Aξιοπιστία και Συντήρηση

Aξιοπιστία και Συντήρηση

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ Σχολή Θετικών Επιστηµών και Τεχνολογίας Πρόγραµµα Σπουδών ΙΑΣΦΑΛΙΣΗ ΠΟΙΟΤΗΤΑΣ Θεµατική Ενότητα ΕΙ ΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΟΙΟΤΗΤΑ Τόµος ' Aξιοπιστία και Συντήρηση IΩΑΝΝΗΣ MΠΑΚΟΥΡΟΣ Eπίκ. Kαθηγητής Πανεπιστηµίου Θεσσαλίας ΠATPA 2002

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ Σχολή Θετικών Επιστηµών και Τεχνολογίας Πρόγραµµα Σπουδών ΙΑΣΦΑΛΙΣΗ ΠΟΙΟΤΗΤΑΣ Θεµατική Ενότητα ΕΙ ΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΟΙΟΤΗΤΑ Τόµος ' Aξιοπιστία και Συντήρηση Συγγραφή ΙΩΑΝΝΗΣ ΜΠΑΚΟΥΡΟΣ Eπίκ. Kαθηγητής Πανεπιστηµίου Θεσσαλίας Κριτική Ανάγνωση XAPAΛAMΠOΣ AΓΓEΛOΠOYΛOΣ CQT, CQA, CQE Certified Professional Consultant Member Accociation of Quality Management Consultants Γεν. ιευθυντής της Eταιρείας Συµβούλων Eπιχειρήσεων Unicon Ακαδηµαϊκός Υπεύθυνος για την επιστηµονική επιµέλεια του τόµου ΙΩΑΝΝΗΣ Α. ΚΟΥΤΡΟΥΒΕΛΗΣ Καθηγητής Στατιστικής της Πολυτεχνικής Σχολής Πανεπιστηµίου Πατρών Επιµέλεια στη µέθοδο της εκπαίδευσης από απόσταση HMHTPIOΣ KOΣKINAΣ Γλωσσική Επιµέλεια KAΛIPOH ΓAKH Τεχνική Επιµέλεια Καλλιτεχνική Επιµέλεια, Σελιδοποίηση TYPORAMA Eκτύπωση TAXYEKTYΠΩΣEIΣ ΓPABANHΣ E.Π.E. Συντονισµός ανάπτυξης εκπαιδευτικού υλικού και γενική επιµέλεια των εκδόσεων ΟΜΑ Α ΕΚΤΕΛΕΣΗΣ ΕΡΓΟΥ ΕΑΠ / 1997 2002 ISBN: 960 538 417 5 Kωδικός Έκδοσης: IΠ 61/4 Copyright 2000 για την Ελλάδα και όλο τον κόσµο ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ Οδός Παπαφλέσσα & Υψηλάντη, 26222 Πάτρα Τηλ: (0610) 314094, 314206 Φαξ: (0610) 317244 Σύµφωνα µε το Ν. 2121/1993, απαγορεύεται η συνολική ή αποσπασµατική αναδηµοσίευση του βιβλίου αυτού ή η αναπαραγωγή του µε οποιοδήποτε µέσο χωρίς την άδεια του εκδότη.

ÂÚÈ fiìâó K º π 1 EÈÛ ÁˆÁ ÛÙËÓ ÍÈÔappleÈÛÙ Eισαγωγικές παρατηρήσεις... 13 1.1 Γενικά Στόχοι, Προσδοκώµενα αποτελέσµατα... 15 1.1.1 Iστορική εξέλιξη... 15 1.1.2 H έννοια της αποτυχίας... 17 1.2 Oρισµός της αξιοπιστίας Στόχοι, Προσδοκώµενα αποτελέσµατα, Eισαγωγικές παρατηρήσεις... 20 1.2.1 Πιθανότητα... 21 1.2.2 Eξάρτηµα, Συσκευή, Σύστηµα... 27 1.2.3 Aποστολή... 27 1.2.4 Aποτυχίες και ρυθµός αποτυχιών... 28 1.2.5 Xρόνος... 32 1.2.6 Σωστή λειτουργία... 32 1.2.7 Kαθορισµένο περιβάλλον... 32 1.3 ιαγράµµατα αλληλοεπικαλύψεως Στόχοι, Προσδοκώµενα αποτελέσµατα, Eισαγωγικές παρατηρήσεις... 34 1.3.1 Aνάλυση της διεπιφάνειας φόρτισης αντοχής... 37 1.3.2 Kανονική κατανοµή φόρτισης και αντοχής... 38 Σύνοψη... 40 Βιβλιογραφία... 41 K º π 2 T Ú ÎÙËÚÈÛÙÈÎ ÙË ÍÈÔappleÈÛÙ Eισαγωγικές παρατηρήσεις... 43

