فرکانس مربوط به خط۶۰ دسي بل سلامتی میله های روتور می باشد .تجربیات و تحقیقات عملی مشخص کرده اند که یک اختلاف بیانگر شرایط عالی میله های روتور می باشد .

وقتی که ضعف میله های روتورشرو ع میشود(اتصالات بامقاومت زیادبوجودبیایدیایک ترک شروع به پیشرفت کند) ،افزایش می یابد که یک افزایش را در PPF امپدانس روتورافزایش می یابد. به همین علت مقدارجریان درفرکانس ۴۸ نشانگر dB در طیف فرکانس) نشان می دهد .یک اختلاف حدود ) PPF میزان دامنه پیک های فرکانس ۳۵ نشانگر وجود شکستگی درمیله ها می باشد .

خارج از مرکزی استاتیکی :

خارج از مرکزی استاتیک ی یک پدیده ناشی از ناهمگونی فاصله هوائی بین استاتور و روتور می باشد که در فونداسیون ، ناهمراستائی بیرینگ یا یک تنظیم نادرست فاصله هوائی saft foot معمولا ” بدلیل وجود برای بیرینگ های معمولی بوجود می آید . این عیب بصورت پیکهایی در فرکانس اصلی عبور میله روتور بوجود می آیند که به صورت سایدباندهایی برای فرکانس خط و هارمونیکهای آن می باشند .

خارج از مرکزی دینامیکی :

خارج از مرکزی دینامیک ی پدیده ای است ناشی از فاصله هوایی متغیر روتور– استاتورکه عموما” بدلیل وجود فرسودگی در هوسینگ بیرین گ یا پوششهای انتهایی رخ می دهد . این یک مشک ل و عیب مهم می باشد چراکه می تواندباعث تخریب سریع بیرینگ وهوسینگ آن و در درازمدت باعث بروز سایش روتور با استاتور می گردد .

داده برداری زود هنگام و نزدیک بهم در این شرایط معمولا توصیه می گردد تا شرایط تجهیز به طور کامل تحت مراقبت باشد . این عیب بصورت پیکها ی بلندی در فرکانس اصلی عبورمیله روتور و هارمونیکهای آن همراه با ساید باندهای سرعت گردش در اطراف آنها مشاهده می شود .

اتصال کوتاه در سیم پیچهای استاتور

عواملی که باعث بروز عیب در استاتور و آرمیچر و بوجود آمدن اتصال کوتاه در سیم پیچهامی گردد را میتوان به صورت زیر دسته بندی نمود:

-1 دمای بالای هسته یا سیم پیچ

-2 شل بودن ورقه های هسته ‚ گوه ها و یا اتصالات

-3 آلودگی

-4 اتصال کوتاه و تنشهای راه اندازی

-5 تخلیه جزئی الکتریکی

این اتصال کوتاهها باعث بوجود آمدن حرارت زیاد در سیم پیچها و همچنین نابالانسی جریان میشود .همچنین باعث ایجاد حرارت نامتقارن و موضعی ، کاهش راندمان و به مرور زمان اتصال زمین شدن سیم پیچ می گردد . طیف جریان به همان خوبی که کاهش درجۀ عایقی را نشان می دهد می تواند این عیب را نیز آشکار کند.

عیوب مکانیکی استاتور

این عیوب معمولا ” شامل لقی گوه ها ، لایه ها و خرابی هسته می شوند .گوه های لق باعث تخریب عایق هسته بصورت مکانیکی می شوند و همچنین سائیده شدن ورنی اطراف هسته را بدنبال خواهد داشت که این باعث بروز کرونا و کاهش قدرت عایقی موتور می گردد . خرابی هسته باعث اتصال کوتاه در لایه های استاتور و پدید آمدن منطقۀ گرم در اثر جریان های محلی گردابی در روی هسته می شود. این به مرور باعث خوردگی عایق موتور و تخریب آن در طول زمان می شود .

لقی فونداسیون :

ناهمواری فونداسیونها یا لقی در پیچها ، لقی فونداسیون را باعث می گردند ‚ این عیب با مشاهده طیف در تست آنالیز جریان قابل تشخیص است این لقی ها در (RMS Demodulation.) تفکیک مقدار مؤثر۰.۵ قابل مشاهده اند .

نابالانسی

جهت تشخیص این عیب ، احتیاج به بررسی سیگنال جریان موتور در شرایطی متفاوت با حالت قبل داریم شناخته می شود که بمنظور حذف (RMS Demodulation) . این تحلیل ، با عنوان تفکیک مقدار مو ءثر فرکانس خط و هارمونیکهای آن انجام می شود .در اینجا سرعت گردش موتور به صورت یک پی ک نشان داده خواهد شد . براساس مقدار دامنۀ آن ، میتوانیم در مورد وجود هر نابالانسی در تجهیز قضاوت کنیم . در طیف تفکیک شده یک موتور سالم پیک مربوط به سرعت گردش موتور بندرت قابل روءیت است ، در حالتی که موتور دچار نابالانسی مکانیکی باشد ، پیکهای بالائی در سرعت گردش موتور و هارمونیکهای آن دیده می شود

عیوب بیرینگ

تمام بیرینگها فرکانس خرابی یکت ا و مخصوص به خود دارند ( توسط سازنده تعیین می شود ) ، که اجازه تشخیص عیب بیرینگ را می دهد . وقتی مشخصه جریان موتور مورد بازبینی قرار گیرد وجود پیک در فرکانسهای خرابی این بیرینگها قابل تشخیص اس ت وعیب را مشخص می سازد (اعم ازاینکه عیب مربوط به ر ینگ داخلی،رینگ خارجی،گلوله ها،غلتکهایا قفسه بیرینگ باشد ) درجه تخریب می تواند با توجه به دامنۀ این پیکها مورد ارزیابی قرار گیرد . فرکانس خرابی که در طیف مشاهده می شود را می توان با فرمول زیر نشان داد:

Fbg= | FL ± m.Fv|

m = 1, 2 , 3 , ….

Fv = فرکانسهای ارتعاشی عیوب بیرینگ

راه های اندازه گیری ارتعاشات

ارتعاشات را می‌توان بر حسب جابجایی، سرعت و شتاب اندازه‌گیری کرد. سنسورها، اندازه‌گیرها، داده‌بردارها و تحلیل­گرهای لحظه‌ای برخی از ابزارهایی هستند که قادر به اندازه‌گیری مقدار ارتعاشات می‌باشند. جابجایی با یک سنسور تماسی جابجایی اندازه‌گیری می‌شود که وسیله‌ای مکانیکی است و حرکت نسبی بین دو سطح را اندازه‌گیری می‌کند.

سنسورهای جابجایی غیر‌تماسی حرکت نسبی را با استفاده از جریان مغناطیسی اندازه‌گیری می‌کنند (جریان مغناطیسی توسط دستگاه دوار تولید می‌شود). این سنسورها جابجایی دینامیکی را به کمک میدان مغناطیسی محاسبه می‌کنند. سر سنسور جابجایی یک کویل کوچک است که وقتی نوک پروب به یک ماده فرومغناطیسی نزدیک می­شود، تغییر در جریان مغناطیسی را اندازه‌گیری می‌نماید. سنسورهای تماسی و غیر تماسی جابجایی باید زمانی که فرکانس دور زیر 10 هرتز است استفاده شوند. سنسورهای تماسی جابجایی نباید برای دورهای بالای 200 هرتز استفاده گردد. همچنین سنسورهای جابجایی غیر تماسی برای فرکانس های بالای 600 هرتز مفید نیستند.

سرعت با سنسور سرعت اندازه‌گیری می‌شود که در بازه فرکانسی بین 10 تا 2000 هرتز پاسخ فرکانسی نسبتا مسطحی دارد. سنسور، سرعت ارتعاشات را با استفاده از یک مغناطیس دایمی که در سنسور ثابت شده و کویلی که روی یک فنر سوار است اندازه‌گیری می‌کند. وقتی یک منبع ارتعاشی بر سنسور اعمال می‌شود، کویل روی مغناطیس حرکت می‌کند و تولید سیگنال می‌نماید. در بیشتر موارد، سنسور سرعت بهترین ابزار برای ثبت و اندازه­گیری ارتعاشات گیربکس است.

شتاب توسط سنسور شتاب‌سنج اندازه‌گیری می‌شود. وقتی در فرکانس‌های بالا کار می‌کنیم پاسخ فرکانسی بالاتر است. یک شتاب‌سنج، ارتعاشات را با استفاده از کریستال‌های پیزو الکتریک اندازه­گیری می کند. وقتی کریستال مرتعش می‌شود یک سیگنال تولید می‌نماید. تغییر در سرعت، باعث انعکاس در کریستال و در نتیجه تغییر در ارتعاشات می‌شود.

سه نوع شتاب سنج رایج وجود دارد که عبارتند از:

 

- شتاب سنجهای پیزو الکتریک

- شتاب سنجهای پیزو رسیستیو

- شتاب سنجهای خازنی

 

شتاب سنجهای پیزوالکتریک رایج تر هستند و از نظر نحوه تأثیر پذیری از ارتعاش و تولید سیگنال الکتریکی، در 2 نوع دسته بندی می شوند: نوع فشاری (Compression type) و نوع برشی (Shear Type). المان اصلی این نوع از شتاب سنجها از مواد پیزوالکتریک مثل کوارتز و یا انواع خاصی از سرامیک ساخته می شود. این مواد بر اثر تحریک شدن، سیگنال الکتریکی تولید می کنند. شماتیک ساختمان این نوع از سنسورها را در شکل زیر می بینید:

 

همانطور که در شکل پیداست، اجزاء اصلی عبارتند از: یک وزنه، ماده کریستال (پیزوالکتریک)، یک فنر برای پیش بارگذاری، تقویت کننده و پایه. این نوع پیکربندی به گونه ای است که نیروی وارد بر ماده پیزوالکتریک و در نتیجه سیگنال الکتریکی تولید شده توسط آن، متناسب با شتابی است که بر پایه (base) وارد می شود. از آنجاییکه سیگنال ایجاد شده معمولاً ضعیف است، از یک مدار داخلی برای تقویت سیگنال استفاده می شود. نهایتاً خروجی سنسور از طریق کابلهای مناسب به ابزارهای پردازش سیگنال (دستگاه های  داده برداری) هدایت می شوند و می توان در برنامه پایش وضعیت از این داده ها استفاده نمود.

 

اندازه‌گیری جابجایی توسط سنسور شتاب‌سنج، شتاب توسط سنسور سرعت‌سنج و ... امکان‌پذیر است. در این صورت سیگنال باید دیفرانسیل‌گیری و یا انتگرال‌گیری شود.

منابع فرکانسی در ارتعاشات

سه منبع فرکانسی در ماشین آلات عبارتند از: فرکانس‌های تولیدی، فرکانس‌های تحریک و فرکانس‌های حاصل از پدیده‌های الکترونیکی.

فرکانس‌های تولیدی

فرکانس‌های تولیدی که در برخی موارد فرکانس‌های نیرو نیز نامیده می‌شوند، فرکانس‌هایی هستند که در واقع توسط دستگاه تولید می‌شوند. برای مثال نابالانسی، فرکانس درگیری چرخ­دنده، فرکانس‌های مختلف تولیدی توسط بیرینگ‌ها  BPFO) ، BPFI،  BSF و FTF) از این قبیل هستند.

برخی از فرکانس‌ها ممکن است در اسپکترام فرکانسی بیشتر ماشین‌ها حضور داشته باشند بدون اینکه مشکل ارتعاشی خاصی را نشان دهند. این فرکانس‌ها (با مقدار مجاز و بدون ساید باند) می‌تواند شامل نا بالانسی و فرکانس درگیری دندانه باشد. این فرکانس‌ها می‌تواند شامل موارد دیگری هم باشد.

فرکانس‌های دیگر در اسپکترام فرکانسی نرمال نباید وجود داشته باشد. این فرکانس‌ها می‌تواند شامل BPFI، BPFO، BSP ، FTF و غیره باشد که تنها محدود به این موارد نیست. فرکانس‌های محاسبه شده بیرینگ نباید با فرکانس‌های دیگر مدوله شوند. اگر چنین فرکانس‌هایی تولید شود نشان دهنده وجود یک مشکل ارتعاشی در گیربکس است.

فرکانس درگیری دندانه معمولا در داده‌های برداشت شده از یک گیربکس مشاهده می‌شود. این فرکانس برابر با حاصل ضرب تعداد دندانه در سرعت دورانی ماشین می‌باشد. برای دو چرخ­دنده درگیر، فرکانس درگیری دندانه برای هر چرخ‌دنده یکسان است. به بیان دیگر نسبت تعداد دندانه به سرعت چرخدنده ثابت است. در یک مرحله مجموعه چرخ‌دنده، تمام چرخ‌دنده‌ها فرکانس درگیری یکسانی دارند. ارتعاشات ناشی از چرخ­دنده‌ها به دلیل چرخش دنده‌ها در خلاف جهت یکدیگر به وجود می‌آید. در برخی موارد در اسپکترام فرکانسی هارمونیک‌های صحیح و هارمونیک‌های کسری فرکانس درگیری دندانه‌ها قابل مشاهده است. تعداد بسیاری از فرکانس‌های تولیدی دیگر توسط گیربکس وجود دارد که از آن جمله می‌توان به نا‌محوری ، شفت خمیده ، فرکانس‌های بیرینگ، لقی‌ها و غیره اشاره نمود.

فرکانس‌های تحریک

فرکانس‌های تحریک (فرکانس‌های طبیعی) مشخصه سیستم هستند. فرکانس تقویت شده، تشدید نامیده می‌شود و زمانی اتفاق می‌افتد که فرکانس تولیدی با فرکانس طبیعی برابر شود. اغلب فرکانس‌های طبیعی به عنوان یک فرکانس منفرد شناخته می‌شوند.

ارتعاشات در باندی از فرکانس‌های پیرامون فرکانس طبیعی تقویت می‌شود. دامنه ارتعاشات در این باند بستگی به میرایی سیستم دارد. میرایی معیاری از قابلیت یک ماشین برای جذب انرژی است. فرکانس‌های طبیعی زمانی مفید می‌باشند که به عنوان فرکانس حامل عمل کرده و منبع تحریک را به نقطه داده‌برداری از دستگاه منتقل کنند. این امر معمولا وقتی اتفاق می‌افتد که فرکانس‌های طبیعی به واسطه حرکت پریودیک مثل ضربه یا برخورد تحریک می‌شوند.

بدترین شرایط در دستگاه وقتی پیش می‌آید که فرکانس طبیعی با فرکانس تولید شده توسط دستگاه برابر شود. در این حالت دامنه تا حد زیادی می‌تواند رشد کند.

