Диаграма на надеждността на блоковете: визуален инструмент, който показва дали редундантността наистина ви носи някаква полза

Ключови изводи

• Диаграма на блоковете за надеждност (RBD) = визуален модел на това как надеждността на компонентите се комбинира в надеждността на системата.
• Компоненти в серия: надеждността на системата = произведение от надеждностите на компонентите (значително по-ниска).
• Компоненти в паралел: надеждността на системата = 1 - (произведение на несигурностите) (значително по-висока).
• Оценяване на инвестиции в резервиране чрез RBD преди покупка показва дали сметките оправдават разходите.
• Повечето заводи вземат решения за резервиране без изчисления с RBD и разходват твърде много или инвестират недостатъчно на случаен принцип.

Кратък отговор: Диаграма на блоковете за надеждност (RBD) моделира как надеждността на компонентите се комбинира в надеждността на системата. Компонентите в серия се умножават (системната надеждност става много по-ниска); компонентите в паралел добавят покритие (системната надеждност става много по-висока). Оценка с RBD преди инвестиции в резервиране показва дали сметките оправдават разходите. Повечето заводи вземат решения за резервиране без RBD и прекалено плащат или не инвестират достатъчно, базирайки се на интуиция. Вижте също Ролята на инженера по надеждност.

Какво представлява RBD

Диаграма, показваща компонентите на системата подредени в серия, паралел или комбинация. Всеки компонент има известна надеждност (вероятност за работа през даден период от време).

Диаграмата изчислява надеждността на системата от надеждностите на компонентите.

Компоненти в серия

Ако компонент A и компонент B са в серия (и двата трябва да работят):

R(system) = R(A) x R(B)

Два компонента с надеждност 95% в серия дават системна надеждност 90.25%. Серията налага множителна наказателна загуба.

Компоненти в паралел

Ако компонент A и компонент B са в паралел (достатъчен е един да работи):

R(system) = 1 - (1 - R(A)) x (1 - R(B))

Два компонента с надеждност 95% в паралел дават системна надеждност 99.75%. Паралелът умножава покритието.

Защо това е важно при решения за резервиране

Три завода обмислят резервиране:

Завод A: Помпа с надеждност 95%, обмисля втора помпа. RBD показва, че новата надеждност е 99.75%. Солидна инвестиция за критична услуга.

Завод B: Контролер с надеждност 99.5%, обмисля резервен контролер. RBD показва, че новата надеждност е 99.9975%. Маргинална инвестиция; първоначалният контролер вече беше много надежден.

Завод C: Линия с надеждност 90% с 5 станции в серия. Добавянето на резервиране само на една станция я подобрява от 90% до 99%, но линията остава 81% (след серията наказателно). Нужно е да се адресират всички станции, не само една.

RBD ясно показва всеки случай. Без него решенията за резервиране се вземат интуитивно.

Как да изградите RBD

1. Идентифицирайте границата на системата. Какво е системата; какво се счита за отказ.
2. Избройте компонентите. Актив, сензор, контролер и т.н.
3. Картографирайте зависимости. Серия (всички необходими) срещу паралел (достатъчен е един от N).
4. Присвоете надеждности на компонентите. От исторически данни, спецификации на производителя или оценка.
5. Изчислете надеждността на системата. Ръчно за малки системи; със софтуер за сложни.
6. Тествайте алтернативи. Какво се случва, ако добавим резервиране тук срещу там?

Чести модели

1. Системи, доминирани от серия. Дискретни производствени линии, където всяка станция е задължителна. Надеждността пада бързо с нарастване на броя на серийните елементи. Подобрението изисква повишаване на надеждността на всеки компонент или добавяне на паралелни елементи.

2. Системи, доминирани от паралел. Електрозахранвания с резервни източници, мрежи с резервирани пътеки. Добре понасят откази на компоненти.

3. Смесени. Повечето реални системи. Някои сегменти са в паралел, някои в серия.

Изчисляване на ROI за резервиране

1. Текуща надеждност на системата. R(текуща).
2. Надеждност с предложеното резервиране. R(нова).
3. Подобрение. Намаление на вероятността за отказ.
4. Избягвана цена на престой за период. Подобрение x цена на престой x продължителност на периода.
5. Сравнете със стойността на резервирането. Капитални + оперативни разходи за резервните компоненти.

RBD прави това изчисление обосновано.

Чести грешки

1. Добавяне на резервиране към компоненти, които не са тясно място. Удвояването на най-надеждния компонент дава малък ефект.

2. Предполагане на независимост. Компонентите споделят режими на отказ (общо захранване, общо охлаждане), които обезсмислят паралелното резервиране.

3. Статично предположение за надеждност. Надеждността на компонентите се влошава с възрастта; приемайте по-лош сценарий за дългосрочни решения.

4. Игнориране на време за прехвърляне. Активното резервиране осигурява незабавно прехвърляне; пасивното резервиране има забавяне, през което системата е недостъпна.

Какво RBD не обхваща

• Поддръжката възстановява надеждността; RBD като статичен моментен изглед пропуска това.
• Съвместни причини за откази (споделено захранване, обща среда) изискват анализ на дървото на отказите.
• Ефектите на износване изискват различни математически модели.

За тези случаи RBD е отправна точка, а не окончателен отговор.

Как OEE се свързва

Достъпността в OEE се влошава при ниска системна надеждност. Оценката с RBD на архитектурата на активите подпомага насочено подобрение на надеждността за повишаване на достъпността в OEE.

Как модерна CMMS подпомага RBD

Модерна CMMS (система за управление на поддръжката) улавя надеждността на компонентите от историята на работните поръчки, поддържа моделиране в RBD на нивото на йерархията на активите и оценява опции за резервиране спрямо действителни данни за откази.

CMMS на Fabrico улавя надеждността на компонентите от историята на работните поръчки и поддържа анализ в стил RBD за решения за резервиране.

Вижте как Fabrico улавя това автоматично — разгледайте OEE за производството или заявете демонстрация.

Свързано четиво

• Ролята на инженера по надеждност

Често задавани въпроси

Откъде да взема стойности за надеждността на компонентите?

Исторически MTBF данни от вашата CMMS; спецификации на OEM; индустриални бази данни (OREDA за нефт и газ, други според индустрията).

Изисква ли RBD софтуер?

Малки системи могат да се правят в електронна таблица. Сложни многокомпонентни системи се възползват от софтуер за RBD.

Каква е връзката с анализа на дървото на отказите?

FTA (анализ на дървото на отказите) е по-общ и обработва съвместни причини за отказ. RBD е по-прост и по-бърз за ясни серийни/паралелни структури.

Колко точни са числата за надеждността?

Толкова точни, колкото и базовите данни. Историческите данни за подобна експлоатация са най-надеждни.

Трябва ли всеки актив да има RBD?

Не. Прилагайте го за системи, където се обмислят решения за резервиране или големи инвестиции в надеждността.