6 A π π π π À ƒ H 2.1 Aνάλυση χαρακτηριστικών αξιοπστίας Στόχοι, Προσδοκώµενα αποτελέσµατα... 45 2.1.1 Eισαγωγή... 45 2.1.2 ιάρκεια ζωής & πυκνότητα αποτυχιών (βλαβών)... 46 2.1.3 Συνάρτηση αξιοπιστίας, R(t)... 47 2.1.4 Συνάρτηση ρυθµού αποτυχιών (βλαβών) h(t)... 47 2.1.5 Mέσος χρόνος λειτουργίας χωρίς βλάβη ή µέσος χρόνος µέχρι την πρώτη αποτυχία (mean time to failure) ή M.T.T.F.... 49 2.1.6 ιασπορά του χρόνου ζωής χωρίς αποτυχία... 50 2.1.7 Eπιλογή κατάλληλης παραµέτρου προσδιορισµού χαρακτηριστικών αξιοπιστίας... 51 2.2 Kατανοµές και συναρτήσεις αξιοπιστίας Στόχοι, Προσδοκώµενα αποτελέσµατα... 52 2.2.1 Oι κατανοµές Kανονική, Λογαριθµοκανονική και Eκθετική... 52 2.2.2 Kατανοµή Weibull... 55 2.2.3 Xρήση του στατιστικού πακέτου Minitab (Release 13)... 58 Σύνοψη... 70 Βιβλιογραφία... 71 K º π 3 TÂ ÓÈÎ ÂÎÙ ÌËÛË ÍÈÔappleÈÛÙ Eισαγωγικές παρατηρήσεις... 73 3.1 Aνάλυση αξιοπιστίας συστηµάτων απλής δοµής Στόχοι, Προσδοκώµενα αποτελέσµατα... 75 3.1.1 ιαγράµµατα αξιοπιστίας... 75 3.1.2 Συστήµατα σε σειρά... 78 3.1.3 Συστήµατα µε παράλληλη διάταξη... 84 3.1.4 Συστήµατα µε παράλληλες διατάξεις και µερική εφεδρεία... 89

EPIEXOMENA 7 3.1.5 Συστήµατα σε ετοιµότητα ή ανενεργά συστήµατα µε παράλληλη διάταξη... 93 3.1.6 Συστήµατα µε «Nεκρούς Xρόνους»... 100 3.1.7 Σύγκριση απλού παράλληλου & συστήµατος σε ετοιµότητα... 102 3.2 Aνάλυση αξιοπιστίας σύνθετων συστηµάτων Στόχοι, Προσδοκώµενα αποτελέσµατα... 103 3.2.1 Aνάλυση µε απαρίθµηση πρωτογενών εξαρτηµάτων... 103 3.2.2 Aνάλυση των τρόπων αστοχίας και των αποτελεσµάτων τους (µελέτη αστοχίας)... 107 3.2.3 Aνάλυση δέντρου βλαβών... 108 Σύνοψη... 116 Βιβλιογραφία... 117 K º π 4 Â ÔÌ Ó ÍÈÔappleÈÛÙ AÓ Ï ÛË ÎÈÓ ÓÔ Eισαγωγικές παρατηρήσεις... 119 4.1 Πηγές δεδοµένων αξιοπιστίας Στόχοι, Προσδοκώµενα αποτελέσµατα... 121 4.1.1 Γενικά... 121 4.1.2 Eπίπεδα δεδοµένων αξιοπιστίας... 122 4.1.3 Συγκέντρωση δεδοµένων αξιοπιστίας... 123 4.1.4 Bήµατα για τη δηµιουργία συστήµατος συλλογής δεδοµένων... 125 4.1.5 Tαξινόµηση, πηγές και χρήσεις δεδοµένων αξιοπιστίας... 126 4.2 Aνάλυση κινδύνου Στόχοι, Προσδοκώµενα αποτελέσµατα... 129 4.2.1 Aξιοπιστία, κίνδυνος και ασφάλεια... 129 4.2.2 Oρισµός και µέτρηση του κινδύνου... 130 4.2.3 Oρισµός της επικινδυνότητας... 133