سرعت بحرانی زمانی اتفاق می‌افتد که دور ماشین با فرکانس طبیعی یا تشدید دستگاه یا قطعه ­ای از آن برابر شود. شکل مودهای ارتعاشی بیان کننده این است که ماشین به چه نحوی دچار خمش می‌شود.

فرکانس‌های ناشی از پدیده‌های الکترونیکی

در عمل، سیکل‌های کاذب و گمراه کننده در اسپکترام پدیدار می‌شوند. برای مثال، وقتی که بخشی از یک موج سینوسی جهت استفاده در تبدیل فوریه، بریده می‌شود (زمانی اتفاق می‌افتد که ورودی به تحلیلگر لحظه‌ای دارای حجم زیاد باشد) باعث بوجود آمدن سلسله‌ای از هارمونیک‌ها می‌گردد. دامنه هارمونیک‌ها معمولا پایین است.

اگر ساختار یک ماشین بی­عیب بوده و قطعات مختلف آن نیز سالم باشد، ماشین رفتار خطی خواهد داشت. نابالانسی خالص تولید یک فرکانس تکی بدون هارمونیک یا مدولاسیون می‌کند.

لقی شاید معمول‌ترین شکل یک مشکل غیر‌خطی در ماشین باشد. همچنین لقی متداولترین مشکل در ماشین‌هاست. وقتی حالت‌هایی از لقی در یک ماشین پدیدار شود، ماشین دچار حساسیت می‌گردد. وقتی چنین حالتی روی می‌دهد، یک مقدار کوچک نابالانسی می‌تواند ارتعاشات بالایی را به وجود آورد. همچنین ماشین به راحتی با تحریک‌های کوچک ماشین‌های دیگر تکان می­خورد. لقی باعث اعوجاج در موج می‌شود و به دنبال آن موجب پدید آمدن هارمونیک‌ها می‌گردد و اگر بریده شدن موج اتفاق بیافتد، فرکانس‌های مجموع و تفاضل در اسپکترام پدیدار خواهد شد. یک موج زمانی خوب برای تشخیص تمامی فرکانس‌های موجود در اسپکترام فرکانسی نیاز است تا بتوان مشکلات را به دقت شناسایی و عیب‌یابی کرد.

اندازه گیری دامنه در ارتعاشات

چهار راه مختلف برای بیان مقدار دامنه ارتعاشی وجود دارد که عبارتند از: پیک تا پیک ، صفر تا پیک، میانگین جذر مربعات و مقدار متوسط. پیک تا پیک فاصله بین ماکزیمم پیک مثبت تا مینیمم پیک منفی است. این معیار اندازه‌گیری اغلب برای اندازه گیری مقدار دامنه جابجایی به کار می‌رود.

صفر تا پیک فاصله بین صفر تا ماکزیمم پیک مثبت یا مینیمم پیک منفی است. این معیار برای بیان مقدار ارتعاشات حاصل از یک سنسور سرعت یا شتاب به کار می‌رود.

میانگین جذر مربعات، اندازه‌گیری نیروی زیر منحنی است. در شکل (1-8) مقدار RMS برابر است با cos 45 در پیک (707/0 در پیک تنها برای موج سینوسی خالص صادق است).

مقدار RMS ، جذر دوم جمع مربعات یک تعداد از نقاط داده شده زیر منحنی است.

ارتباط بین زمان و فرکانس در ارتعاشات

زمان

وقتی می‌گوییم فرکانس خط AC برابر با 60 سیکل بر ثانیه است بدین معنی است که در بازه زمانی یک ثانیه 60 سیکل دیده می شود درست مانند آنچه در شکل زیر نشان داده شده است. با این وجود مشاهده یک ثانیه از زمان و شمارش تعداد سیکل‌ها همیشه امکان پذیر نیست. اما می توان بازه زمانی یک سیکل را اندازه‌گیری کرد و فرکانس آن را محاسبه نمود. همچنین با معلوم بودن فرکانس سیکل، می‌توان بازه زمانی را محاسبه کرد. زمان و فرکانس عکس یکدیگرند. برای مثال اگر در یک ثانیه 60 سیکل داشته باشیم با تقسیم عدد یک بر 60 می توان پریود زمانی یک سیکل را به دست آورد. برای به دست آوردن فرکانس از زمان، برای یک سیکل، بایستی پریود زمانی 1 ثانیه را بر عدد 1 تقسیم کنید.

سیگنال زمانی دارای فرکانس های پایه، هارمونیک دوم و سوم است. در پریود زمانی اصلی، سه پیک پله مثبت وجود دارد. اولین خط طیفی، فرکانس پایه به همراه موج زمانی را نشان می‌دهد. دومین خط، هارمونیک دوم و سومین خط، هارمونیک سوم و سیگنال های زمانی مربوطه است. اگر سیگنال‌های زمانی این سه فرکانس با هم جمع شوند نتیجه همان موج زمانی سمت چپ خواهد بود.

اگر در یک ثانیه 60 سیکل اتفاق بیافتد و پریود زمانی برای سیکل 0167/0 ثانیه باشد، با ضرب دو عدد صحت مقادیر مشخص خواهد شد:

توجه کنید که پریود زمانی برای یک سیکل در تمامی فرکانس های 1 هرتز کمتر از یک ثانیه است. همچنین اگر فرکانس در مقیاس سیکل بر ثانیه محاسبه شود زمان باید در مقیاس ثانیه باشد.

فرکانس

فرکانس تعداد سیکل در یک پریود زمانی (که معمولا یک ثانیه است) می‌باشد. تا چند سال پیش فرکانس یه صورت سیکل بر ثانیه (cps) شناخته می‌شد. امروزه هرتز (سیکل بر ثانیه) معیار استاندارد فرکانس است. سرعت ماشین در مقیاس دور بر دقیقه بیان می شود ولی فرکانس های تولید شده توسط ماشین در مقیاس هرتز هستند.

تحلیل برخی مشکلات می‌تواند در حوزه زمانی انجام پذیرد. با این حال سیگنال زمانی ماشین‌های دوار اغلب بسیار پیچیده‌اند.چنین سیگنال‌هایی باید در حوزه فرکانسی تحلیل شود، اغلب خطاهایی در تحلیل بروز می‌دهد. در تحلیل ارتعاشات استفاده از سیگنال زمانی و فرکانسی به همراه هم، برای عیب‌یابی کامل و دقیق لازم است.

برای تبدیل سیگنال زمانی به حوزه فرکانسی، باید از تبدیل فوریه یا FFT استفاده کرد. آقای فوریه یک ریاضیدان فرانسوی بود که ثابت کرد به لحاظ ریاضی می‌توان تمام امواج پیچیده را به اجزای فرکانسی مجزا شکست. با این وجود تا پیش از اختراع کامپیوتر، این تکنولوژی ارزشمند به طور گسترده مورد استفاده قرار نگرفت.  با استفاده از تئوری فوریه و بهره‌گیری از سرعت و توانایی کامپیوتر، این تبدیل حوزه زمانی به فرکانسی محقق گردید که نتیجه آن موج FFT یا تبدیل سریع فوریه است.

تشخیص دقیق عیوب و مشکلات ماشین آلات، نیاز به درک درست و تحلیل صحیح سیگنال زمانی و اسپکترام فرکانسی دارد. در این راستا می توان به نکات زیر اشاره نمود:

سیگنال زمانی، منحنی تغییرات دامنه بر حسب زمان است. سیگنال زمانی شامل همه فرکانس‌ها، هارمونیک‌ها و زیر هارمونیک‌ها می‌باشد. همچنین این سیگنال در برگیرنده ارتباط فازی میان فرکانس‌ها می‌باشد. پالس‌ها، مدولاسیون دامنه، مدولاسیون فرکانس، بریدن و اعوجاج‌ها را نیز می‌توان در این سیگنال مشاهده نمود.

اسپکترام فرکانسی از رسم منحنی مقادیر دامنه در فرکانس‌های مختلف به دست می‌آید. این اسپکترام شامل فرکانس‌ها، هارمونیک‌ها، زیر هارمونیک‌ها و فرکانس­های مجموع و تفاضل می‌باشد. اسپکترام فرکانسی از روی سیگنال زمانی از طریق تبدیل فوریه به دست می‌آید. ولی به هر حال، در نتیجه این فرآیند یک سری از اطلاعات از دست خواهد رفت. به طور مثال فاز، مقادیر واقعی دامنه پالس‌ها، منشا پالس‌ها، پهنای باند و اشکال مختلف مدولاسیون را نمی‌توان به راحتی از روی اسپکترام فرکانسی تشخیص داد.

 وقتی سیگنال زمانی توسط FFT تبدیل می‌یابد، به حوزه و فاز توابع مجزای سینوسی و کسینوسی تجزیه می‌شود. وقتی که اسپکترام نمایش داده می‌شود، منحنی حاصله، نمایش دامنه در مقابل فرکانس خواهد بود. وقتی یک FFT پیچیده نمایش داده می‌شود، دامنه و فاز هر دو موجودند ولی تنها دامنه نمایش داده می‌شود. در تبدیل سیگنال زمانی به حوزه فرکانسی، زاویه فاز حذف می‌شود. در عمل، خلاف این امر می‌تواند اتفاق بیفتد. یعنی اگرچه این پارامتر نمایش داده نمی شود، ولی به صورت کامل هم کنار گذاشته نمی شود. به جز در مواردی که فاز قابل مشاهده بوده و حذف نمی شود، می بایست از سیگنال زمانی برای تشخیص زاویه فاز استفاده نمود.

فرکانس اندازه‌گیری شده‌، به ما می‌گوید که در ماشین چه عیبی رخ داده است و دامنه ارتعاشات، شدت نسبی عیب را مشخص می‌کند. اگر چه فرکانس‌ها می‌توانند با اندازه‌گیری غیر صحیح یا تجزیه و تحلیل نادرست، به اشتباه تفسیر شوند ولی نکته قابل توجه این است که فرکانس‌ها دروغ نمی‌گویند.

تئوری ارتعاشات

 حرکت یا جنبش فیزیکی یک ماشین دوار، معمولا به ارتعاشات تعبیر میشود. از آنجایی که فرکانس و دامنه یا ارتعاشات یک ماشین به صورت چشمی و لمسی قابل اندازه‌گیری نیست، وسیله‌ای باید به کار برده شود تا ارتعاشات را به یک محصول قابل استفاده، قابل اندازه‌گیری و قابل تحلیل تبدیل نماید. الکترونیک، مکانیک، شیمی و فیزیک ارتباط نزدیکی با هم دارند. از این رو به لحاظ منطقی این گونه استنباط می‌شود که تبدیل ارتعاشات مکانیکی به سیگنال الکترونیکی ترانسدویوسر یا مبدل ارتعاشی نامیده می‌شود. خروجی مبدل ارتعاشی با سرعت حرکت ماشین (فرکانس) و مقدار حرکت آن (دامنه) متناسب است. فرکانس توضیح می‌دهد که چه اشکالی برای ماشین به وجود آمده است و دامنه میزان شدت مشکل را بیان می‌کند. حرکت می تواند به صورت هارمونیک، پریودیک یا دوره ای و یا تصادفی باشد. تمام حرکات هارمونیک پریودیک هستند. با این حال تمام حرکات پریودیک هارمونیک نیستند. حرکت تصادفی بیان کننده این است که گیربکس با رفتاری غیر قابل پیش‌بینی در حال حرکت است.

حرکت هارمونیک

حرکت هارمونیک به لحاظ ویژگی، یک حرکت سینوسی و یا چند موج اعوجاجی است که این امر بستگی به محتوای هارمونیک دارد. تمام حرکات هارمونیک پریودیک هستند یعنی اینکه حرکت در طول زمان تکرار می‌شود. در یک سیستم خطی، نابالانسی در تجهیزات دوار می‌تواند حرکت هارمونیک تولید کند. با این وجود در بسیاری از بی‌ثباتی‌ها مثل مشکلات چرخدنده، لقی، خرابی بیرینگ ها، ناهم‌محوری و... چنین امواج سینوسی دیده نمی‌شود. این نکته مهم است که بدانیم مفهوم موج سینوسی به صورت ساده، در واقع ترسیم یک دایره در محور زمان است. به شکل زیر دقت کنید که چگونه می‌توان یک دایره را به صورت یک موج سینوسی رسم کرد. این امر ثابت می کند که حرکت خطی هارمونیک است. تمام حرکات هارمونیک تکرار پذیر بوده و شکلی از حرکت پریودیک هستند.

حرکت پریودیک

حرکت پریودیک به حرکاتی اطلاق می‌شود که به صورت دوره ای تکرار می‌شوند. این حرکت شامل حرکت هارمونیک، پالس ها و غیره می‌باشد. هر حرکتی که خود را در بازه های زمانی مساوی تکرار کند، حرکت پریودیک نامیده می‌شود. برای مثال کوپلینگ یک گیربکس که مشکل ناهم‌محوری و لقی دارد می‌تواند در هر دور شافت یک بار ضربه بزند. اگرچه این حرکت هارمونیک نیست ولی پریودیک است. بر اساس آنچه در شکل زیر نشان داده شده، سیگنال زمانی در هر ثانیه حاوی یک پالس است.

حرکت تصادفی

حرکت تصادفی دارای یک رفتار نامنظم است و در یک باند فرکانسی مشخص ، تمامی فرکانس‌ها را داراست. هر حرکتی که تکرار ناپذیر باشد حرکت تصادفی است.

ذرت بو داده در یک سرخ کن، برخورد قطرات باران روی یک سقف و مثال‌هایی از این قبیل هستند. حرکت تصادفی، نویز هم نامیده می‌شود. وقتی نویز تصادفی توسط یک گیربکس تولید می‌شود، نویز ضبط شده با سرعت ده برابر بیشتر از سرعت ضبط ، پخش می‌شود که این نویز صدایی شبیه به برفک تلویزیون دارد.

سیگنال زمانی نویز تصادفی، تمامی فرکانس‌های محدوده داده شده را در بر می‌گیرد. اسپکترام فرکانسی چنین موجی همانند شکل (1-3) می‌باشد. همان‌طور که از شکل پیداست، موج از روی محور فرکانس بلند شده است. اغلب حرکات تصادفی در یک ماشین به سبب لقی های زیاد به وجود می‌آید.

دلايل موفقيت استقرار سيستم مديريت جامع نگهداشت و تعمير CMMS

دلايل موفقيت در استقرار سيستم مديريت تجهيزات و مواد را مي توان در حوزه هاي و بعد هاي مختلف آن جستجو نمود. تجربه بدست آمده در اين حوزه را مي توان به شرح زير دسته بندي نمود 

• منابع انساني

عمده ترين عامل موفقيت را شايد بتوان مشاركت خوب مديريت و كاركنان در تمامي مراحل اين پروژه دانست. براي بهره گيري از اين عامل با رويكرد هاي زير حاصل گرديد.

