Управление надёжностью и качеством

Об управлении надежностью сложных технологических объектов.
Общие сведения о решении.
Windchill Quality Solution (ранее - Relex Reliability Studio).
Преимущества и эффекты от использования решения.
Примеры использования решения.

Об управлении надежностью сложных технологических объектов

Разработка и производство сложного технологического оборудования (турбин, электростанций, авиационной и ракетной техники, транспортных систем, производственных механизмов для добывающих и обрабатывающих отраслей с различным циклом производства, пр.) является дорогостоящим и ответственным процессом, связанным со значительными технологическими рисками. Не менее критичными являются процессы эксплуатации такого оборудования крупными производственными компаниями, для которых содержание и обслуживание оборудования являются процессом затратным и не приносящим прямой прибыли. При этом зачастую этот процесс создаёт серьезные, трудно предсказуемые проблемы для основного бизнеса, приводящие к финансовым потерям, ущербу здоровья людей и окружающей среде.

Надежность оборудования – один из основных показателей процесса его эксплуатации. По определению, надёжность - это свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих его способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортировки.

Надежность является комплексным свойством, которое в зависимости от назначения объекта и условий его эксплуатации состоит из сочетаний свойств: безотказности, долговечности, ремонтопригодности, сохраняемости.

Особенно остро вопросы управления надёжностью стоят перед предприятиями и организациями:

  • эксплуатирующими (имеющими на балансе) технологическое оборудование, состоящее из сотен объектов и тысяч обслуживаемых единиц оборудования;
  • для которых потери от аварий, сбоев, отказов оборудования, объекта являются существенными для бизнеса;
  • в которых планирование и осуществление технического обслуживания и ремонтов (ТОиР) оборудования осуществляется «по остаточному принципу» или «по результатам предыдущих периодов», а результаты такого ТОиР – трудно анализируемы.

В первую очередь потребность регулярного управления надежностью и качеством сложных технологических систем и объектов стоит перед предприятиями: энергетики (генерирующие, передающие, сбытовые компании), транспорта (подвижного состава, воздушные и морские суда, инфраструктурное хозяйство), нефтегазовой отрасли (добывающее, транспортирующее и перерабатывающее оборудование), другими крупными производствами - машиностроительным (особенно энергетическим), авиастроительным, химическим, горнодобывающим, металлургическим, а также телекоммуникационной отраслью, где объектами управления надежностью являются сети передачи данных.

Одним из наиболее действенных способов снижения остроты этих проблем является создание системы управления надежностью и качеством сложного технологического продукта или объекта, системы, позволяющей взвешено выстраивать баланс между затратами на содержание оборудования и рисками возникновения потерь по его вине. В силу большого объема анализируемых данных и сложности математических расчетов, необходимых для качественного и своевременного анализа состояния объекта оценки важнейшей составляющей управления надежностью и качеством является соответствующая информационная система.

Под управлением надежностью понимается расчёт, анализ, контроль и прогнозирование показателей надежности сложного технологического объекта на основании анализа его эксплуатационных данных. Такие показатели надёжности, в числе прочего, являются крайне существенными при планировании послепродажного обслуживания технологического оборудования или изделия.

Результаты анализа показателей надёжности используются для:

  • разработки предложений и рекомендаций по внесению изменений в конфигурацию (или) технологию изготовления оборудования и его составных частей с целью повышения уровня качества системы,
  • оценки эффективности организации процессов технического обслуживания и ремонтов (ТОиР) оборудования и их корректировки (более точного выбора видов ТОиР и их параметров) при необходимости;
  • оценки влияния ошибок технического персонала при эксплуатации объекта на показатели его безотказности (надёжности);
  • формирования требований к процессам материально-технического обеспечения эксплуатации сложного технологического оборудования на всём протяжении его жизненного цикла.

Таким образом, комплексная система управления надежностью и качеством оборудования должна выполнять функции: сбора информации о надёжности (по использованию, наработке, отказам, ремонтам), анализа показателей надёжности, анализа влияния видов и методов ТОиР на надёжность, прогнозирования показателей надежности.

Управление надежностью конкретных объектов (готовых изделий, технологических комплексов, энергетических станций, самолетами, сетями передачи данных, пр.) – это целенаправленная деятельность по обоснованию, анализу и прогнозированию, обеспечению, повышению и поддержанию показателей (характеристик) надежности и качества рассматриваемого объекта.

