Jakie działania obniżają koszty konserwacji i zwiększają dostępność instalacji przy pracy na trzy zmiany?
Przy pracy na trzy zmiany nieplanowane przestoje mieszalników materiałów sypkich wpływają szczególnie mocno na produktywność, zdolność dostawczą i koszty produkcji. Ponieważ dostępnych jest tylko niewiele wolnych od produkcji okien czasowych na inspekcje, czyszczenie, naprawy czy wymianę narzędzi, utrzymanie ruchu nie powinno mieć charakteru przede wszystkim reaktywnego. Sensowna jest stopniowana strategia obejmująca działania prewencyjne, ukierunkowane na stan techniczny oraz – o ile pozwala na to baza danych i opłacalność – predykcyjne. Konserwacja prewencyjna według interwałów czasowych, godzin pracy lub liczby wsadów zmniejsza ryzyko awarii, może jednak prowadzić do niepotrzebnych interwencji. Konserwacja ukierunkowana na stan techniczny ocenia natomiast rzeczywisty stan krytycznych komponentów i inicjuje działania konserwacyjne dopiero przy zauważalnych trendach lub przekroczeniu określonych wartości granicznych. Konserwacja predykcyjna wykorzystuje historyczne i bieżące dane eksploatacyjne, aby wcześniej rozpoznawać potrzeby konserwacyjne i lepiej wpisywać interwencje w planowane okna przestojowe.
Przy mieszalnikach do materiałów sypkich w centrum uwagi znajdują się przede wszystkim łożyskowania, przekładnie, sprzęgła, wały, uszczelnienia, narzędzia mieszające, elementy wyładowcze oraz ewentualnie agregaty dozujące i transportowe. Typowymi sygnałami pogarszającego się stanu instalacji są rosnący pobór mocy, nietypowe przebiegi momentu obrotowego, narastające drgania, podwyższone temperatury łożysk, nieszczelności, nietypowe odgłosy, przywieranie produktu lub słabnąca jakość mieszania. Odpowiednimi metodami monitorowania stanu technicznego są na przykład analizy wibracji łożysk, przekładni i napędów, termografia silników, sprzęgieł i szaf sterowniczych oraz monitorowanie poboru prądu, momentu obrotowego, prędkości obrotowej, temperatury i czasu pracy. Przy przekładniach smarowanych olejem dodatkowo analiza oleju może dostarczać wskazówek dotyczących starzenia się środka smarnego, zanieczyszczeń lub cząstek zużycia. To, która metoda pomiarowa jest odpowiednia, zależy od realistycznych scenariuszy awarii, krytyczności agregatu i korzyści ekonomicznej. Nie każdy komponent wymaga rozbudowanej czujnikowości: przy prostych, tanich i szybko wymienialnych częściach naprawa reaktywna może być bardziej opłacalna.
Strategia Reliability-Centered Maintenance (utrzymanie ruchu ukierunkowane na niezawodność) oraz systematyczna analiza rodzajów i skutków możliwych błędów (FMEA) pomagają priorytetyzować krytyczne instalacje i komponenty według istotności dla bezpieczeństwa, skutków awarii, czasu ponownego zaopatrzenia i kosztów przestojów. Komponenty silnie obciążone lub decydujące dla całego procesu powinny być preferencyjnie nadzorowane w sposób prewencyjny lub ukierunkowany na stan techniczny. Niekrytyczne elementy o niskich kosztach wymiany mogą natomiast nadal być naprawiane reaktywnie. Uzupełniająco ważna jest ustrukturyzowana analiza słabych punktów. Analizy Pareto, analizy 5 x dlaczego, diagramy Ishikawy lub analizy drzewa błędów pomagają trwale usuwać powtarzające się przyczyny, takie jak nieodpowiednie parametry produktu, przeciążenie, nieprawidłowe wyosiowanie, niedostateczne smarowanie, błędne procedury czyszczenia lub nieodpowiednie materiały. Dzięki temu usuwana jest nie tylko pojedyncza usterka, lecz również zmniejsza się prawdopodobieństwo jej powtórzenia.
Zwłaszcza przy pracy na trzy zmiany decydujący jest udział personelu obsługi. W ramach autonomicznego utrzymania ruchu przeszkoleni pracownicy mogą na każdej zmianie przejmować proste, jasno ustandaryzowane zadania, takie jak inspekcje wzrokowe, czyszczenie, kontrola pod kątem nieszczelności, rozpoznawanie nietypowych odgłosów i drgań czy sprawdzanie wyznaczonych punktów smarowania. Prace specjalistyczne przy komponentach elektrycznych, mechanicznych lub istotnych dla bezpieczeństwa pozostają oczywiście zastrzeżone dla wykwalifikowanego personelu utrzymania ruchu. Korzyść polega na wczesnym rozpoznawaniu, dokumentowaniu i przekazywaniu drobnych odchyleń do działu utrzymania ruchu, zanim powstanie z nich większa szkoda lub nieplanowany przestój.