1.       تشكيل تيم تجزيه و تحليل از كارشناسان شركت

a.       درك اهداف پروژه توسط كارشناسان

b.       انتقال يافته ها به ساير كارشناسان و كاركنان توسط اعضاء تيم

c.       تشكيل زير گرو هاي تخصصي و بهره گيري از تكنيك هاي QCC  جهت حل مشكلات موجود و بدست آوردن راه كارهاي جديد

2.       استفاده از مشاورين مختلف در مقاطع تجزيه تحليل در كنار تيم داخلي

3.       فرهنگ سازي ، آشنائي ، مشاركت و همراه نمودن ساير كاركنان شركت در رده هاي مختلف با تكنيك هاي

a.       مصاحبه در خصوص بررسي وضعيت موجود ، انتظارات از سيستم جديد

b.       توزيع پرسشنامه جهت بررسي وضعيت موجود ، انتظارات از سيستم جديد

4.       ارايه آموزش هاي متمركز در كليه سطوح و با تكرار زياد، ارائه آموزش هاي غير متمركز در محل كار پرسنل و دفاتر كارشناسان

• طراحي سيستم ها و استفاده از تكنولوژي 

در طراحي سيستم علاوه بر بررسي روال هاي جاري در شركت در تمامي مراحل الگو برداري از بهترين ها حوزه مربوطه نيز مد نظر بوده است. اين امر به كمك استاندادرهاي مرتبط نظير ISO14224  ،  يافته هاي  مقالات، مطالعه   فعاليت هاي انجام شده ، بازديدها و دريافت مشاوره انجام پذيرفت . از سه حوزه زير بيشترين الگوبرداري ها انجام گرديد.

1.       الگوبرداري از شركت هاي پيشرو در زمينه سيستم هاي نگهداشت و تعمير

2.       الگوبرداري از شركت هاي پيشرو در زمينه تكنولوژي هاي حوزه IT

3.       استفاده از استانداراد ISO14224 به عنوان راهنما

• تجهيزات و مواد

در مصاحبه ها، پرسشنامه ها و تجزيه تحليل ها انجام شده تمايل كاربران برنامه (مشتريان سيستم) به استاندارد سازي اطلاعات تجهيزات و دسترسي به سوابق اهميت ويژه ائي را به خود اختصاص داده بود.

1.       دسته بندي تجهيزات بر اساس مدل هاي استاندارد

2.       تهيه شناسنامه هاي تجهيزات و گرد آوري اطلاعات

3.       تجميع سوابق تجهيزات

از ديگر نكات حائز اهميت براي كاربران امكان دسترسي به مواد و قطعات يدكي تجهيزات، اطلاعات فني مربوطه و موجودي انبار مي باشد.

در اين تجربه با محوريت دو موضوع فوق سيستم طراحي گرديد كه علاوه بر رضايت كاربران دو مزيت عمده سيستم نيز به شرح زير طرح ريزي گرديد.

a.       مديريت تجهيزات

b.       مديريت قطعات يدكي  و مصرفي تجهيزات

c.       تجهيزات و مواد

• استقرار سيستم بصورت پايلوت

به منظور استقرار سيستم در سايت هاي صنعتي ، دفاتر كارشناسان و مديران از روش پايلوت استفاده شد. در اين روش آشناترين واحدها با سيستم طراحي شده انتخاب گرديده و و ضمن ارائه آموزش هاي تكميلي توسط تيم پياده ساز ، سيستم جهت استفاده آنها افتتاح گرديد. در اين مرحله حلقه PDCA  طرح ريزي ، اجرا ، كنترل و بهبود بصورتي اعمال گرديده كه ضمن تست كامل برنامه مجددا طراحي ها هاي لازم اجرا شد. فوائد اجراي اين پايلوت شامل موارد زير مي گرديد.

1. بدست آوردن روش هاي ارائه برنامه در كليه سايت ها
2. بدست آوردن روش هاي رفتاري با كساني كه با تغييرات مخالف بودند
3. طراحي مجدد بعضي از قسمت ها
4. رفع اشكالات
5. شناسائي نقاط قابل بهبود

تشريح كلي سيستم جامع نگهداري و تعميرات CMMS و ارتباط آن با ساير فرايندها

CMMS - Computerized Maintenance Management System يك سيستم مكانيزه جهت مـديـريت مجموعه نگهداري و تعميرات مي باشد و بعنوان يك ابزار مدرن در نگهداري و تعميرات  مطرح مي باشد كه به كمك آن مي توان استراتژيها و تكنيك هاي مختلف نگهداري و تعميرات را استقرار داد.  این گونه سیستم ها یک ابزار برای ارتقاء و بهبود فرآیند نگهداشت و تعمیر میباشد که این ارتقا  در دو حوزه مدیریت تجهیزات و دارایی ها (Asset Management) و مدیریت نگهداشت و تعمیرات (Maintenance Management) به شکل زیر انجام میشود:

1.        سازماندهی فعالیت های اداره تعمیرات

2.       پیگیری و کنترل فعالیت ها

3.      ایجاد بستر اطلاعاتی جهت تجزیه و تحلیل

4.       کنترل هزینه های نگهداری و تعمیرات

5.      حفط سوابق ، تجربیات و دانش های فنی ایجاد شده (پرسنل، تجهیزات)

6.       مدیریت قطعات یدکی تجهیزات

7.      ایجاد زیر ساخت ها و بسترهای اطلاعاتی لازم جهت پیاده سازی تکنیک های نوین نگهداری و تعمیرات

نکته مهم در این بخش انتخاب سیستم مناسب و همچنین انجام صحیح پیاده سازی آن میباشد. یک تصمیم ناصحیح در انتخاب پکیچ های نامرتبط آماده  و یا پیاده سازی غیر اصولی باعث ایجاد واکنش های در سطح سازمان خواهد شد که علاوه بر عدم پذیرش سیستم جاری هرگونه سیستم های بعدی را نیز تحت تاثیر قرار خواهد داد. یک سیستم جامع نگهداری و تعمیرات مکانیزه باید حداقل حوزه های زیر را تحت پوشش قرار دهد :

-  امکان پیاده سازی استراتژي هاي نگهداري و تعميرات كه بتواند حداقل موارد زير را بصورت مناسب تحت پوشش قرار دهد:

• Preventive Maintenance
• Corrective Maintenance
• Modifications
•  Condition Based Maintenance
• Run To Failure

 سیستم های نگهداری و تعمیرات جهت تحت پوشش قرار دادن سایر اطاعات تجهیزات و سازمان نگهداری و تعمیرات معمولا از زیر سیستم های متعددی تشکیل گردیده اند. علاوه بر تعامل اطلاعاتی که بین این زیر سیستم ها وجود دارد ، لازم است اطلاعات مشخصی بین سیستم (زیر سیستم های) نگهداری و تعمیرات و سیستم های اطلاعاتی سایر بخش های سازمان برقرار گردد. در این بخش ابتدا زیر سیستم های نگهداری و تعمیرات و تعامل اطلاعاتی بین آنها و سپس ارتباطات سیستم نگهداری و تعمیرات با سایر سیستم ها تشریح خواهد گردید. حداقل الزامات و نیازمندیهای یک سیستم مکانیزه جامع مدیریت نگهداری و تعمیرات در قالب عناوینی به شرح  زير دسته بندی ميگردند.

- مدیریت اطلاعات پایه تجهیزات

- مدیریت اطلاعات سوابق عملکرد، خرابی ها ،تعمیرات و تغییرات تجهیزات.

- کتابخانه استانداردها و دستورالعمل های نگهداری و تعمیرات تجهیزات و راهنماهای عیب یابی آنها.

- مدیریت عملیات و اطلاعات بازرسی فنی و پایش وضعیت تجهیزات (نگهداری و تعمیرت پیشبینانه)

- مدیریت عملیات و اطلاعات تعمیرات پیشگیرانه و اظطراری.

- مدیریت پروژه های نگهداری و تعمیرات

- مدیریت منابع سیستم نگهداری و تعمیرات شامل : نیروی انسانی ،ماشین آلات ،تجهیزات و ابزار آلات

- برنامه ریزی و زمانبندی یکپارچه عملیات مختلف نگهداری و تعمیرات.

- مدیریت عملکرد سیستم نگهداری و تعمیرات با محاسبه و تحلیل شاخص های عملکردی نت.

- سیستم مدیریت گردش کار (Workflow management) و کارتابل های شخصی.

- ابزار تجزیه و تحلیل و پشتیبانی از استراتژی های نگهداری و تعمیرات.

- گزارش های متنوع و انعطاف پذیر و امکان تبادل اطلاعات با نرم افزارهای مجموعه Microsoft Office.

منحنی P-F و نگهداری و تعمیرات اقتضائي-نگهداری و تعمیرات پيشگويانه-نگهداری و تعمیرات بر اساس وضعيت

اين منحني داراي دو محور "وضعيت" و "زمان" ميباشد. همچنين بر روي اين منحني دو نقطه مهم نيز وجو دارد:

• نقطه P  ، نقطه تشخيص شكست Potential Failure
• نقطه F ، نقطه رخ داد شكست (شكست كاركردي) Functional Failure

 نام منحني P-F مخفف نام دو نقطه فوق ميباشد و چگونگي شروع شكست و وخيم تر شدن وضعيت تا نقطه اي كه بتوان آن را كشف كرد (نقطه P) و سپس اگر به آن توجه نشود تا مرحله شكست كاركردي تجهيز (نقطه F)  را نشان ميدهد.

Failure Potential به معنای خرابی بالقوه است و مرحله ای از خرابی ماشین است که اولین نشانه های خرابی قابل اندازه گیری و تشخیص هستند. Functional Failure  مرحله اي از خرابي تجهيز ميباشد كه آن تجهيز قادر به برآورده نمودن وظايف كاركردي خود نميباشد.

ذكر اين نكته ضروري است كه تا زماني كه تجهيز به نقطه F  نرسيده است هنوز شكست كاركردي رخ نداده است و شكست بالقوه است. اگر يك شكست بالقوه در زماني نزديكتر به نقطه P كشف شود احتمال اينكه بتوان براي جلوگيري از شكست كاركردي و يا پيامدهاي آن اقداماتي انجام داد وجود دارد.

با توجه به توصيف فوق  منحنی P-F ميتواند در تدوين برنامه هاي نگهداشت تجهيزات نقش مهمي را ايفا كند. فعاليت هاي كه براي كشف شكست هاي بالقوه تدوين ميگردند را فعاليت هاي اقتضائي مينامند.

فعاليت هاي اقتضائي كه با نام هاي فعاليت هاي پيشگويانه  Predictive Maintenance -PdM، نگهداري بر اساس وضعيت Condition Based Maintenance -CBM نيز ناميده ميشود عبارتند از :

ساير كنترل ها و بازرسي هايي كه براي كشف شكست هاي بالقوه جهت جلوگيري از شكست كاركردي و اجتناب از پيامدهاي آن انجام ميشود.

توضیحات کاملی از نمودار P-F داده شد.در ادامه ،مدت زمان بين نقطه وقوع شكست بالقوه P و نقطه شكست كاركردي تجهيز F و يا به عبارتي فاصله زماني نقطه بروز اولين علائم قابل تشخيص خرابي تجهيز تا نقطه عدم سرويس دهي تجهيز به علت گسترش خرابي فاصله P-F یا زمان هشدار ناميده می شود .

با توجه به اين موضوع چنانچه ما زمان هاي كنترل ، بازبيني و بازرسي تجهيز را بگونه اي تنظيم نمائيم كه در اين فاصله حداقل يك سركشي به تجهيز وجود داشته باشد ميتوانيم شكست بالقوه را قبل از تبديل شدن به شكست كاركردي تشخيص داده و جهت رفع آن و يا كنترل پيامدهاي آن اقدام نمائيم.

اگر برنامه هاي كنترل و بازرسي کوتاه تر از فاصله  P-Fباشد شانس كشف شكست وجود دارد و اين امر اهميت بسيار زيادي دارد ، چرا که در غیر این صورت  شکستهای بالقوه قبل از شناسایی و اعمال برنامه های کنترلی  به شکستهای بالفعل وکارکردی تبدیل می شوند.  از طرفی هم  چنانچه فاصله برنامه هاي اقتضایی بسیار کوچکتر از  فاصله P-F باشد باعث هدر رفتن وقت و  صرف هزینه اضافي ميگردد. همانگونه كه در شكل زير نشان داده شده است هزینه تعمیرات با رشد روند خرابی به صورت چشمگيري افزايش ميابد. لذا تشخيص خرابي در مراحل اوليه و هر چه نزديكتر به نقطه P از اهميت بيشتري برخوردار ميباشد.

بعنوان مثال اگر فاصله P-F براي يك حالت شكست 2 هفته باشد ، اگر بازرسي ها هفته اي يكبار انجام شود شكست را كشف خواهيم گرد. ولي اگر برنامه بازرسي ها 4 هفته اي تنظيم گردد احتمال عدم كشف خرابي وجود دارد. در مثالي ديگر اگر فاصله P-F سه ماهه باشد قطعا داشتن برنامه  بازرسي روزانه صرفا اتلاف هزينه و زمان خواهد بود.

فاصله P-F كاربردي

در شكل زير  فاصله P-F  9 ماه بوده و دوره انجام بازرسي ها  نيز يك ماهه ميباشد. بنابراين در هنگام كشف شكست، كمترين زمان تا وقوع خرابي عملكردي 8 ماه ميباشد. اين مدت زمان را فاصله كاربردي ميگويند. فاصله كاربردي مدت زمان در دسترس و يا به عبارتي مهلت اقدام جهت انجام يك اقدام پيشگيرانه جهت حذف خرابي و يا كاهش پيامدهاي آن ميباشد.

در شكل زير  نيز فاصله P-F  9 ماه بوده و لي دوره انجام بازرسي 6 ماه  ماهه ميباشد. بنابراين در هنگام كشف شكست، كمترين زمان تا وقوع خرابي عملكردي 3 ماه ميباشد. اين مدت زمان را فاصله كاربردي ميگويند. فاصله كاربردي مدت زمان در دسترس و يا به عبارتي مهلت اقدام جهت انجام يك اقدام پيشگيرانه جهت حذف خرابي و يا كاهش پيامدهاي آن ميباشد.

پس در مورد اول كمترين مهلت انجام يك اقدام پيشگيرانه 8 ماه و در مورد دوم اين زمان 3 ماه ميباشد. اما در حالت اول فعاليت هاي بازرسي بايد 6 برابر حال دوم باشد.