Управление надежностью и качеством может и должно охватывать как весь жизненный цикл объекта от выдвижения концепции его создания до его утилизации, так и отдельные стадии жизненного цикла (проектирование, тестирование, изготовление, эксплуатация) и их совокупности. Так, такие важные стадии, как проектирование и эксплуатация оборудования охватываются процессами управления надежности как внутри выполнения каждой стадии, так и совместно, замыкая обратные связи от эксплуатации на проектный анализ по реальным данным, с целью повышения уровня достоверности прогнозирования надежности, а также возможную коррекцию и модернизацию объекта для повышения его качества.

Самыми существенными элементами в задачах управления надежностью и качества являются процедуры анализа надежности всех составляющих (конструктивных, технических) объекта и его функций, а также вероятностной оценки безопасности объекта. Анализ надежности в этом случае понимается расширенно и включает:

  • систематизированные исследования, позволяющие определять влияние на надёжность объекта и его составляющих принятых конструктивных и схемно-технических решений при проектировании, условий эксплуатации, применяемых политик ТОиР;
  • исследования по определению видов и последствий отказов, классификацию последствий, оценку значимости, важности отдельных элементов объекта как системы;
  • исследования по вероятностному моделированию надежности и безопасности объекта для определения достигнутых значений показателей;
  • анализ статистической информации по испытаниям и эксплуатации (здесь решаются задачи как выявления причин отказов, так и статистической обработки результатов);
  • прогнозирование и коррекцию характеристик планового ТОиР и процессов его материально-технического обеспечения.

Необходимо отметить, что управление качеством для этапов проектирования сложных технологических систем заключается в коррекции проектных решений по обеспечению надежности и безопасности разрабатываемого объекта и всех его составляющих. Возможные решения по коррекции проекта: пересмотр конструкции, изменение решений по резервированию, устранение дисбалансов режимов и нагрузок, замена элементов (деталей, оборудования) с высоким риском возникновения отказов и их последствий. Этап эксплуатации оборудования (объекта, изделия) позволяет выявить отклонения от проектных (ожидаемых) характеристик элементов и оборудования и обеспечить необходимую информацию для анализа и коррекции проекта. Непосредственное управление надежностью заключается в определении необходимого состава запасных частей и принадлежностей, выработке решений по техническому (профилактическому) обслуживанию, что позволяет сохранить показатели надежности на требуемом уровне.

Общие сведения о решении

Предлагаемое компанией Pba комплексное программное решение по управлению надёжностью и качеством сложных технологических объектов (изделий, оборудования, системы) представляет собой программный комплекс, реализующий основные и наиболее применяемые модели и методы управления качеством и анализа надежности и безопасности, обладающий развитым пользовательским интерфейсом и содержащий обширную базу данных по исходным характеристикам надежности элементов объекта.

Решение является постоянно обновляемой базой данных, которая накапливает знания по отказам/дефектам, их анализу и корректирующим действиям, чтобы оценивать прогресс в устранении причин отказов/дефектов, а также связанных с ними процессов.

Обеспечиваемый функциональностью решения непрерывный мониторинг данных позволяет оценить, были ли предшествующие отказы и дефекты объекта (оборудования) устранены внедренными корректирующими действиями.

Решение обладает механизмом поддержки работы групп анализа отказов, анализа глубинных причин отказов, анализа данных по устранению аналогичных проблем и т.д. Участники этих групп могут принадлежать разным подразделениям или организациям, находиться в разных городах и странах.

Решение реализовано на базе современной программной платформы Windchill с развитым аппаратом инженерного моделирования, статистического анализа для целостного и последовательного решения задач от расчета надежности до разработки плана ТОиР и прочих мероприятий по поддержке жизненного цикла сложного технологического объекта, и позволяет автоматизировать весь комплекс задач в рамках полноценного процесса управления надёжностью и качеством.

Гибкость архитектуры решения Pba по комплексному управлению надёжностью и качеством технологически сложных изделий, систем и объектов позволяет включать в его состав произвольное количество взаимодействующих и разделяющих единую базу данных модулей, построенных в современной клиент-серверной архитектуре.

Windchill Quality Solutions (ранее - Relex Reliability Studio)

Периодически сталкиваясь с существенными расходами на гарантийное обслуживание продукции, срывами сроков запуска в серийное производство, возникновением необходимости внесения изменений в продукт на поздних стадиях его проектирования, а также фактами вынужденного отзыва продукции с рынка, современные производители не могут позволить себе не принимать вопросы качества и надёжности всерьёз.

Комплексный подход к решению задачи управления надёжностью и качеством сложного технологического изделия, объекта или системы реализуется с помощью специализированного интегрированного программного комплекса Windchill Quality Solutions (WQS, ранее - Relex Reliability Studio).