Równie ważne jest bezluki przekazanie zmiany. Zaobserwowane odchylenia procesowe i instalacyjne, tymczasowe granice eksploatacyjne, otwarte zgłoszenia usterek, trwające zlecenia konserwacyjne, przeprowadzone działania oraz istotne wartości pomiarowe i komunikaty alarmowe powinny być dokumentowane w sposób ustandaryzowany. Idealnie odbywa się to cyfrowo i bezpośrednio w systemie eksploatacyjnym lub systemie utrzymania ruchu. Dzięki temu informacje nie giną przy zmianie zmiany, diagnoza usterki nie zaczyna się od nowa i interwencje naprawcze można przygotować bardziej celowo. Może to skracać średni czas naprawy (Mean Time To Repair) i stabilizować dostępność instalacji we wszystkich zmianach.
Połączone condition monitoring z podłączonymi czujnikami stanowi techniczną podstawę konserwacji ukierunkowanej na stan techniczny. Dla mieszalników materiałów sypkich istotne są zwłaszcza drgania, temperatury łożysk, prąd silnika, pobór mocy, moment obrotowy, prędkość obrotowa, czasy pracy, poziomy napełnienia, warunki ciśnieniowe oraz ewentualnie wartości wilgotności lub temperatury mieszanego materiału. Same wartości graniczne często jednak nie wystarczają. Bardziej miarodajne są trendy, na przykład powoli rosnące zapotrzebowanie na moc przy identycznej recepturze lub ciągły wzrost temperatury na łożysku. Takie zmiany mogą wskazywać na przywieranie, zmienione właściwości produktu, zużycie, niedostateczne smarowanie, nieprawidłowe wyosiowanie lub początkowe uszkodzenia łożysk. Monitoring oznacza przy tym w pierwszej kolejności rejestrację i ocenę stanu instalacji. Dopiero odpowiednia analiza tych danych umożliwia bardziej celowe planowanie działań konserwacyjnych w czasie.
Powiązanie danych eksploatacyjnych i danych o stanie technicznym z systemem CMMS (Computerized Maintenance Management System) lub systemem zarządzania majątkiem przedsiębiorstwa (Enterprise Asset Management) poprawia przejrzystość i planowalność. Zlecenia konserwacyjne mogą być generowane i priorytetyzowane na podstawie godzin pracy, liczby wsadów, wartości pomiarowych, alarmów lub stałych interwałów. Cyfrowe plany konserwacji, mobilne listy kontrolne i możliwa do prześledzenia historia napraw pomagają standaryzować przebiegi pracy i udostępniać doświadczenia ze wszystkich zmian. Wskaźniki, takie jak nieplanowany czas przestoju, średni czas między awariami (Mean Time Between Failures), średni czas naprawy (Mean Time To Repair), stopień realizacji planu, wskaźnik konserwacji i całkowita efektywność wyposażenia (Overall Equipment Effectiveness), umożliwiają nie tylko wdrażanie działań, lecz również ocenę ich rzeczywistej korzyści.
Kolejnym kluczowym czynnikiem dostępności jest zarządzanie częściami zamiennymi. Przy pracy w trybie 24/7 brakujące łożysko, uszczelnienie, narzędzie specjalne, silnik, element przekładni czy komponent sterujący może spowodować długi i kosztowny przestój. Minimalne stany magazynowe nie powinny być zatem ustalane wyłącznie na podstawie wcześniejszego zużycia. Decydujące są również prawdopodobieństwo awarii, czas ponownego zaopatrzenia, ryzyko dostawcy, istotność dla bezpieczeństwa, czas naprawy oraz koszty przestoju produkcji. Analizy ABC i XYZ pomagają uporządkować części według wartości i charakteru zużycia. Standaryzacja komponentów w obrębie porównywalnych mieszalników i instalacji może zmniejszać różnorodność części i poprawiać wymienialność. Dla często potrzebnych, mniej krytycznych części eksploatacyjnych i części klasy C sensowne mogą być koncepcje Kanban, konsygnacji lub Vendor-Managed Inventory.