برگرفته از كتاب نگهداري و تعميرات مبتني بر قابليت اطمينان نوشته آقاي موبري ترجمه آقاي دكتر زواشكياني

نگهداری و تعمیرات در کلاس جهانی World Class Maintenance

نگهداری و تعمیرات در کلاس جهانی World Class Maintenance  از ویژه گیهای خاصی برخوردار میباشد. بودن در کلاس جهانی نیازمند رعایت نکات و الزامات مربوطه میباشد. برخی از قواعد و الزامات نگهداری و تعمیرات در کلاس جهانی را میتوان به شرح زیر بیان نمود. در این ارایه صرفا به عناوین این قواعد اشاره شده است و توضیحات تفصیلی هرکدام از این بخش های  بیان خواهد گردید.

 1- هنگام مهندسی طرح و تأمين قطعات و تجهيزات علاوه بر هزينه خريد به مواردی نظیر قابلیت تعمیرپذیری ،قابلیت اطمینان ، استانداردهای ساخت ،دستورالعمل های راه اندازی ، دستورالعمل های بهره برداری و دستورالعمل های نگهداری و تعمیرات ، چگونگی تامین قطعات یدکی توجه کافی و لازم صورت میپذیرد

 2-نگهداری و تعمیرات به فعالیت های گروه مستقلی شامل تکنسین ها و کارشناسان فنی محدود نمیگردد. بلکه نگهداری و تعمیرات فرآیندی است که بخش های مهندسی ، بهره برداری ،خرید ، تدارکات ، منابع انسانی و ... را دربر میگیردکه در تعامل با یکدیگر در جهت حفظ تداوم تولید با رعایت صرفه های اقتصادی ، نکات ایمنی و زیست محیطی تلاش مینمایند.

 3- سازمان های نگهداری و تعمیرات در کلاس جهانی دارای خط مشي‌ و استراتژهای برگرفته از استراتژهای کلان سازمان خود و برمبناي افق ديد و چشم‌انداز 3 تا 5 ساله بوده و  سایر کارکنان از این خطی مشی ها آگاه میباشند. همچنین در این راستا سازمان همیشه خود را بر اساس شاخص استاندارد ارزیابی مینماید. و بدنبال مقایسه خود با بهترین های حوزه خود میباشد.

 4- در این سازمانها به ارتقا مهارت های کارکنان توجه خاص میگردد. آموزش آنها بر اساس نیازهای شغلی تعیین میگردد و لذا كاركنان مجموعه از سطح مهارت‌هاي بالايي برخوردار هستند. همچنین استراتژی های سازمان در این خصوص سعی در تربیت کارکنان چند مهارته میباشد.

 5- سطح برنامه‌ريزي و زمانبندی در این سازمان ها بالا میباشد. برنامه ریزی به معنی طرح ریزی و برآورد کلیه منابع مورد نیاز اجرای کار همانند نیری انسانی ، قطعات یدکی، ابزارآلات ، دستورالعمل ها و مدارک فنی ، مجوزها و ... میباشد . زمانبندی نیز به معنی اضافه نمودن بعد زمان و تاریخ به سایر فعالیت های برنامه شده است.

بطور یقین یک برنامه ریزی و زمانبندی منسجم و بی نقص باعث کاهش مدت زمان توقفات ، کاهش ریسک ها و حوادث ، کاهش هزینه ها و حذف ریشه ای مشکلات خواهد گردید

 6- الگوریتم ، روش و دستورالعمل های مشخصی جهت تعریف و یا ایجاد فعالیت های نگهداری و تعمیرات تجهیزات وجود دارد. بر اساس این روش جهت تجهیزات برنامه های مناسبی نظیر PM, CBM, RF  استخراج میگردد. لازم به ذکر است عناوین فوق هر کدام می تواند دارای بخشها و تکنیک های خاص خود باشد.

۷- حمایت مدیرت ارشد سازمان ، از بارزه های مهم سازمان های نگهداری و تعمیرات در کلاس جهانی  حمایت مدیریت ارشد از فرآیند نگهداشت و تعمیر میباشد. این حمایت میتواند مواردی مانند تخصیص بوجه جذب نیروی های متخصص ، آموزش پرسنل و تربیت نیروهای چند مهارته ، خرید تجهیزات و ابزارآلات مدرنتر ، تامین قطعات یدکی و مصرفی واحد نگهداری و تعمیرات ، بکارگیری تکنیک های جدید تر و همچنین ایجاد و ارتقاء انگیزهای سازمانی را در برداشته باشد.

 ۸- داشتن رویکرد نت پیش اقدامانه بجای نت واکنشی . قبلا در خصوص نگهداری و تعمیرات پیش اقدام بحث مفصلی را ارایه نمودم . نگهداری و تعمیرات پیش اقدام  (Proactive Maintenance ( دقیقا نقطه مخالف نگهداری و تعمیرات واکنشی  (Reactive Maintenance ) میباشد. در نگهداری و تعمیرات واکنشی تمامی توان نیروی های نت صرف برطرف نمودن عیوب و شکست تجهیزات میگردد و اقدام موثری جهت Route Cause Failure Analysis  حل ریشه ای خرابی ها و یا جلوگیری از رخداد مجدد آنها صورت نمیپذیرد. نکته قابل توجه تر آن است که با گذشت زمان ، خرابی ها و شدت شکست ها ( مدت زمان توقف ها ، مدت زمان تعمیر ، تعداد قطعات معیوب ، آسیب های انسانی و زیست محیطی و ... ) نیز بیشتر شده و هزینه نت بصورت تصاعدی بالا خواهد رفت. این درحالی است که در نت پیش اقدامانه با مدیریت و تحلیل خرابی ها انتظار میرود میزان و شدت خرابی ها کاهش یافته و یا تحت کنترل باشد.

 ۹- مدیریت دقیق هزینه ای نگهداری و تعمیرات ،در کلاس جهانی هزینه های نگهداری و تعمیرات بدقت محاسبه ، تحلیل و کنترل میگردد.  هزینه ای نگهداری و تعمیرات شامل دو بخش مهم هزینه های مستقیم و هزینه های غیر مستقیم میگردد . شایان ذکر است در برخی از مراجع هزینه فرصت از دست رفته مانند هزینه عدم النفع تولید را نیز بصورت بخش جداگانهای ذکر نموده اند ولی میشود این هزینه را نیز جزو هزینه های غیر مستقیم دسته بندی کرد. بین این هزینه مهمترین هزینه های که بیشترین قابلیت کنترل را میتوان بر آنها اعمال نمود را میتوان به شرح زیر نام برد

• هزینه قطعات یدکی و مصرفی
• هزینه نیروی انسانی
• هزینه ابزار ها ،ماشین آلات و تجهیزات
• هزینه های پیمانکاران و یا برون سپاری نت

با بکارگیری ابزارهای مناسبی همانند Computerized Maintenance Management System (CMMS)  هزینه ای فوق الذکر به سهولت قابل محاسبه و کنترل میباشد.

لازم به ذکر است جهت محاسبه و کنترل هزینه ها جمع آوری اطلاعات هزینه ها باید از کوچکترین المان مصرف کننده هزینه که میتواند تجهیز (Equipment) ویا قطعه( Maintainable Item) در دسته یندی تجهیزات در استاندارد ISO 14224 باشد شروع گردد. درخصوص محاسبه هزینه ای نگهداری و تعمیرات و روش محاسبه آن در بخش های آینده مطالب بیشتری عنوان خواهد شد.

مراحل چهارگانه طراحی و استقرار سیستم CBM

در شکل زیر به صورت تیتروار مراحل چهارگانه طراحی و استقرار سیستم نت مبتنی بر وضعیت را می بینید:

منحنی P-F

P-F مخفف Potential Failure به معنای خرابی بالقوه است. Failure Potential و یا خرابی بالقوه، مرحله ای از خرابی ماشین است که اولین نشانه های خرابی قابل اندازه گیری و تشخیص هستند. منحنی P-F یک مفهوم اساسی را در مراقبت وضعیت تداعی می کند. این منحنی که نمونه ای از آن را در زیر می بینید،  وضعیت تجهیز در حال خرابی را بر حسب زمان نشان می دهد. همانطور که مشاهده می کنید، هزینه تعمیرات با رشد روند خرابی به صورت فزاینده بالا می رود.

تشخیص خرابی در مراحل اولیه، از طریق تکنیکهای CM صورت می پذیرد و این تکنیکها روند رو به رشد خرابی و نیز نرخ رشد آن را نشان می دهند. لذا می توان در اولین فرصت و قبل از رسیدن به مراحل بحرانی، فعالیت تعمیراتی را انجام داد و از رشد خرابی جلوگیری نمود.

آنالیز آلتراسونيک چیست؟

گوش انسان قادر است امواج صوتی در محدوده فرکانسی 20Hz الی 20KHz را حس کند. آن بخش از طیف امواج صوتی که دارای فرکانس بالاتر از KHz 20 (حد انتهایی شنوایی انسان) می باشند، ” امواج آلتراسونیک“ نامیده می شود.

برخی از اشکالات و عیوب در ماشین آلات و تجهیزات الکتريکي، منجر به ایجاد امواج آلتراسونیک مي شوند. این امواج از طريق هوا و يا جسم جامد منتشر می شوند که به ترتیب به آنها airborne و structureborne می گویند.

امواج منتشر شده به کمک دستگاه و سنسورهای مناسب، تشخیص داده شده و با تحلیل ویژگیهای آنها، نوع عیب قابل شناسایی است. همچنین با توجه به اینکه با دور شدن از منبع عیب، شدت امواج کاهش می یابد، محل عیب با دقت قابل ملاحظه ای تعیین می گردد.

برخی از عیوبی که از طریق آنالیز آلتراسونیک قابل شناسایی هستند:

                 

خرابی بیرینگهای غلتشی، برخورد (Rubbing)،   خرابی چرخ دنده ها، . . .	در تجهیزات دوار
انواع نشتی های جریان (آرک، کورونا، ترکینگ)	در تجهیزات الکتریکی
نشتی داخلی ولوها (پسینگ)، خرابی تله های بخار،  نشتی از خطوط و مخازن هوای فشرده، نشتی از مخازن تحت فشار و یا به مخازن تحت خلأ، .  .  .	در تجهیزات  فرآیندی

انواع سنسورهای ارتعاش سنجی

سنسور ارتعاش سنجی اولین وسیله مورد نیاز برای اندازه گیری ارتعاشات و ابزاری است که حرکت ارتعاشی  را حس کرده و آن را به یک سیگنال الکتریکی AC متناسب با حرکت ارتعاشی، تبدیل می کند.

با تبدیل ارتعاشات به سیگنال الکتریکی، امکان ذخیره سازی، انجام پردازشهای بعدی و نیز مشاهده سیگنال از طریق دستگاه های الکترونیکی (تجهیزات داده برداری) فراهم می شود.  

نکاتی که درباره سنسورها حایز اهمیت هستند، عبارتند از:

-         نوع سنسور

-         انتخاب صحیح سنسور، با توجه به مشخصات سنسور (حساسیت، پاسخ فرکانسی، رنج دینامیکی، رنج اندازه گیری، ابعاد، وزن، دمای کاری، نوع کانکتور، جهت اندازه گیری، نوع تغذيه سنسور، ...)

-         نصب صحیح سنسور

-         وضعیت مناسب اتصالات سنسور و کابل آن

در ادامه موارد فوق را به ترتیب بررسی می کنیم، ابتدا آشنایی با انواع سنسورهای ارتعاش سنجی :

به طور کلی با توجه به مکانیزم کاری و پارامتر اصلی اندازه گیری، سنسورهای ارتعاش سنجی در 3 گروه دسته بندی می شوند:

• شتاب سنج  (Accelerometers)
• سرعت سنج (Velocity meters)
• جابجایی سنج (Displacement Probes)

معیارهای انتخاب سنسور ارتعاش سنجی مناسب

این موضوع را می توان به سه بخش تقسیم کرد:

1- چه نوع سنسوری انتخاب کنیم؟ (شتاب سنج، سرعت سنج و یا جابجایی سنج)

2- مشخصات مناسب برای سنسور مورد نظر چیست؟ برای مثال چگونه یک شتاب سنج مناسب را از میان شتاب سنجهای موجود در بازار انتخاب کنیم؟

3- قیمت سنسور

موضوع سوم یعنی قیمت نیاز به توضیح زیادی ندارد و تنها باید بودجه موجود برای کاربرد مورد نظر را مد نظر داشت. برای پاسخ به سؤال اول، لازم است که اطلاعاتی راجع به مزایا و معایب انواع سنسورها در مقایسه با یکدیگر داشته باشیم که پیش از این درباره آن صحبت شد و نیز این موضوع را مد نظر قرار دهیم که سنسور را برای چه کاربردی می خواهیم استفاده کنیم. یک موضوع مهم دیگر این است که اصولاً برای کاربرد مورد نظر (مثلاً عیب یابی یک موتور الکتریکی با سرعت کاری بالا یا سرعت کاری پایین، یاتاقان ژورنال يا ياتاقان غلتشی و ... )، چه پارامتری از ارتعاشات (جابجایی، سرعت و يا شتاب) مناسب تر است؟ درباره این موضوع بعداً مطالب بیشتری را خواهید خواند.

و اما پاسخ به سؤال دوم؛

مشخصاتی که درباره هر سنسور ارتعاش سنجی باید بدانیم: 

• جهات اندازه گیری
• چگونگی اتصال کابل به سنسور
• روش نصب سنسور
• اندازه و ابعاد
• وزن
• پاسخ فرکانسی
• روشهای نصب و حساسیت به نحوه نصب
• تأثیر پذیری از محیط کاری (دما، رطوبت، ...)
• حساسیت اندازه گیری
• رنج دینامیکی
• بازه اندازه گیری

 اصولاً اين اطلاعات در data sheet هر سنسور گنجانده می شوند. درباره موضوع جهات اندازه گیری باید گفت که اغلب سنسورها فقط در یک جهت ارتعاشات را حس می کنند، اما در حال حاضر انواعی از شتاب سنج در بازار موجود است که همزمان ارتعاشات را در سه جهت اندازه گیری می کنند.

چگونگی اتصال کابل به سنسور (دو نوع رایج عبارتند از side connector و top connector)، روش نصب و نیز اندازه سنسور با توجه به کاربرد مدنظر و فضای در دسترس تعیین می شود؛ مثلاً ممکن است در برخی از کاربردها نیاز به یک سنسور با اندازه کوچک داشته باشیم و یا در برخی کاربردها ارتفاع سنسور اهمیت داشته باشد. وزن سنسور نیز ممکن است در برخی مواقع فاکتور مهمی به شمار رود.