8 A π π π π À ƒ H 4.2.4 Πιθανολογική αποτίµηση επικινδυνότητας... 134 Σύνοψη... 136 Βιβλιογραφία... 137 K º π 5 EÈÛ ÁˆÁ ÛÙË Û ÓÙ ÚËÛË Eισαγωγικές παρατηρήσεις... 139 5.1 Bασικές έννοιες και τα οικονοµικά της συντήρησης Στόχοι, Προσδοκώµενα αποτελέσµατα... 141 5.1.1 Oρισµός της συντήρησης... 141 5.1.2 Σκοποί της συντήρησης... 142 5.1.3 Oικονοµικές συνέπειες ακινησίας... 142 5.1.4 Kαµπύλες βέλτιστης αξιοπιστίας Λειτουργική ανεξαρτησία... 143 5.1.5 Xρόνος και κόστος ακινησίας... 145 5.2 Συντηρησιµότητα και χρόνος επισκευής Στόχοι, Προσδοκώµενα αποτελέσµατα... 148 5.2.1 Aνάλυση του χρόνου καθυστέρησης λόγω αποτυχίας (downtime) 149 5.2.2 H κατανοµή του χρόνου επισκευής (repair time distribution)... 152 5.2.3 Στοχαστικές σηµειακές διαδικασίες (Stochastic Point Processes). 155 5.2.4 Xρόνος επισκευής συστήµατος (System Repair Time)... 161 5.2.5 Aνασκόπηση ποσοτικών µέτρων συντηρησιµότητας... 162 Σύνοψη... 166 Βιβλιογραφία... 167 K º π 6 ÛÙ Ì Ù Î È appleôïèùèî Û ÓÙ ÚËÛË Eισαγωγικές παρατηρήσεις... 169 6.1 Λειτουργικά συστήµατα συντήρησης

EPIEXOMENA 9 Στόχοι, Προσδοκώµενα αποτελέσµατα... 170 6.1.1 Γενικά... 170 6.1.2 Συντήρηση αποκατάστασης βλαβών... 170 6.1.3 Oµοιόµορφη συντήρηση... 172 6.1.4 Συντήρηση βάσει προδιαγραφών... 173 6.1.5 H εξέλιξη της συντήρησης (τα µη συµβατικά συστήµατα)... 173 6.2 Προληπτική συντήρηση Στόχοι, Προσδοκώµενα αποτελέσµατα... 175 6.2.1 Γενικά... 175 6.2.2 Πλεονεκτήµατα και µειονεκτήµατα της προληπτικής συντήρησης... 182 6.2.3 Προβλεπτική συντήρηση... 184 6.2.4 Aξιοπιστία και συντηρησιµότητα... 186 Σύνοψη... 189 Βιβλιογραφία... 189 K º π 7 OÏÈÎ apple Ú ÁˆÁÈÎ Û ÓÙ ÚËÛË (TPM) Eισαγωγικές παρατηρήσεις... 191 7.1 Eισαγωγή στην ολική παραγωγική συντήρηση Στόχοι, Προσδοκώµενα αποτελέσµατα... 193 7.1.1 Προσδιορισµός και χαρακτηριστικά γνωρίσµατα της TPM... 193 7.1.2 Bασικές αρχές της TPM... 194 7.1.3 Tα 12 βήµατα ανάπτυξης της TPM... 194 7.1.4 Σηµαντικά αποτελέσµατα της ΤΡΜ... 196 7.2 Bασικές δραστηριότητες της TPM Στόχοι, Προσδοκώµενα αποτελέσµατα... 199 7.2.1 Γενικά... 199 7.2.2 Eστιασµένη βελτίωση (Focused Improvement)... 200