Również działania konstrukcyjne i techniczne istotnie wpływają na nakład konserwacyjny i czas przywrócenia sprawności. Dobra dostępność miejsc łożyskowania, uszczelnień, narzędzi mieszających i elementów wyładowczych ułatwia inspekcję, czyszczenie i wymianę. Systemy szybkiej wymiany, moduły konstrukcyjne i ustandaryzowane części zużywające się mogą skracać czasy demontażu, a tym samym średni czas naprawy. Przy szczególnie krytycznych agregatach pomocniczych, takich jak pompy, sprężarki czy elementy transportowe, sensowna może być redundancja, jeśli umożliwia to przeprowadzenie konserwacji lub naprawy bez pełnego przerwania całego procesu. Modernizacje (retrofity) w zakresie techniki napędowej, sterowniczej i czujnikowej mogą poprawiać zdolność diagnostyczną, zwiększać dostępność części zamiennych i umożliwiać lepszą rejestrację danych. Czy inwestycja się opłaca, zależy jednak zawsze od kosztów przestojów, ryzyka awarii, wysokości inwestycji, wymagań bezpieczeństwa i oczekiwanego pozostałego okresu użytkowania instalacji.
Ostatecznie rozwiązania techniczne przynoszą korzyść tylko przy jasnym podziale odpowiedzialności i wykwalifikowanym personelu. Produkcja, utrzymanie ruchu, jakość, bezpieczeństwo pracy, zakupy i zarząd powinny wspólnie ustalić, które usterki są priorytetowe, które komponenty są krytyczne i jakie okna konserwacyjne są realistycznie dostępne. Szkolenie krzyżowe w zakresie mechaniki, elektryki i automatyzacji może zwłaszcza w nocy, w weekendy i w czasie dyżurów skracać czas oczekiwania na specjalistów. Ciągła analiza danych o usterkach, historii konserwacji, zużyciu części zamiennych i odchyleniach procesowych zapewnia, że strategia utrzymania ruchu stopniowo się poprawia. Ogólne wartości oszczędności czy dostępności nie są rzetelnie przenoszalne na każdą instalację. Przedsiębiorstwa powinny rejestrować własny stan wyjściowy i mierzyć poprawę na podstawie OEE, MTBF, MTTR, nieplanowanego czasu przestoju i kosztów utrzymania ruchu na jednostkę produkcji.
Tak amixon® rozwiązuje to zadanie
Przy pracy na trzy zmiany nieplanowane przestoje mieszalników materiałów sypkich mają bezpośredni wpływ na produktywność, zdolność dostawczą i koszty produkcji. Dlatego decydujące są solidna, przyjazna dla konserwacji konstrukcja, odpowiednia ochrona przed zużyciem, dobra dostępność oraz przewidująca strategia utrzymania ruchu i części zamiennych. amixon® wspiera użytkowników w tym, by ciągłe procesy mieszania za pomocą AMK były ekonomiczne i dostępne w długim okresie.
Istotną cechą konstrukcyjną AMK amixon® jest mieszadło łożyskowane i napędzane wyłącznie od góry. Dolny przepust wału mający kontakt z produktem może dzięki temu zostać wyeliminowany. Zmniejsza to obszar, który przy innych koncepcjach mieszalników może być szczególnie obciążony przez nacisk materiału sypkiego, ścieranie, przywieranie produktu i media czyszczące. Niskoobrotowy tryb pracy może pomagać ograniczać obciążenia dynamiczne narzędzi mieszających, łożyskowań, wałów i napędu. Rzeczywiście odpowiednia prędkość obrotowa i prędkość obwodowa zależą jednak od produktu, wydajności, zadania mieszania, stopnia napełnienia i wymaganej jakości mieszania. Decydujący jest zawsze dobór konstrukcji mieszalnika dostosowany do procesu.
Dla ściernych materiałów sypkich komponenty mające kontakt z produktem i części zużywające się mogą być wykonane z dostosowanych materiałów. Zależnie od obciążenia w grę wchodzą na przykład stale odporne na zużycie, takie jak Hardox, narzędzia hartowane, wykonania z węglika spiekanego lub powłoki ceramiczne natryskiwane plazmowo. Działania te mogą wydłużać żywotność obciążonych elementów i zmniejszać potrzebę wymiany. Konkretny dobór materiału zależy między innymi od wielkości cząstek, twardości, wilgotności, gęstości nasypowej, korozyjności i wydajności.
Krótkie czasy konserwacji wymagają, aby obszary mające kontakt z produktem, narzędzia mieszające i miejsca zużycia były dobrze dostępne. Duże drzwi inspekcyjne Clever-Cut® umożliwiają ergonomiczny dostęp do komory mieszania. Dzięki temu inspekcje wzrokowe, prace czyszczące i kontrole zużycia można lepiej przygotować i przeprowadzić. Przy pracy na trzy zmiany może to pomóc przenieść niezbędne działania do zaplanowanych krótkich przestojów lub przekazań zmiany. Rzeczywisty nakład czasu zależy jednak od wielkości konstrukcyjnej, konkretnego działania konserwacyjnego, wymagań bezpieczeństwa oraz wymagań dotyczących czyszczenia lub zmiany produktu.