درباره پاسخ فرکانسی سنسور باید گفت که سنسورها نیز مانند هر مدار الکترونیکی دیگر، دارای فرکانس تشدید یا رزونانس هستند که در مورد شتاب سنجها این فرکانس در محدوده بالا (مثلاً حدود 40 تا 50 کيلوهرتز) قرار می گیرد. به طور کلی رفتار دینامیکی سنسور در یک محدوده فرکانسی گسترده، در منحنی پاسخ فرکانسی آن قابل مشاهده است که نمونه ای از این منحنی ها را برای یک شتاب سنج در زیر می بینید (مربوط به شتاب سنج AS-065 از محصولات شرکت B&K) :

درباره نصب شتاب سنجها و تأثیری که این موضوع بر روی پاسخ فرکانسی آنها می گذارد بعداً مطالبی را خواهید خواند. منظور از حساسیت اندازه گیری، این است که به ازای یک ورودی مشخص (مثلاً ارتعاشاتی معادل 10 mm/s ، سنسور چه مقدار بار الکتریکی (بر حسب کولومب یا میلی ولت) تولید خواهد کرد. مقدار حساسیت سنسورها معمولاً بر حسب "میلی ولت تقسیم بر واحد اندازه گیری" بیان می شود. مثلاً حساسیت اغلب شتاب سنجهای معمولی 100 mV/g می باشد.

منظور از رنج دینامیکی تفاوت میان حداکثر و حداقل دامنه ای است که سنسور قادر به دریافت آن است و معمولاً بر حسب dB بیان می شود. همچنین بازه اندازه گیری، بیانگر محدوده حداقل و حداکثری از واحد اندازه گیری است که سنسور مربوطه می تواند دریافت کند.

انواع تجهیزات داده برداری ارتعاشات

برای بررسی ارتعاشات در کاربردهای مختلف، علاوه بر سنسور ارتعاش سنجی مناسب، به یک دستگاه برای نمایش، پردازش و ذخیره سازی سیگنال خروجی سنسور نیاز داریم. مجدداً یادآور می شود که موضوع بحث، تجهیزات مورد نیاز برای ارتعاش سنجی به صورت off-line است. پیاده سازی سیستم ارتعاش سنجی on-line از نقطه نظر سنسور و نرم افزار پردازش داده ها، شباهت زیادی به سیستمهای off-line دارد، اما امکانات سخت افزاری مربوطه اصولاً متفاوت بوده و در واقع امکاناتی که برای مثال در یک دیتا کالکتور گنجانده شده اند به صورت جداگانه (و معمولاً ماژولار) در سیستمهای on-line بکار می روند.

برخی از دستگاه هایی که برای بررسی ارتعاشات قابل استفاده هستند عبارتند از:

• اسیلوسکوپ
• اسپکتروم آنالایزر (Real Time FFT Analyzer)
• آنالایزرهای پیشرفته
• نشان دهنده مقدار کلی ارتعاشات (Vibro Pen)
• دیتا کالکتور 

همچنین گاهی اوقات برای ذخیره سازی سیگنال ارتعاشات و امکان استفاده از آن برای پردازشهای بعدی از تجهیزاتی مانند Tape Recorder استفاده می شود که به صورت تک کاناله و یا چند کاناله بکار می روند. در ادامه هر کدام از این دستگاه ها را به اختصار معرفی می کنیم.

اسیلوسکوپ

اسیلوسکوپها، دستگاه های پرکاربردی هستند و از آنها عموماً برای مشاهده انواع مختلف سیگنال به منظور طراحی، تست، عیب یابی و ... استفاده می شود. سیگنال ارتعاشات نیز از این قاعده مستثنی نیست و با اتصال سنسور ارتعاش سنجی به اسکوپ می توان شکل موج ارتعاشات را مشاهده کرد (درباره کاربرد شکل موج ارتعاشات برای عیب یابی بعداً و در بخشهای مربوطه مطالبی عنوان خواهد شد). البته توجه داشته باشید که اغلب سنسورها نیاز به یک منبع تغذیه خارجی دارند و نمی توان آنها را مستقیماً به اسکوپ متصل کرد. موضوع دیگر این است که بسیاری از اسکوپهای جدید، قابلیت محاسبه و نمایش FFT را نیز دارند، هرچند که قابلیت آنها برای این کار، قابل مقایسه با اسپکتروم آنالایزرها نیست.

اسپکتروم آنالایزر (Real Time FFT Analyzer)

این نوع از تجهیزات قابلیتهای بسیاری داشته و برای کاربردهای مختلف بکار می روند. آنالیز سیگنال ارتعاشات را نیز می توان به کمک آنها انجام داد. درباره اینکه FFT چیست و چه کاربردهایی در زمینه CM ارتعاشات و عیب یابی تجهیزات دوار دارد، مطالب مفصلی بعداً خواهید خواند.

آنالایزرهای پیشرفته

در حال حاضر دستگاه های پیشرفته ای در بازار موجود است که به طور تخصصی برای بررسی و آنالیز سیگنالهای ارتعاشات و صدا طراحی و ساخته شده اند. این دستگاه ها که معمولاً همراه با نرم افزارهای تخصصی عرضه می شوند، قابلیتهای بسیار زیادی دارند و اغلب تکنیکهای آنالیز ارتعاشات را پوشش می دهند. البته قیمت آنها نیز بالاست.

نشان دهنده مقدار کلی ارتعاشات (Vibro Pen)

این نوع از دستگاه ها فقط مقدار کلی ارتعاشات و بعضاً یکی از پارامترهای بیرینگهای غلتشی را نشان می دهند. برخی انواع پیشرفته تر، قابلیت نمایش هر سه پارامتر شتاب، جابجایی و سرعت را داشته و برخی فقط یکی از این پارامترها را نشان می دهند. مزیت اصلی این نوع از دستگاه ها، اندازه کوچک و قیمت پایین آنهاست.

دیتا کالکتور

کاربرد اصلی این نوع از دستگاه ها برای پیاده سازی برنامه های CM مبتنی بر ارتعاش سنجی است. دیتا کالکتورها معمولاً دارای یک نرم افزار پشتیبان هستند که به کمک آن data base ماشین آلات تهیه شده و پس از تهیه لیست نقاط اندازه گیری و  انجام تنظیمات لازم بر روی آنها، می توان این لیست را به صورت اتوماتیک وارد دیتا کالکتور کرده و پس از داده برداری، مستقیماً اطلاعات را برای مشاهده و پردازشهای بعدی، وارد کامپیوتر نمود. اغلب دیتا کالکتورها دارای قابلیت آنالایزرها (یعنی امکانپذیری آنالیز در محل) نیز بوده و به علاوه، عملیات بالانس دینامیکی در محل را نیز می توان به کمک آنها انجام داد.

استاندارد سازی نگهداری و تعمیرات

تعریف

براساس تعریف استاندارد DIN ، نگهداری و تعمیرات عبارت است از: تمامی فعالیتهای انجام شده در جهت حفاظت یا اعادهٔ وضع یك جزء و یا كل سیستم موجود، به طوری كه نگهداری و تعمیرات صحیح ، افزایش ارزشها ی زیر را در برداشته باشد:

۱) افزایش كارآیی و بهره وری

۲) افزایش ایمنی كار و محصول

۳) افزایش طول عمر دستگاهها و تجهیزات و جلوگیری از فرسودگی آنها

۴) كاهش ساعات توقف كار

۵) كاهش هزینه های بهره برداری

۶) كاهش مصرف قطعات یدكی

۷) پیش بینی میزان و زمان مصرف قطعات

۸) بازسازی مصرف مجدد قطعات

۹) تأمین كیفیت مناسب كار یا محصول تولیدی

-  هدف تعمیرات (Maintenance Target)

هدف تعمیرات عبارت است از : طولانی كردن عمر كارخانه با حداقل هزینه و بیشترین بهره وری (طول عمر از زمان نصب ماشین آلات در طول زمان تولید تعریف می شود.)

 3-  وظایف تعمیرات (Maintenance Responsibility)

جهت دستیابی به هدف ذكر شده سه وظیفهٔ عمده به شرح زیر بر عهدهٔ تعمیرات قرار می گیرد:

۱) تنظیم و بهینه سازی

۲) جلوگیری از استهلاك

۳) موقع بازسازی و جایگزینی

 4-انواع تعمیرات

انواع تعمیرات مطابق دیاگرام نشان داده می شود كه شامل موارد زیر است:

۱) تعمیرات اصلاحی (روتین ):

این تعمیرات شامل نقایص جزئی و غیرقابل پیش بینی بوده كه در زمان بهره برداری عادی قابل رفع است و در صورت نیاز به توقف اجرای كار در ردیف تعمیرات دوره ای قرار می گیرد و توسط پیمانكار انجام می شود. كاركنان مورد نیاز در این بخش با توجه به آمار درخواستهای تعمیرات نیروگاهها بیش از ۱۰ نفر در دوره های كارشناسی و تكنسینی نیستند.

۲) تعمیرات ادواری:

از این تعمیرات می توان تا برقراری كامل سیستم به صورت هوشمند استفاده كرد. این تعمیرات براساس دستورالعملهای سازنده و تجربیات نیروگاه به صورت دوره ای در زمان بهره برداری عادی و یا توقف واحد انجام می شود. این سیستم برای سهولت برنامه ریزی و كنترل ، قابل مكانیزه شدن است. كاركنان مورد نیاز در این بخش براساس ماهیت كار تعیین می شود.

۳) تعمیرات هوشمند:

در این تعمیرات با استفاده از سیستمهای مانیتورینگ و سیستم های تحلیل كننده، رفتار ماشین تحت نظارت مداوم قرار گرفته و در صورت نزدیكی به محدودهٔ غیرمجاز بهره برداری، هشدار و سپس فرمان توقف صادر خواهد شد. كاركنان مورد نیاز این بخش كمتر از نوع ادواری است.

 5-روشهای نگهداری و تعمیرات

در طی چند دههٔ اخیر راهكارهای گوناگونی در زمینه بهبود و ارتقاء نت مورد استفاده قرار گرفته است كه در ادامه ، اهم آنها به اختصار مورد بررسی قرار خواهد گرفت:

الف-  تعمیرات اضطراری (رفع خرابی):

در این نگرش كه در دههٔ ۱۹۳۰ مطرح بود بر ایجاد سیستم های با تخصص بالد و آماده نگهداشتن آنها برای رفع نواقص ایجاد شده در تجهیزات استوار بود و تمام هم گروه تعمیراتی بر این بود كه از یك طرف تجهیزات و ماشین آلات از كار افتاده را تعمیر كرده و به بهره برداری برسانند و از طرف دیگرابزار مورد نیاز برای انجام كار را به طور صحیح پیش بینی كند.

ب - نگهداری و تعمیرات پیشگیرانه:

این روش شامل تمامی اقدامات و خدماتی است كه توسط كاركنان جهت حفظ و نگهداری سیستم با تجهیزات از نظر ایمنی و افزایش قابلیت از طریق بازدیدها و بازرسی های سیستماتیك، كشف و پیدا كردن اشكالات، روغنكاری، تمیزكاری و تعمیرات دوره ای با زمانهای ثابت از پیش تعیین شده انجام می پذیرد و شامل مواد زیر است:

بازرسی های فنی كه شامل موارد زیر است:

1) ارائه سرویس مانند : تنظیم، روغنكاری و تمیزكاری

2) تعویض قطعات قبل از ایجاد فرسودگی در آنها

3) تعمیر كلی تجهیزات در فواصل زمانی مشخص

ج - تعمیرات پیشگیرانه بر اساس شرایط فنی

در روش تعمیرات پیشگیرانه بر مبنای بروز علائم ، خرابی های مهم در یك دستگاه كه توسط ایجاد تغییرات در پارامتر كنترل كننده دستگاه؛ شرایط و یا عملكرد آن مشخص می شود، مورد عمل قرار می گیرد، همچنین نتایج حاصل از یك تغییر قابل اندازه گیری به طور دائمی یا دوره ای صورت می پذیرد. كنترل شرایط كاركرد دستگاه برای برنامه ریزی نگهداری و تعمیرات در دو وضعیت در حین كار و در زمان توقف دستگاه انجام می شود كه در زیر به بعضی از روشهای مربوط به هر دو حالت اشاره می شود:

برخی از روشهای كنترل در حین كار كه شامل كنترل درجه حرارت توسط ترمومترها، ترموكوپلها، ترموستاتها و ...، كنترل روغن، ارتعاش و صدا است.

برخی از روشهای كنترل در زمان توقف دستگاه نیز شامل: روش های سمعی و بصری توسط بروسكوپها، اینتروسكوپها، تارهای نوری، انجام تستهای غیرمخرب به منظور ردیابی تركها و تعمیرات با مركزیت قابلیت اطمینان (R.C.M.) است.

▪ (Reliability Centered Maintenace)

كاربرد این روش به هنگام در معرض خطر قرارگرفتن سلامتی و ایمنی عمومی، مخصوصاً در صنایع هواپیمایی، تأسیسات هسته ای، مخازن نفت، میدانهای نفتی و واحدهای تولید شیمیایی است و در آن به مقدار زیاد از تكنیكهای آماری و ریاضی برای پیشگویی قابلیت اطمینان استفاده می شود.

در این روش هدف اصلی حفظ قابلیت اطمینان تجهیزات در حداكثر مقدار خود توأم با اقتصادی كردن دوره عمر كل كارخانه بوده و فعالیتهای نگهداری و تعمیرات به صورت پیشگیرانه و با استفاده از سه شیوهٔ ذیل صورت می پذیرد.

تعویض بعضی از قطعات قبل از ایجاد نقص و بروز اشكال در وظایف آنها در طی دوره های زمانی معین از بهره برداری از پیش تعیین شده

▪ Hard Time Replacement (H.T.R.)

نگهداری و تعمیرات تجهیزات كه بروز نقص در آنها در آینده براساس بازرسی های دوره ای و ارزیابی نتایج از قبل قابل تشخیص است

▪ Preventive Maintenance (P.M.)

نظارت مداوم بر وضعیت كاركرد تجهیزات برای تشخیص عیوب آنی آنها قبل از بروز نقص در آنها و جلوگیری از وقوع عیب

▪ Condition Monitoring (C.M.)

▪ تعمیرات جامع بهره ور (T.P.M.)

(Total Productive Maintenance)

این روش در برگیرندهٔ مفهوم نوینی برای نگهداری و تعمیرات واحدها و تجهیزات است و تلفیق دقیقی از مفاهیم و راهكارهای بهبود بهره وری است.

لفظ فراگیر در عبارت نگهداری و تعمیرات بهره ور فراگیر درسه حوزهٔ زیر قابل تعریف است :

این سه حوزه اثر بخشی فراگیر (توسعهٔ راندمان)، پیشگیری فراگیر اجرای نگهداری و تعمیرات پیشگیرانه جامع   (P.M.)  و همكاری فراگیر كه شامل انجام فعالیتهای نگهداری و تعمیرات به صورت مستقل توسط پرسنل بهره بردار است.

در این روش تعمیرات روزانه معمولی، چك نمودها، تنظیم های كوچك و تعویض قطعات كوچك از وظایف بهره برداربوده وتعمیرات اساسی و رفع نقص های كلی به وسیلهٔ نیروی تعمیراتی و با كمك بهره بردار انجام می گیرد.