10 A π π π π À ƒ H 7.2.3 Aυτόνοµη συντήρηση (Autonomous Maintenance)... 200 7.2.4 Προγραµµατισµένη συντήρηση (Planned Maintenance)... 201 7.2.5 Eκπαίδευση και κατάρτιση (Education and Training)... 201 7.2.6 ιαχείριση νέων πόρων (Early Management)... 201 7.2.7 ιατήρηση Ποιότητας (Quality Maintenance)... 202 7.2.8 TPM στα τµήµατα διοίκησης και υποστήριξης... 202 7.2.9 Aσφάλεια και περιβαλλοντική διαχείριση... 203 7.3 Mεγιστοποίηση της αποτελεσµατικότητας Στόχοι, Προσδοκώµενα αποτελέσµατα... 204 7.3.1 Oι οκτώ µεγάλες πηγές αποτυχιών... 204 7.3.2 Πρόγραµµα µείωσης των αποτυχιών... 205 7.3.3 H µέτρηση της αποτελεσµατικότητας... 210 7.3.4 Aξιολόγηση της TPM... 213 Σύνοψη... 214 Βιβλιογραφία... 214 Απαντήσεις Ασκήσεων Αυτοαξιολόγησης... 215

ÚfiÏÔÁÔ H απώλεια της λειτουργίας των περισσότερων σύγχρονων τεχνολογικών συστηµάτων συνεπάγεται όχι µόνο κάποιες µικρές ανωµαλίες στη λειτουργία τους και κάποιο επακόλουθο κόστος, αλλά σηµαντικές οικονοµικές και ανθρώπινες απώλειες. Oι αιτίες αυτών των αποτυχιών είναι ο κακός µηχανολογικός σχεδιασµός, ο ελάχιστος ή και καθόλου έλεγχος και η έλλειψη προστασίας από υπερβολικές περιβαλλοντικές συνθήκες. O µηχανικός και κατ' επέκταση το τµήµα συντήρησης πρέπει να συµπεριλαµβάνουν στα κριτήρα σχεδιασµού των συστηµάτων τους, την αξιοπιστία και τις τεχνικές συντήρησης. Oι τεχνικές αξιοπιστίας και η συντήρηση έχουν σαν στόχο να µελετήσουν, να µετρήσουν, να αναλύσουν τις αποτυχίες και την επισκευή των συστηµάτων και να µπορέσουν τελικά να προβλέψουν την αξιοπιστία. Tο αποτέλεσµα θα είναι να βελτιώσουν τη λειτουργικότητά τους αυξάνοντας τον χρόνο ζωής τους, να ελαττώσουν την πιθανότητα των αποτυχιών και της επικινδυνότητας και να µειώσουν τους νεκρούς χρόνους, δηλαδή να αυξήσουν τον χρόνο λειτουργίας τους. Mε αντικείµενο λοιπόν, τη µελέτη των τεχνικών αξιοπιστίας και συντήρησης διαφόρων τεχνολογικών συστηµάτων, ο συγγραφέας αισθάνεται τη βαθιά υποχρέωση να ευχαριστήσει θερµά όλους τους συµµετέχοντες στη διαδικασία συγγραφής και επιµέλειας αυτού του βιβλίου. Iδιαίτερα θα ήθελε να ευχαριστήσει τον Kαθ. I. Kουτρουβέλη για την ανεκτίµητη επιστηµονική του υποστήριξη και την Xηµικό Mηχανικό κα Στ. Tσιτσιφλή για την πολύτιµη και ουσιαστική βοήθειά της στα πρωτογενή στάδια αυτού του συγγράµ- µατος.