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可靠性理论在工业互联网(新工业服务)生态中的应用

2017-09-06  15:18:28

可靠性理论在工业互联网(新工业服务)生态中的应用


生产系统可靠性,简单来理解,就是耐用程度如何,容不容易发生故障。维修性则重点说明的是维系的方便性,两者之间一种互补的统一。


在《数字化工厂+工业维修服务体系》一书中,首次在工业服务领域提出了可用度的概念,即可用度(A)=MTBF/(MTBF+MTTR).

备注:

MTBF,平均故障间隔时间;

MTTR,平均故障修复时间。

从可用度概念来分析,MTBF反映了可靠性水平,即可靠度。而可靠度,即包含生产系统(设备设施)在规划、设计、制造和安装期间的前期固有可靠度,也包含运行期的运维可靠度。


  • 前期固有可靠度

在生产系统(设备设施)规划阶段,可靠性要求是至关重要的,这里值得注意的是,设计年限与可靠性的要求的关系必须明确清楚。工业服务市场通常认为许多工业企业只需要3-5年的设备,而不要求设备满足10-20年使用条件,归结为价格因素导致供应质量层次不齐?而事实上并非如此,就算是3-5年的使用期,也必须满足在使用期的可靠性要求,显然不是降低质量满足低价竞争的规则。而前期可用度,如何有效保证,这包括:

(1)设计与制造

可靠性设计是基于设备质量可靠的设计原则,除了基于产品质量的零部件和选择、应力-强度分析、降额等基本考虑之外,复杂装备还需要考虑对结构优化,对于故障模式的冗余设计时,需要考虑依据故障失效分析(RCM以可靠性为中心的维修),列举出预防性维修的内容,便于降低制造成本、充分考虑系统尺寸、重量和节能因素。

(2)设备招标与验厂

单纯低价中标,坑死用户,累死自己,饿死同行。而最终为可靠性买单的还是用户,为避免或减少可靠性损失带来的困扰,应当在设备招标时,就应该充分论证考虑,通常包含两种:

A):除了明确的技术要求,还应向制造商开展《可靠性与维修性论证》(参照《数字化工厂+工业维修服务体系》一书)评估,由制造商填写以后,招标小组依据这些内容进行评价,依据评价得分高低筛选供应商。并将《可靠性与维修性论证》报告,作为技术附件,作为过程验厂和产品验收的依据。

B):当数字运维在工厂得到普及时,故障处理记录将记录每个制造商的MTBF值(包含制造商整体及产品),工厂在前期选型时,可以依据这些客观(不可篡改的)数据实施前期识别,减少单纯比价带来的风险。

C):新工业服务将催生可靠性与维修性论证服务,这将有利于促进装备制造商实现服务型制造转型。

备注:在工业4.0/智能制造革命的背景下,生产系统的范围不仅限于设备本身,同时也包含工业设备、工业控制、工业软件及网络基础构成的一体化制造系统,可靠性涉及范围也应同时涵盖,以避免造成“越智能、越瘫痪”的窘态。


  • 运维可靠度

设备固有可靠度由设计与制造决定,而实际的可靠度,是企业面临不同役龄、不同工况,不同供应商供应的生产设备,对于这些存量设备,如何保障和提升可靠度,具有深远的现实意义。这包括:

(1)可靠性保护与修复

预防性维修项目,是可靠性设计时,通过试验和故障模型分析,提出的基于周期时间的维修项目,对于复杂系统而言,预防性维修是确保可靠性的必要手段。

除此之外,润滑管理是工业不可或缺的基础,对于存量及新进设备,应开展包括润滑油品优化、润滑方式改进,油质监测等手段,以起到可靠性保护的作用。

对于已经失效或存在重大隐患(如常见的跑冒滴漏)的部位和部件,采取包括高分子修复、专业修复技术的可靠性修复是至关重要的。

(2)可靠性工业品供应

假冒伪劣的工业品供应,是影响维修可靠性的天敌。制造业工厂经常会出现诸如,润滑优化完了,油品的选型没问题,但购买时却变成了地沟油,而这些现象几乎在任意的工业品领域都严重的存在。

通常的做法是提高识别能力,如油品检测仪,或依赖于工业品提供商的良心发现。但总体而言,在供应商利益的驱使下,依然是防不胜防。

而工业互联网/新工业服务提供的解决路径:一方面通过数字运维记录的工业品MTBF值,以衡量工业品提供商的供应质量;另一方面则通过区块链技术,追溯物流配送,以防止调换现象发生。

(3)维修的可靠性校准和验证

除了工业品及装备本身制造质量,影响运维可用度的另外一个关键因素是本身维修的质量,工业企业通常存在刚修好的设备,没几天就坏了,形成了越修越坏,越坏越修的恶性循环。

改变这一现状,则需要通过数字运维工具,维修之后需要由维修工程师出具测试报告,如对中,平衡,振动测试,必要时需要由使用方、质量部门、工艺部分共同验收确认。第三方服务商维修时,也同样必须出具专业的可靠性报告,并通过VR技术获得专家支持,以确保维修的可靠性保障。

(4)预防性维修周期的动态调整

许多工厂面临一个这样的状况,即保养项目往往形同虚设,由于过渡依赖预防性维修,会造成生产计划被打乱,维修成本增高的情况。对于到底什么时候开展预防性维修,成为企业的头疼的现状。而通过数字运维的MTBF的动态记录,将有利于寻找到周期性损坏的规律,而对于这些维修项目,则可以实现提前的可靠性维修,实现生产系统稳定生产。


  • 总结

可靠性理论落地,需要以数字运维+MRO工业服务社区+基于互联网供应链平台支撑的工业互联网(新工业服务)生态支持。

这需要以数字运维帮助用户建立以数据为决策依据的管理优化,通过MRO服务社区为依托,聚合线上线下的专业服务团队,以园区/城市为中心,向工业企业开展专业维保服务和工业品集采集供,并以互联网供应链平台支持,建立高效可靠性保障服务体系。