به طور كلی در روش نگهداری و تعمیرات پیشگیرانه (P.M.) بر ایجاد یك سیستم برنامه ریزی نگهداری و تعمیرات تأكید می شود، در صورتی كه در روش(T.P.M.) مفاهیم عمیق تری در مورد بازنگری فعالیتهای نگهداری و تعمیرات، مشاركت، بهبود مستمر و بهبود شاخص ارزیابی اثربخشی تجهیزات مدنظر است.

مراحل پیاده سازی شاخص اثر بخشی کلی تجهیزات OEE

1. تشکیل تیم اثر بخشی کلی تجهیزات OEE
2. بررسی تجهیزات و شناسائی تجهیزات کلیدی سازمان
3. شناسائی واحدها و پرسنل مرتبط با تجهیزات کلیدی
4. برنامه ریزی آموزشی برای سازمان
5. برگزاری دوره آموزشی اثر بخشی کلی تجهیزات OEE
6. برگزاری دوره آموزشی حل مسئله PS
7. طراحی فرآیند اجرایی شاخص (خط مشی ، روش اجرائی ، دستورالعمل، فرم ها)
8. تهیه سیستم جمع آوری داده ها در سطح کارخانه
9. تببین جایگاه و نحوه محاسبه سطح دسترسی تجهیزات
10. تببین جایگاه و نحوه محاسبه سطح عملکرد تجهیزات
11. تببین جایگاه و نحوه محاسبه سطح کیفیت تجهیزات
12. تبیین منابع هزینه در سه حوزه دسترسی ، کیفیت و عملکرد
13. تدوین و تهیه سیستم محاسبه شاخص اثربخشی کلی تجهیزات
14. شناسائی پارامترهای حذف اتلافات شش گانه در حوزه اثربخشی کلی تجهیزات
15. تهیه سیستم محاسبات هزینه ای اتلافات
16. برگزاری جلسات تعریف اقدامات اصلاحی
17. پیاده سازی سیستم پیگیری اقدامات اصلاحی و پیشگیرانه
18. سنجش مجدد شاخص اثربخشی کلی تجهیزاتOEE
19. نهادینه کردن سیستم شاخص اثربخشی کلی تجهیزات OEEدر سازمان
20. تدوین سیستم نظارت بر حسن اجرای شاخص اثر بخشی کلی تجهیزات OEE
21. تهیه گزارشات مدیریتی مبتنی بر هزینه مطابق با حذف اتلافات شش گانه

اثربخشي جامع تجهيزات يا Overall Equipment Effectiveness (OEE)

OEE يک ابزار اندازه‌گيري جامع از تجهيزات توليدي کارخانه مي‌باشد که متدولوژي کاهش مشکلات ماشين‌آلات توليدي و اجراي بهبود مداوم توليد را به کار گرفته و در ابتدا از اقدامات اصلاحي به بهترين وجه در جهت محدود کردن تجهيزاتي که تأثير منفي بر توليد داشته باشند استفاده مي‌کند و در انتها اقدامات اصلاحي به ديگر قسمت‌هاي کارخانه بسط داده مي‌شود.

 

در هر فرآيند توليد، شش نوع ضايعات وجود دارد که باعث کاهش اثربخشي ماشين‌آلات مي‌شود، جدول زير اين شش نوع ضايعات را نشان مي‌دهد:

مشکل ايجادشده	نوع ضايعات
هدر رفتن زمان (کاهش زمان در دسترس ماشين‌آلات)	1- خرابي و ازکارافتادگي 2- زمان انتظار
کاهش سرعت (کاهش نرخ عملکرد ماشين‌آلات)	3- توقف‌هاي کوتاه‌مدت 4- کاهش سرعت
کاهش سطح کيفي محصولات	5- ضايعات 6- دوباره‌کاري

 منظور از هدر رفتن زمان، از دست رفتن زمان‌هاي کاري است که بايد صرف توليد شود، اما به دلايل گوناگون اين امر رخ نمي‌دهد. توقف ماشين‌آلات مي‌تواند دو دليل عمده داشته باشد: تعميرات برنامه‌ريزي شده و نيز خرابي و ازکارافتادگي ناگهاني ماشين که منجر به انجام تعميرات پيش‌بيني نشده مي‌شود و دوم زمان‌هاي انتظار (زمان‌هاي آماده‌سازي، تعميرات، استراحت کارگران و ...). البته ممکن است ماشين‌آلات به دلايلي هم‌چون نبود مواد اوليه يا مشکلات حمل‌ونقل نيز متوقف شوند، اما از آنجا که اين مشکلات مربوط به ماشين‌آلات نبوده و ناشي از مسائلي در قسمت‌هاي ديگري از خط توليد مي‌باشند آنها را در گروه ديگري به نام "مشکلات خط توليد" جاي مي‌دهند.

کاهش سرعت ماشين‌آلات به اين معناست که ماشين مشغول به کار است، اما با حداکثر سرعت خود کار نمي‌کند. دليل اين مسئله مي‌تواند توقف‌هاي جزئي و کوتاه مدت ناشي از مشکلاتي چون متوقف شدن کانواير و يا کاهش سرعت ماشين (تفاوت سرعت حداکثري و سرعت واقعي ماشين) باشد.

کاهش سطح کيفي محصولات به معناي توليد محصولاتي است که با حدود مشخصات کيفي طراحي شده هماهنگي ندارند. چنين محصولاتي يا ضايعات محسوب مي‌شوند و بايد دور ريخته شوند (به ويژه ضايعات آغاز عمليات که ناشي از ناپايداري فرآيند هستند) يا نياز به دوباره‌کاري دارند تا به سطح کيفيت قابل قبول برسند. اين شش نوع ضايعات را مي‌توان در سه دسته کلي جاي داد: نرخ در دسترس بودن، نرخ عملکرد و ضريب کيفيت.

نسبت OEE با ضرب سه عامل موثر بر اثربخشي تجهيزات که در بالا به آنها اشاره شد بر حسب درصد محاسبه مي‌شود:

100٪ * (نرخ کيفيت محصولات توليد شده * نرخ عملکرد ماشين *  نرخ دردسترس بودن ماشين) = OEE

اندازه اين نسبت براي يک ماشين ايده‌آل که هيچ‌گونه ضايعاتي ندارد برابر ٪100 است. شاخص OEE محاسبه شده براي هر ماشين نشان مي‌دهد که آن ماشين در مقايسه با يک ماشين ايده‌آل که همواره با حداکثر سرعت و ظرفيت، محصولاتي با کيفيت مناسب را توليد مي‌کند در چه سطي از بهره‌وري قرار دارد.

نرخ در دسترس بودن يک ماشين، به صورت نسبت مدت زمان‌هاي کاري ماشين در يک شيفت (زماني که ماشين مشغول توليد است) به کل زمان کاري آن ماشين در يک شيفت کاري تعريف مي‌شود:

اين نسبت معمولاً به دلايلي مانند خرابي و توقف ماشين‌آلات يا زمان‌هاي انتظار از ٪100 کمتر است.

 نرخ عملکرد يک ماشين به صورت نسبت خروجي واقعي ماشين به خروجي برنامه‌ريزي شده براي آن (بر اساس حداکثر زمان در دسترس در يک شيفت کاري و حداکثر سرعت آن ماشين) محاسبه مي‌شود:

خروجي پيش‌بيني شده براي يک شيفت / خروجي واقعي در يک شيفت = نرخ عملکرد ماشين در يک شيفت

اين نسبت به دليل وجود توقف‌هاي کوتاه مدت و يا سرعت پايين ماشين‌آلات نسبت به حداکثر سرعت همواره از ٪100 کمتر است.

 نرخ کيفي محصولات توليد شده در يک شيفت برابر است با نسبت محصولات توليد شده در يک شيفت که با مشخصه‌ها و استانداردهاي تعريف شده هماهنگ هستند به کل محصولات توليد شده توسط آن ماشين در يک شيفت کاري:

از آنجا که معمولاً بخشي از توليدات يک ماشين ضايعات بوده و بايد دور ريخته شوند و بخشي ديگر نياز به دوباره‌کاري دارند تا با ويژگي‌هاي کيفي تعريف شده هماهنگ شوند اندازه اين نسبت از ٪100 کمتر است.

شکل زير اين مفهوم را به خوبي نشان مي‌دهد:

 

روش OEE به مفهوم  Total Productivity Management (TPM)نيز بسيار نزديک است. TPM اولين بار در سال 1971 در ژاپن مطرح شد و مفاهيم آن امروزه به طور گسترده‌اي در سراسر جهان به کار گرفته مي‌شوند. به کارگيري TPM به معناي استفاده از روش‌هاي بهبود مستمر براي کاهش سيستماتيک سطح ضايعات در کارخانه است. اين روش‌ها معمولاً بر کاهش ضايعات مربوط به ماشين‌آلات تمرکز مي‌کنند. به علاوه ضايعات مربوط به خط توليد يا عمليات لجستيک نيز مد نظر قرار مي‌گيرند. تفاوت شرايط واقعي و شرايط ايده آل در وجود ضايعات است. کارگران بخش توليد يا نگهداري هر روز با اين ضايعات روبرو هستند. TPM به معناي توليد در حداکثر سطح بهره‌وري بوده و يک استراتژي براي بهبود اثربخش کل سازمان به شمار مي‌رود. اين استراتژي بر روش‌هايي براي توليد حجم بيشتري از محصولات با ماشين‌آلات و تجهيزات فعلي تأکيد دارد. TPM به دنبال ايجاد يک محيط توليدي ايده‌آل است که در آن ازکارافتادگي ماشين‌آلات، ضايعات يا کيفيت پايين محصولات، آسيب‌ديدگي يا مشکلات جسمي براي کارگران وجود ندارد. به وجود آوردن چنين محيطي با اعمال روش‌هاي بهبود مستمر و با متعهد بودن هر کارمند از اپراتورهاي سالن‌هاي توليدي تا بالاترين سطح مديريت امکان‌پذير خواهد بود.

 از ابزار OEE شرکت توليدکننده و نيز مشتريان و تأمين‌کنندگان آن نيز سود مي‌برند. اين همراهي دو طرفه باعث افزايش سوددهي تجهيزات تأمين‌کنندگان شده و با کاهش هزينه‌هاي نگهداري تجهيزات سود بيشتري را براي مشتريان به دنبال خواهد داشت. ماهيت فعاليت در اين متدولوژي بر اساس شيوه سودمند استفاده از تيم‌هاي چند منظوره حل مسئله مي‌باشد. اين تيم‌ها در دراز مدت مي‌توانند به يک اندازه مشتري و تأمين‌کننده را ارتقا دهند.

مزاياي OEE را مي‌توان به طور خلاصه در چند مورد زير خلاصه نمود:

·   بالا بردن دسترسي به تجهيزات، بهره‌وري عملکرد و هم‌چنين نرخ کيفي که همگي درجهت OEE بهينه و بهبود بخشيدن به توليد مي‌باشند.

·     بهبود فرهنگ کار تيمي در راستاي بهبود عملکرد مديريت و بهره‌وري

·     بهبود مهارت‌هاي نگهداري و تعميرات اپراتورها، تکنسين‌ها و مهندسان

·     افزايش نرخ کيفي با کاهش خرابي تجهيزات (کاهش دوباره‌‌کاري و ضايعات)

·     بهبود توان عملياتي تجهيزات در گلوگاه‌ها براي بالا بردن ظرفيت توليد کارخانه که مي‌تواند نياز به افزايش تعداد تجهيزات را کم کند.

·     تمرکز روي منابع اقدامات اصلاحي که باعث شناسايي سريع نگهداري‌هاي پايدار مي‌شود.

·     افزابش کار تيمي بين پيمانکاران نت و توليدکنندگان در جهت يافتن راه‌هاي پايدار براي رفع توقف تجهيزات

·   کاهش زمان و تعداد تعميرات تکراري، مصرف کمتر لوازم يدکي و کمتر شدن هزينه خدمات که همه در کنار هم هزينه عملکرد کارخانه را بهبود مي‌بخشند.

·     کاهش نياز به پرسنل تعميرکار براي تعمير تجهيزات و ماشين آلات

·   با درگير شدن اپراتورها در جهت جلوگيري از خرابي‌هاي روزانه تيم نگهداري و تعميرات بزرگ‌تري به وجود خواهد آمد. (حرکت به سوي TPM)

·     نمايش سريع و دقيق ضايعات به وجود آمده در سيستم

·     سيستم ثبت اطلاعات و گزارش‌دهي قوي

·     توجه مستمر و دائمي به همه اجزايي که در افزايش بهره‌وري سازمان موثرند.

·     دسترسي سريع مديريت به اطلاعات مورد نياز

نرم‌افزار OEE از انعطاف‌پذيري زيادي برخوردار بوده و تقريباً در همه محيط‌هاي توليدي مي‌تواند به کار گرفته شود. اجزاي اين نرم‌افزار بدون نياز به برنامه‌نويسي‌هاي پيچيده و به دلخواه کاربر براي اندازه‌گيري پارامترهاي گوناگون قابل تنظيم هستند. اين نرم‌افزار هم‌چنين بسيار کاربرپسند طراحي شده، به طوري که براي انجام محاسبات OEE تنها لازم است هر روز مقداري داده توسط کارگران و يا سرپرستان در فيلدهاي از پبش تعيين شده وارد شوند. طراحي نرم‌افزار به گونه‌اي استاندارد انجام گرفته که احتمال بروز خطا در کار با آن به حداقل برسد و همه کاربران بتوانند به راحتي با آن ارتباط برقرار نمايند.

نرم‌افزار OEE، اثربخشي ماشين‌آلات را مشخص کرده و ديدگاهي در مورد ظرفيت واقعي ماشين‌آلات و تجهيزات و ضايعات پنهان آنها در اختيار مديريت قرار مي‌دهد. ده دليل قانع کننده براي به کارگيري نرم‌افزار OEE عبارتند از:

-  OEE براي همه انواع ماشين‌آلات و تجهيزات مناسب است.

2-  روز پس از تصميم‌گيري، اين نرم‌افزار در سازمان شما آماده استفاده خواهد بود.

3-  OEE يک برنامه نرم‌افزاري مبتني بر درک مستقيم از شرايط کارخانه است.

4-  OEE مي‌تواند با تحليل داده‌هايي هر چند اندک، اطلاعات مفيدي را تهيه نمايد.

5-  OEE توانايي جمع‌آوري داده‌ها را به شکل دستي، نيمه اتوماتيک و کاملاً خودکار داراست.

6-  اين نرم‌افزار مي‌تواند گزارش‌هاي مختلفي را براي مديران سازمان تهيه کند.

7-  با به کارگيري نرم‌افزار OEE مي‌توان به جاي طراحي سيستم جديد به بهبود شرايط موجود در سازمان پرداخت.