Windchill Quality Solutions поддерживает следующие аспекты обеспечения качества:

Планирование качества - балансировку требований к функциональности, безопасности, производительности и стоимости при одновременном обеспечении этих требований в процессе проектирования, испытаний, производства, обслуживания и эксплуатации,

Управление качеством исполнения - анализ надежности продукта и рисков на ранней стадии проектирования и тестирования разработанных (as-designed) продуктов для проверки производительности и контроля их критических характеристик в процессе производства и обслуживания,

Повышение качества - использование результатов проектирования, испытаний, производства для выявления возможных проблем с качеством с целью их коррекции в следующем поколении продуктов и процессов,

Администрирование качества - создание корпоративных принципов и политик, обеспечивающих мониторинг усилий по улучшению качества, соответствие государственным или отраслевым стандартам, гарантирующих полную прозрачность управления в вопросах качества продукции и процессов.

Отечественных программных разработок, аналогичных семейству модулей Windchill Quality Solutions, не существует. Все имеющиеся на сегодняшний день отечественные разработки реализуют не полный спектр современных методов управления надежностью и качеством, да и то с многочисленными ограничениями, и, в лучшем случае, позволяют приближенно и не в полном объеме решить какую-нибудь одну из требуемых задач, например, задачу расчета процессов МТО, задачу моделирования надежности (но не безопасности!) последовательно-параллельных структур с нагруженным резервированием и независимым функционированием.

С полным описанием программной платформы Windchill Quality Solutions (WQS, ранее - Relex Reliability Studio) на русском языке можно ознакомиться здесь.

Дополнительная информация о программной платформе Windchill Quality Solutions (WQS, ранее - Relex Reliability Studio) на русском языке, как и другие документы и презентации по управлению надёжностью и качеством сложных технологических изделий, объектов и систем, доступны в разделе «презентации и информационные материалы».

Преимущества и эффекты от использования решения

Основными результатами применения решения Windchill Quality Solutions (WQS, ранее - Relex Reliability Studio)  для автоматизированного управления надежностью и качеством сложных технологических изделий, объектов и оборудования являются:

  • возможность удовлетворить все базовые критичные потребности оценки выполнения требований к надежности, доступности, сопровождения и ремонтопригодности систем,
  • предоставление современного инструмента контроля и управления операционными расходами на всём протяжении жизненного цикла,
  • минимизация прямых операционных и вспомогательных расходов для обеспечения максимальной прибыльности процесса эксплуатации объектов и систем,
  • обеспечение работоспособности сложных технологических промышленных объектов в тяжелых условиях их эксплуатации,
  • наличие возможности расчёта и сравнения альтернативных сценариев действий на базе результатов анализа показателей надёжности,
  • возможность оптимизации уровня запасов и планирования технического обслуживания оборудования,
  • обеспечение высокой оперативности обратной связи для производителя сложного технологического оборудования (объекта) в части эксплуатационных данных с целью непрерывного совершенствования и повышения качества сложной системы,
  • наличие инструмента точного моделирования полной структуры сложной промышленной системы для оперативного математического анализа результатов точечного воздействия управляющих воздействий в процессе её эксплуатации,
  • предоставление возможности сравнения результатов применения в сложном технологическом объекте (оборудовании) альтернативных компонентов и структур для достижения максимальной производительности и минимизации затрат,
  • снижение эксплуатационных рисков с целью защиты от возможной судебной ответственности эксплуатирующей организации,
  • высокий уровень гибкости, масштабируемости решения, позволяющий организовать территориально распределённую систему комплексного управления надежностью с возможностью доступа пользователей из различных точек мира,
  • возможность интеграции решения с любыми уже используемыми базами данных и смежными информационными системами и ИТ –платформами.

Примеры использования решения Windchill Quality Solutions

Предлагаемое компанией Pba решение для управления надёжностью и качеством технологически сложных изделий, объектов и систем Windchill Quality Solutions (WQS, ранее - Relex Reliability Studio) уже успешно используют для комплексного управления надежностью такие компании и организации, как как Eastman Kodak, British Aerospace, General Motors ATV, Westell, Lockheed Martin, Aeroflex, NASA, EADS, Honeywell, Boeing, 3-Com, Siemens, LG, Motorola, Dell, Cessna, Raytheon, HP, Honda, Samsung, Cisco Systems, Nokia, AT&T, Philips, Pirelli, Quallcomm, Seagate, Emerson, подразделения ОАО «Газпром», ЗАО «Гражданские самолёты Сухого» и другие как в мире, так и в России.

Многие из них считают используемое программное решение Windchill Quality Solutions самым всеобъемлющим и современным инструментом комплексного управления надежностью на сегодняшний день с непревзойдённым уровнем открытости технологической архитектуры, интегрируемости и функциональности при сохранении его доступности по стоимости как приобретения, так и кастомизации (внедрения) и владения.

Информационные технологии успеха