Regularne inspekcje i konserwacja zapobiegawcza pomagają wcześnie rozpoznawać zużycie i unikać nieplanowanych awarii. Zależnie od zastosowania konserwacja ukierunkowana na stan techniczny może być uzupełniona rejestracją czasów pracy, wydajności, momentu obrotowego, prędkości obrotowej, temperatury lub innych danych procesowych. Na tej podstawie interwencje konserwacyjne można planować bardziej celowo i wpisywać w odpowiednie okna produkcyjne. Przewidująca strategia części zamiennych dodatkowo zmniejsza ryzyko długich przestojów. amixon® może dostarczać wybrane części zużywające się i zamienne już przy pierwszej dostawie, dzięki czemu krytyczne komponenty są dostępne u użytkownika. Ponadto amixon® wspiera przy identyfikacji odpowiednich części zamiennych i przy długoterminowym zaopatrzeniu istniejących instalacji. Dostępność, czas dostawy i zakres zaopatrzenia w części zamienne są każdorazowo uzgadniane specyficznie dla projektu i komponentu.
Instalacja mieszająca jest często użytkowana przez wiele lat. Warunkiem tego są solidna konstrukcja podstawowa, staranna konserwacja, dostępność istotnych części zamiennych oraz możliwość modernizacji poszczególnych zespołów lub komponentów sterowania w razie potrzeby. Doposażenia mogą dotyczyć na przykład napędów, czujników, sterowania, funkcji bezpieczeństwa, techniki dozowania, czyszczenia lub dokumentacji procesowej. Dzięki temu istniejące instalacje można dostosowywać do nowych receptur, zmienionych wydajności, rosnących wymagań dokumentacyjnych lub aktualnych standardów bezpieczeństwa. Czy modernizacja jest ekonomicznie sensowna, zależy od stanu technicznego, wymagań procesowych, oczekiwanego pozostałego okresu użytkowania i kosztów inwestycji zastępczej.
Stabilne prowadzenie procesu może pośrednio ograniczać zużycie i ułatwia analizę przyczyn przy odchyleniach. Przy mieszaniu ciągłym szczególnie strumienie dozowania, prędkości obrotowe, stopień napełnienia, wyładunek oraz ewentualnie profile temperatury muszą być wzajemnie dopasowane. Zmiany wilgotności, wielkości ziarna, gęstości nasypowej lub strumienia masy mogą wpływać zarówno na jakość mieszania, jak i na obciążenie mechaniczne mieszalnika. Parametry receptury i procesu mogą być, zależnie od koncepcji automatyzacji, zapisywane, sterowane i dokumentowane w sterowniku PLC. Specyficzne dla projektu podłączenie do systemów ERP, MES lub systemów utrzymania ruchu może umożliwiać powiązanie danych produkcyjnych, odcinków wsadu, informacji konserwacyjnych i danych jakościowych. Skanery kodów kreskowych lub inne systemy identyfikacji mogą być stosowane uzupełniająco, aby w sposób możliwy do prześledzenia przyporządkować materiał, recepturę i dane procesowe. Informacje te stanowią podstawę identyfikowalności wsadów, analiz OEE, analizy odchyleń procesowych i optymalizacji interwałów konserwacji.
Dla zastosowań w branżach regulowanych amixon® może dostarczać dokumentację techniczną wspierającą proces kwalifikacji u użytkownika. Mogą do niej należeć na przykład atesty materiałowe, dokumentacja spawalnicza, protokoły badań, instrukcje eksploatacji, dokumenty odbiorowe oraz dokumentacja zastosowanej techniki sterowania i automatyzacji. Dobór instalacji następuje na podstawie specyficznej dla projektu specyfikacji wymagań użytkownika (URS). amixon® może wspierająco współdziałać przy Design Qualification, Installation Qualification i Operational Qualification. Ostateczna kwalifikacja, walidacja procesu i zwolnienie instalacji leżą zasadniczo po stronie użytkownika. Wymagania wynikające z GMP, ATEX, EHEDG, przepisów FDA, 3-A Sanitary Standards, ASME lub innych regulacji branżowych muszą być zawsze sprawdzane i wdrażane specyficznie dla danego projektu.
Przed inwestycją konkretne zadanie mieszania może zostać zbadane w centrum prób amixon® z produktem oryginalnym. Dostępne są tam różne instalacje próbne i wielkości konstrukcyjne. Próby mogą być przeprowadzane w warunkach zbliżonych do rzeczywistego zastosowania, z przewidzianymi surowcami, wydajnościami, zakresami temperatury i parametrami procesowymi. Ocenie mogą podlegać między innymi jakość mieszania, łagodność wobec produktu, wprowadzanie energii, zachowanie przy wyładunku, czyszczalność, ścieranie, zachowanie czasu przebywania i powtarzalność. Udokumentowane wyniki pomagają celowo dostosować wykonanie AMK, dobór materiałów, automatyzację i koncepcję konserwacji do danego zadania mieszania.