8-  نرم‌افزار OEE و استانداردهاي آن امکان محک زدن بخش‌هاي مختلف سازمان را در مقايسه با يکديگر را فراهم مي‌آورد.

9-  نرم‌افزار OEE توانايي برقراري ارتباط با ساير سيستم هاي ثبت لطلاعات (مانند ERP، Scada و ...) را داراست.

10- نرم‌افزار OEE براي همه بخش‌هاي درون سازمان اطلاعات کاربردي را فراهم مي‌آورد.

  OEE مي‌تواند آن چه را که واقعاً در سالن‌هاي توليدي روي مي‌دهد به نمايش درآورد و هم‌چنين کارگران را در مستندسازي و ثبت ميزان ضايعات و نحوه عملکرد ماشين‌آلات و تجهيزات ياري نمايد. به اين ترتيب مشخص مي‌شود که کدام يک از انواع شش‌گانه ضايعات که در بالا به آنها اشاره شد بايد مورد بررسي‌هاي دقيق‌تر قرار گرفته و اقداماتي براي کاهش آن برنامه‌ريزي شود.

افزايش اثربخشي يک ماشين قبل از هر چيز بر کارکنان بخش توليد اثرگذار است، بنابراين اين افراد اولين کساني هستند که بايد در محاسبه نسبت OEE و تلاش براي بهبود آن و کاهش مستمر ضايعات دخالت داده شوند. به اين ترتيب کارگران با جنبه‌هاي فني ماشين‌آلات و نحوه پردازش مواد توسط آنها آشنا شده و بر کاهش ضايعات و افزايش اثربخشي تجهيزات متمرکز خواهند شد.

جمع‌آوري داده‌ها

جمع‌آوري داده‌هاي مورد نياز براي محاسبه نسبت OEE مي‌تواند به روش‌هاي گوناگوني انجام گيرد:

روش‌هاي جمع‌آوري داده‌ها
جمع‌آوري دستي (Manual Collect)	کارگران داده‌هاي مورد نياز را جمع‌آوري و يادداشت مي‌نمايند.
اسکن کردن (Scan Collect)	روشي نيمه‌خودکار براي جمع‌آوري اطلاعات که در آن اپراتور بارکدهاي محصولات و يا فعاليت‌هاي ماشين را اسکن مي‌نمايد.
جمع‌آوري خودکار (Smart Collect)	استفاده از سنسورها و صفحات حساس در خط توليد براي جمع‌آوري online و خودکار داده‌ها
جمع‌آوري توسط کامپيوتر (Timer Collect)	روشي دستي براي جمع‌آوري داده‌ها توسط يک کامپيوتر که در کنار ماشين قرار گرفته است.
جمع‌آوري از راه دور (Remote Collect)	سيستم خودکار ثبت اطلاعات که در آن اپراتور دليل توقف خط را به صورت دستي وارد مي‌نمايد.
جمع‌آوري خارجي (External Collect)	روشي خودکار براي جمع‌آوري داده‌ها که با ساير سيستم‌هاي سازمان مانند ERP و يا Scada در ارتباط است.

سيستم‌هاي تهيه گزارش‌هاي خروجي

نرم‌افزار OEE به طور مستقيم با سالن‌هاي توليدي در ارتباط بوده و توانايي رسم نمودارهايي براي نمايش پارامترهاي کليدي مانند MTBF، خرابي ماشين‌ها، ميزان ضايعات و دوباره کاري‌ها، تعداد دفعاتي که با کمبود مواد روبرو بوده ايم، توقفات خط و مواردي از اين قبيل را داراست. OEE هم‌چنين از فعاليت‌هاي انجام گرفته در هر شيفت گزارش تهيه کرده و مواردي مانند زمان‌هاي کاري اپراتورها و ماشين‌ها، خروجي خط، درصد ضايعات و دوباره‌کاري‌ها و ... را به کاربر ارائه مي‌نمايد.

به علاوه نرم‌افزار OEE قادر است اطلاعات مربوط به عملکرد ماشين‌آلات و تجهيزات را به شکل روزانه جمع‌آوري و پردازش نموده و نتايج تحليل‌هاي بلندمدت را به اشکال استاندارد مختلف مانند نمودار يا جدول در اختيار کاربر قرار ‌دهد که بخش‌هاي مختلف سازمان مي‌توانند اين اطلاعات را با يکديگر تبادل نمايند. اين تحليل‌ها روند ضايعات توليد شده و عملکرد تجهيزات، محل بروز مشکل و ميزان پيشرفت‌ها را نمايش مي‌دهند. خروجي‌هاي نرم‌افزار OEE به چند دسته تقسيم مي‌شوند:

گزارش‌های مربوط به OEE
نمايشگر OEE Andon) OEE)	نشان مي‌دهد کدام ماشين ها در حدود هدف گذاري شده مشغول به فعاليتند و اقدامات اصلاحي بايد از کدام گروه از تجهيزات آغاز شود تا بيشترين سود را به همراه داشته باشد.
نمودار ميله‌اي OEE Bar) OEE)	اين نمودار ميزان ضايعات توليد شده توسط هر گروه از تجهيزات را در يک دوره زماني مشخص نشان مي‌دهد.
OEE در طول زمان (OEE in time)	اين نمودار اندازه OEE، نرخ در دسترس بودن، نرخ عملکرد و نرخ کيفي محصولات توليد شده را در طول يک دوره مشخص نشان مي‌دهد.
OEE طول سال (OEE year diagram)	اين نمودار اندازه OEE، نرخ در دسترس بودن، نرخ عملکرد و نرخ کيفي محصولات توليد شده را در طول يک سال نشان مي‌دهد.
نمودار دايره‌اي ضايعات (Losses Pie Chart)	اين نمودار ميزان ضايعات توليد شده ناشي از هر کدام از شش نوع مشکل ذکر شده در يک ماشين را نشان مي‌دهد. اطلاعاتي که اين بخش در اختيار کاربر قرار مي‌دهد در TPM به کار گرفته مي‌شود.

 

خروجي‌هايي در مورد نرخ در دسترس يک ماشين
نمودار پارتويي زمان (Pareto Minutes)	اين نمودار نشان مي‌دهد که بخش عمده زمان در دسترس يک ماشين صرف چه عملياتي مي‌شود.
نمودار پارتويي تکرارها (Pareto Frequency)	اين نمودار نشان مي‌دهد که چه رويدادي بيشتر در يک ماشين تکرار مي‌شود.
نمودار ميانگين فاصله زماني براي ... (...Mean Time To)	ميانگين زمان لازم براي آماده‌سازي و يا راه‌اندازي يک ماشين را نشان مي‌دهد.
نمودار ميانگين فاصله زماني بين ... (...Mean Time Between)	با به‌کارگيري اين نمودار مي‌توان فاصله زماني بين هر دو خرابي متوالي يک ماشين را تعيين و آن را کاهش داد.
نمودار پيشرفت در دسترس بودن (Availability development)	اين نمودار نشان مي‌دهد که يک فعاليت در طول زمان چگونه پيشرفت مي‌کند.

  

خروجي‌هاي مربوط به نرخ عملکرد يک ماشين
نمودار کارآيي محصول (Product Performance)	اين نمودار با نمايش حاصل‌ضرب نرخ عملکرد يک ماشين و نرخ کيفيت محصولات توليد شده توسط آن ماشين نشان مي‌دهد که يک محصول چگونه روي يک ماشين پردازش مي‌شود.
کيفيت محصولات (Product Quality)	نوع و ميزان ضايعات توليد شده براي هر محصول را در هر ماشين نشان مي‌دهد.
ده محصول برتر (Product Top 10)	اين نمودار ده محصول برتر (يا حتي بدترين آنها) را از نظر کارآيي، نرخ عملکرد و سطح کيفيت نشان مي‌دهد.
عملکرد در طول زمان (Performance in Time)	اين نمودار نرخ عملکرد يک ماشين را در طول زمان نشان مي‌دهد.

 

خروجي‌هاي مربوط به نرخ کيفيت محصولات
تحليل کيفيت (Quality Analysis)	نتايج تحليل کيفيت، خروجي‌هاي يک ماشين خاص را در يک نمودار پارتويي نشان مي‌دهد.
نمودار خروجي‌ها (Output)	اين نمودار حجم واقعي محصولات توليد شده را نشان مي‌دهد.
خروجي به ازاي هر کارگر (Equivalent Output per operator)	اين نمودار حجم محصولات توليد شده توسط هر اپراتور را نشان مي‌دهد.

 

گزارش مربوط به کارآيي
نمودار کارآيي (Utilization)	اين نمودار توزيع زمان‌هاي در دسترس يک ماشين را بين وضعيت‌هاي مختلف کاري، تعميرات، بيکاري و ... نشان مي‌دهد.

 

گزارش‌هاي فوري (Quick Reports)
گزارش شيفت (Shift Report)	اطلاعات و بازخوردهايي را در مورد فعاليت‌هاي يک شيفت کاري را بلافاصله پس از پايان آن شيفت در اختيار مديران قرار مي‌دهد.
گزارش‌هاي دوره‌اي (Period Report)	اطلاعات مهم و کليدي مربوط به يک دوره را در اختيار مديران قرار مي‌دهد.
ليست شيفت‌ها (List of Shifts)	نرخ در دسترس، نرخ عملکرد و وضعيت کيفي محصولات توليد شده و OEE مربوط به شيفت‌هاي متوالي را نشان مي‌دهد.
بررسي OEE Andon Overview) OEE)	وضعيت ماشين‌ها را در يک دوره يک ماهه نشان مي‌دهد.

 

مدیریت هزینه های نگهداری و تعمیرات Maintenance Cost Management – MCM

محاسبه هزینه های نگهداری و تعمیرات یکی از مباحث کلیدی در تجزیه وتحلیل و سنجش عملکرد موثر فعالیت های نگهداری و تعمیرات سازمان می باشد.از طرفی گردآوری هزینه ها در سازمان ها بسیار سخت است.واحدهای نگهداری و تعمیرات اکثر کارخانجات و سازمانهای صنعتی کشور هزینه های نگهداری و تعمیرات را محاسبه نمی کنند و اگر این کار را کرده اند بسیار مقطعی و گذرا یا در قالب یک پروژه کوتاه مدت بوده است.

دلایل بسیار زیادی برای عدم محاسبه هزینه های نگهداری وتعمیرات در سازمانها وجود دارد که چند مورد آن عبارت است از:

1. نبود استراتژی کلان در سازمان برای محاسبه هزینه های نگهداری و تعمیرات
2. عدم آشنایی واحد نت به مباحث مالی و هزینه ای
3. عدم مدل سازی و الگو برای محاسبه هزینه های نگهداری وتعمیرات
4. عدم هماهنگی بین واحد مالی سازمان و واحد نت نبود زبان مشترک هزینه ای بین این دو واحد بدلیل بند ۳ بیشترین نقش را داشته است.
5. در برخی از سازمانها هم که شروع کردن جز شدن زیادی در ریزی داده ها باعث ایست و توقف کار شده است!

اینکه هزینه های نگهداری وتعمیرات را چگونه محاسبه کنیم و چه سرفصل هایی مدنظر باشد یکی ازنکات کلیدی در طرح ریزی هزینه های نت می باشد اینجا فقط به چند توصیه می پردازیم نکاتی که در طرح ریزی هزینه های نت سازمانها در طول مشاوره و آموزش مدنظرداریم :

1. پیاده سازی هزینه های نت منوط به یک برنامه بلند مدت و گام به گام است پس یک دفعه اقدام نکنید.
2. در ابتدا بیش از دو گام در جزئیات ریزتر نشوید.
3. سعی کنید فقط به دانه درشت های هزینه های نگهداری وتعمیرات بپزدازید قانون پارتو را فراموش نکنید بیست درصد از آیتم های هزینه ای ۸۰ درصد هزینه های نگهداری وتعمیرات را شامل می شوند پس به همان ها بپردازید.
4. از مشارکت افراد های وسواسی و ایده آل گرا در پیاده سازی هزینه های نگهداری و تعمیرات اجتناب کنید معمولا کار  با انبوهی ازداده های پراکنده قفل می شود!
5. ابتدا به طرح ریزی فکر کنید بعد به اجرا !
6. مدل سازی هزینه های نگهداری و تعمیرات متناسب با فرآیند تولید و تجهیزات سازمان باید انجام شود.
7. یادتان باشد محاسبه هزینه های نگهداری وتعمیرات یک مقوله است ولی مدیریت هزینه های نگهداری و تعمیرات چیز دیگر و اصل مطلب است دومی را فدای اولی نکنید و غرق نشوید!
8. یک محاسبه ساده و سرانگشتی از هزینه های نگهداری وتعمیرات در اوایل کار برای تصمیم گیری و مدیریت هزینه های نگهداری وتعمیرات ارزش بیشتری دارد تا محاسبه ریزی و صرف زمان زیاد برای محاسبه آنها و عدم  امکان تحلیل درست مقدار زیادی داده هزینه ای در نت!

گروه بندی هزینه های نگهداری و تعمیرات را در سازمان می توان به قرار زیر تقسیم بندی کرد:

1. هزینه های نیروی انسانی نگهداری و تعمیرات
2. هزینه های قطعات یدکی
3. هزینه های مواد مصرفی
4. هزینه های پیمانکاران تعمیراتی تجهیزات
5. هزینه های اتلاف تولید از دست رفته بدلیل خرابی و توقف تجهیزات
6. هزینه های استهلاک تجهیزات (این آیتم را کلا بی خیال شوید و خیلی درگیر کتابها و محاسبات نشوید سهم کمی هم نسبت به بقیه موارد دارد)

ممیزی سیستم نگهداری و تعمیرات : مدیریت اطلاعات نگهداری و تعمیرات

همانگونه که میدانیم ، اطلاعات و سوابق نگهداری و تعمیرات برای اندازه گیری و محاسبه شاخصهای نت ، تحلیل خرابیها و انواع تصمیم گیریها در باب ماشین آلات مورد استفاده قرار گرفته و بنابراین از جایگاه مهمی در مباحث نت برخوردار میباشد.

برای ارزیابی وضعیت این بخش از سئوالات در سازمان ، نیز مطابق قسمت قبل عمل نمائید:

نمره 1: تا حد بسیار کم (زیر متوسط)

نمره 2: تاحدودی (متوسط)

نمره 3: تاحد زیادی (بالای متوسط)

1. آیا سازمان شما برای فعالیتهای نت  از یک سیستم کامپیوتری (CMMS) استفاده می نماید ؟
2. آیا تجهیزات نیازمند نت دارای سیستم کدگذاری بوده و کدها بر روی تجهیزات نصب گردیده است؟
3. آیا سازمان شما سیستم نت کامپیوتری خود را ارتقاء می دهد؟
4. آیا کارکنان مربوطه برای استفاده از CMMS آموزش دیده اند؟
5. آیا سازمان شما گزارشهای صحیح و دقیق سابقه تجهیزات را نگهداری می کند؟
6. آیا انبارهای قطعات یدکی ، مکانیزه شده اند؟
7. آیا تصمیمات مدیریت برمبنای CMMS است ؟
8. آیا سازمان شما حساب هزینه ها و مخارج کلی نت را نگه می دارد؟
9. آیا سازمان شما زمان خرابی ماشین آلات را بعنوان معیار بازدهی ثبت می کند؟
10. آیا سازمان نت شما خود را با سایر سازمانهای نت برای ارزیابی چگونگی عملکردش مقایسه میکند؟
11. آیا زمانی که کارکنان صرف میکنند، ثبت و نگهداری میشود؟
12. آیا مدیریت نت شاخصهای صنعتی را بعنوان معیارهای مقایسه به کار می برد؟

ممیزی سیستم نگهداری و تعمیرات : تاکتیکهای نت و تحلیل اطلاعات

بخش سوم از سئوالات موسسه مارشال به تاکتیکهای نت و تحلیل اطلاعات اختصاص دارد. برای ارزیابی وضعیت این بخش از سئوالات در سازمان ، نیز مطابق قسمت قبل عمل نمائید:

نمره 1 : تا حد بسیار کم (زیر متوسط)

نمره 2: تاحدودی (متوسط)

نمره 3: تاحد زیادی (بالای متوسط)

 

1. آیا سازمان شما برای فعالیتهای  PM حکم کار صادر می کند؟
2. آیا سازمان شما بطور دوره ای PMها را برای صحت ، بازنگری افزایش / کاهش ،نیازهای آموزشی و غیره بررسی می کند؟
3. آیا سازمان شما کارکنان خاصی را مختص فعالیتهای PM می گمارد ؟
4. آیا اپراتورها خدمات کوچکتر نگهداری پیشگیرانه نظیر تمیزکردن ،روغنکاری ، تنظیم و بازرسی را انجام می دهند؟
5. آیا سازمان شما نگهداری پیشگویانه (Predictive) مانند سنجش لرزش ، بررسی روغن ، فناوری مادون قرمز یا حرارتی ،اولتراسونیک ، تنظیم لیزری یا نوری را بکار میبرد؟
6. آیا سازمان شما هزینه های PM و PdM را ثبت می کند؟
7. آیا تولید (عملیات) این امکان را به کارکنان نت می دهد تا برای PMهای برنامه ریزی شده به تجهیزات و ماشین آلات دسترسی داشته باشند؟
8. آیا سازمان سعی دارد که از تکرار خرابی و شکست تجهیزات و ماشین آلات جلوگیری کند؟
9. آیا اپراتورهای تولید(عملیات ) و کارکنان نت با تصمیمات مربوط به انتخاب تجهیزات سروکار دارند؟
10. آیا افراد مسئول کار با تجهیزات جدید به خوبی آموزش دیده اند؟
11. آیا افراد مسئول نگهداری و تعمیرات تجهیزات جدید به خوبی آموزش دیده اند؟

12.   آیا سازمان شما بررسی می کند که نگهداری و تعمیر تجهیزات چه هزینه هایی در بر دارد؟  (هزینه چرخه عمر)

مهمترین شاخصهای نت

جهت ارزیابی اثربخشی اجرای برنامه ها و مقایسه جایگاه فعلی شرکت در مقایسه با استاندارد ،  شاخصهایی تدوین گردیده و لازمست در دوره های مشخص شده مورد محاسبه وتحلیل قرار گیرد . لازم به ذکر است که شاخصهای مذکور میبایستی قبل از استقرار سیستم مورد محاسبه قرار گیرد تا کنترل روند پیشرفت و اثربخشی سیستم امکان پذیر گردد .

مهمترین شاخصهای نت مطابق جدول زیر میباشد :

ردیف	شاخص	تناوب محاسبه	استاندارد جهانی
1	نسبت هزینه نت به کل هزینه تولید	سالیانه	10 الی 15%
2	درصد کارگران ساعتی به کل کارگران	ششماهه	15%
3	تعداد فعالیتهای نت برنامه ریزی شده به کل فعالیتهای نت	ششماهه	بیش از 85%
4	درصد توقف اضطراری ماشین آلات	ماهیانه	0%
5	درصد فعالیتهای(RM) Reactive Maintenance	ششماهه	کمتراز 15%
6	درصد فعالیتهای (RTF) Run To Failure	ششماهه	کمتراز 10%
7	میزان اضافه کاری نت نسبت به کل اضافه کاری شرکت	سالیانه	کمتراز 5%
8	تعداد درخواستهای کار دوبارکاری شده به کل درخواستهای کار	سالیانه	0%
9	هزینه آموزش نت نسبت به کل حقوق پرداختی به پرسنل	سالیانه	تقریبا 4%
10	ساعت نت پیشگیرانه (PM) به کل زمان نت در دسترس	ماهیانه	تقریبا 20%
11	ساعت نت پیشگویانه( (PdM به کل زمان نت	ماهیانه	تقریبا 50%
12	ساعت PRM  به کل زمان نت در دسترس (Planned Reactive Maintenance)	ماهیانه	تقریبا 20%
13	ساعت REM  به کل زمان نت در دسترس (Reactive Emergency Maintenance)	ماهیانه	تقریبا 2%
14	ساعت RNEM به کل زمان نت در دسترس (Reactive Non-Emergency Maintenance)	ماهیانه	تقریبا 8%
15	هزینه خدمات پیمانکاری به کل هزینه های نت	سالیانه	35 الی 64%
16	قابلیت دسترسی به ماشین آلات	ماهیانه	بیش از 97%

نگهداری و تعمیرات واکنشی ( Reactive Maintenance )

   در این روش بعد از وقوع خرابی نسبت به تعمیر ماشین و برگشت وضعیت به حالت اولیه اقدام میگردد .

در استاندارد TPMاز این روش با عنوان BM ((  Break down Maintenance  یاد شده و در ایران نیز عنوان EM (Emergency Maintenance برای این روش مورد استفاده قرار میگردد .

معایب این روش عبارتند از :

1-     کاهش ایمنی کار با ماشین آلات

2-     عدم برنامه ریزی دقیق تولید بعلت بروز مشکلات کمی و کیفی

3-     نیاز به گروه تعمیراتی قوی و آماده به کار

4-     افزایش زمان تعمیرات بعلت مشاهده خرابیهای فرعی

5-     نیاز به ذخیره و انبار کردن وسیع قطعات

استاندارد CM براي الكتروموتورهاي AC

سايت www.idcon.com در اقدامي ارزشمند اقدام به تهيه و انتشار استاندارد پايش وضعيت (CM) براي طيف وسيعي از تجهيزات نموده است.

يكي از اين مباحث ، استاندارد CM براي الكتروموتورهاي AC ميباشد كه ترجمه آن طي سه قسمت تقديم شما عزيزان ميگردد. لازم به توضيح است كه در استاندارد مذكور ، فعاليتهاي روتين نت نيز براي پيشگيري از بروز خرابيها پيشنهاد گرديده است :

- نكات مورد بررسي :

1) مكش هواي خنك كننده :

فن خنك كننده در ناحيه انتهايي الكتروموتور قرار داشته و معمولا" در برنامه هاي نت مورد غفلت قرار ميگيرد. لازمست تا عملكرد عادي فن خنك كننده كنترل شده و از بازبودن روزنه هاي هوا مربوط به كاور فن خنك كننده اطمينان حاصل گردد.

2) نظافت :

افزايش حرارت در عمر الكتروموتور تاثير بسزايي دارد . 10درجه سانتيگراد افزايش حرارت الكتروموتور (بيش از حد مجاز) ، عمر الكتروموتور را تا پنجاه درصد كاهش خواهد داد.

بنابراين لازمست تا :

الف) پره هاي فن خنك كننده الكتروموتور به لحاظ تميزي كنترل گردد.

ب) در هنگام تعميرات و مونتاژ بيرينگها ، محل استقرار آنها از هرگونه كثيفي تميز گردد.

پ) پره هاي دور الكتروموتور و ناحيه پايين الكتروموتور بصورت كامل تميز شود.

3) رطوبت :   

رطوبت عمر الكتروموتور را بشدت كاهش خواهد داد. آب ميتواند باعث اتصال كوتاه به زمين و اتصالي سيم پيچ گردد.

بنابراين هرگونه رطوبت و وجود آب را از اطرف الكتروموتور پاك نمائيد. محل اتصالات الكتريكي بايد عاري از هرگونه رطوبت باشد.

4) حرارت :

حرارت الكتروموتور را تجهيزات گرمانگاري اندازه گيري نمائيد .

حرارت زياد در ناحيه وسط الكتروموتور نشان دهنده بروز اشكال در سيم پيچ يا كاركرد الكتروموتور در بالاترين ظرفيت خود ميباشد .

حرارت بالاي بيرينگها نشان دهنده خرابي آنها ، عدم هم محوري ، كم يا زياد بودن ميزان گريس و يا روغن و يا هر نوع روانساز ديگر ميباشد.

حرارت بالاي كوپلينگ نشانگر عدم هم محوري دو كفه كوپلينگ است.

5) سروصدا :

... ادامه مطلب را در قسمت دوم مطالعه فرمائيد.

آنالیز مدار موتور

مطابق با تعريف، مدار موتور کلیه المانهای در ارتباط با الکتروموتور را در بر می گیرد. این المانها از باس تغذیه برق موتور که وارد MCC (Motor Control Center) می شود آغاز شده و به خود الکتروموتور ختم می گردد.

به طور کلی خرابی های محتمل در مدار موتور به شش ناحیه عیب (Fault Zone) تقسیم بندی می شود که عبارتند از:

• استاتور
• روتور
• فاصله هوایی
• عایق
• مدار قدرت
• کیفیت توان

این گروه از تستها صرفاً شامل یکسری تستهای الکتریکی می شود و لذا آنالیز مدار موتور (Motor Circuit Analysis) تنها یکی از اجزاء برنامه نگهداری و تعمیرات الکتروموتورها به شمار می رود و تکنیکهایی همچون آنالیز ارتعاشات، ترموگرافی، آنالیز آلتراسونیک و ... برای تکمیل برنامه ضروری هستند.

عیوبی که هر کدام از نواحی خطای فوق در بر می گیرند و روشهای تست شامل در هر یک، در ادامه بررسی می شوند.

1-   استاتور:

بر اثر انواع تنشهای وارده به استاتور (تنش مکانیکی، الکتریکی، حرارتی و تنشهای ناشی از آلودگی محیط) استاتور همواره در معرض آسیب دیدگی است.

برخی از پتانسیلهای خرابی عبارتند از: 

اتصال حلقه به حلقه، اتصال حلقه به زمین و اتصال فاز به فاز.

تستهایی که برای تشخیص عیب استاتور به کار می روند:

• اندازه گیری اندوکتانس و محاسبه ضریب نفوذپذیری هسته
• اندازه گیری و محاسبه نامیزانی امپدانس سیم پیچ استاتور
•  بررسی تقدم و تأخر فاز  جریان و ولتاژ

 2-   روتور:

ده درصد از خرابی های الکتروموتورها مربوط به روتور است. این خرابی ها شامل شکستگی روتور بارها، وجود عیب در اتصال روتور بارها به رینگ انتهایی و ... می شود.

تستهایی که برای عیب یابی روتور انجام می شوند:

• آنالیز جریان راه اندازی
• تست نفوذ روتور (Rotor Influence Check)
• آنالیز فرکانسی جریان (MCSA

۳- فاصله هوایی

نامیزانی فاصله هوایی منجر به افزایش ارتعاشات موتور به علت برهم خوردن توازن میدان مغناطیسی می شود. همچنین احتمال برخورد روتور و استاتور نیز وجود خواهد داشت.

تستهایی که برای تشخیص فاصله هوایی نامتقارن به کار می روند:

• آنالیز فرکانسی جریان (MCSA)
• تست نفوذ روتور (Rotor Influence Check)

۴- عایق

خرابی عایق یکی از علتهای اساسی fail کردن الکتروموتورها به شمار می رود.

تستهای مربوطه عبارتند از:

• تست میگر (اندازه گیری مقاومت عایقی)
• اندیس PI
• اندیس DA
• تست ولتاژ پله ای

۵ -  مدار قدرت

گاهی اوقات بروز اشکال در مدار قدرت، منجر به عملکرد نامناسب موتور می شود، بدون اینکه اشکالی در خود موتور وجود داشته باشد.

برخی تستها عبارتند از:

• اندازه گیری مقاومت فاز به فاز
• محاسبه نامیزانی مقاومتی  (Resistive Imbalance)

۶ -   کیفیت توان

نامیزانی ولتاژ اعمال شده بر موتورهای 3 فاز، رابطه  نزدیکی با حرارت تولید شده در آن دارد. برای مثال 3.5 درصد آنبالانسی ولتاژ منجر به افزایش 25 درصدی دمای سیم پیچ می شود.

برخی تستها عبارتند از:

• اندازه گیری و محاسبه THD (اعوجاج کلی هارمونیکی)
• اندازه گیری ولتاژ فاز به فاز
• محاسبه crest factor
• منحنی Phasor
• محاسبه نامیزانی ولتاژ، جریان و مقاوت

استفاده از حواس پنجگانه در CM

ابتدایی ترین روش برای مراقبت وضعیت تجهیزات که هنوز هم در جایگاه خود اهمیت دارد، استفاده از حواس انسانی (دیدن، شنیدن، لمس کردن و بوییدن) است.

• با لمس کردن (به ویژه با کمک یک سکه) می توان درکی از ارتعاشات تجهیز به دست آورد. همچنین سنجش دما در برخی موارد که دما خیلی بالا نباشد، به کمک لمس کردن امکان پذیر است.
• بازرسی بصری (دیدن) یکی از تکنیکهای مهم تستهای غیر مخرب و نیز CM به شمار می رود. بسیاری از عیوب (نظیر انواع نشتی، شکستگی، دفرمه شدن و . . .) از طریق مشاهده قابل تشخیص هستند.
• برخی از اشکالات و عیوب منجر به منتشر شدن بوی خاصی می شوند که با مشام انسان قابل تشخیص است. (برای مثال برخی خرابی های روغن، خرابی تجهیزات و مدارات الکتریکی و ...)
• شنوایی انسان یکی از بهترین ابزارها برای آنالیز صدا (هم از لحاظ کمی و هم از لحاظ کیفی می باشد) . گاهی موارد گوش انسان برای تشخیص منشا صدا و نوع خرابی مربوطه، از دستگاه های آنالایزر بهتر عمل می کند. علت این موضوع قابلیت گوش انسان برای تفاوت گذاشتن بین الگوهای مختلفی از صدا و ایجاد ارتباط بین خرابی های مختلف و نوع صدای ایجاد شده است.