SCADA, АСУ ТП, контроллеры – основная тематика журнала «ИСУП»
Журнал «Информатизация и Системы Управления в Промышленности» публикует тематические материалы посвященные SCADA, АСУ ТП, контроллерам, автоматизации в промышленности.

Системы управления основными фондами - прогрессивные методы в техобслуживании

В статье рассматриваются возможности и принципы работы систем управления основными фондами (EAM)применительно к энергетической отрасли России. Обосновывается рациональность применения данных систем. 

ООО «ПЛКСистемы», г. Москва

plc_site.gif

В последнее время в нашей стране значительно возрос интерес к развитию систем управления основными фондами (ЕАМ-системам). Аналитики говорят даже о наступающем буме ЕАМ-систем вслед за бумом ERP-систем. Многие предприятия с интересом занялись изучением систем управления основными фондами, их возможностей и функционала. И объясняется это не только осознанием полезности и необходимости таких систем, но и изменением экономической ситуации, позволившей многим предприятиям рассмотреть вопрос о внедрении ЕАМ-системы на своем производстве.

Предприятия энергетической отрасли в России, как и во всем мире, отличаются значительным объемом основных производственных фондов, а следовательно, и высокими затратами на их техническое обслуживание и ремонты (ТОиР). Спецификой подавляющего большинства российских энергетических предприятий зачастую является высокая изношенность производственного оборудования и суровые климатические условия, что приводит к значительному увеличению аварийных ситуаций и излишним затратам на поддержание работоспособности основного и вспомогательного оборудования.

Эти активы требуют обслуживания, ремонта и замены. Компании, занятые в энергетической сфере, все больше зависят от высокотехнологичных схем при проведении необходимых мероприятий по улучшению качества работы активов, продлению срока их службы и контролю над расходами.

На волне повышенного интереса к системам класса ЕАМ пристальное внимание стало уделяться более прогрессивным методам в техобслуживании, таким как анализ состояния оборудования (Condition Monitoring1), концепциям обеспечения надежности (Reliability Centered Maintenance - RCM), которые обеспечивают поддержку методологии “ремонт оборудования по фактическому состоянию”. Именно подобные концепции значительно расширяют горизонты применения ЕАМ-систем и их окупаемости.

В той или иной степени во всех EAM-системах поддерживаются следующие виды техобслуживания:
- по отказу (или аварийному ремонту), применяется к неответственному оборудованию, отказ которого не приводит к аварии или простою, а также трудно и относительно дорого прогнозировать его состояние. Достоинства такого вида техобслуживания: нет излишнего ремонта оборудования, нет дополнительных затрат на диагностику. В качестве недостатков можно назвать следующие: высокий риск множественных отказов, большая продолжительность отключений, внеурочные работы, большая стоимость запчастей, угроза безопасности;
- по регламенту (календарному и наработке: планово-предупредительному ремонту), применяется к поднадзорному и застрахованному оборудованию, находящемуся на гарантии. Отказ может привести к аварии. Достоинства этого вида техобслуживания: ТО выполняется контролируемым образом, меньшая вероятность катастрофических отказов, больший контроль ЗИП и затрат, снижение общего числа отказов. Недостатки: ремонт оборудования при отсутствии неисправностей, большие затраты на обслуживание, ремонты могут привести к большему числу отказов, остается вероятность внеплановых отключений;
- по фактическому состоянию, применяется к ответственному, дорогому в обслуживании оборудованию. Отказ приводит к остановке или аварии и вызывает массу проблем. Достоинства: снижение числа неплановых отключений, заказ ЗИП по мере необходимости, планирование выполнения ТО, увеличения срока службы оборудования. Недостатки: необходимость больших инвестиций, требования к дополнительной квалификации.

Заметим, что нет единого программного обеспечения, предметом внимания которого являлось бы обслуживание оборудования всех видов во всех состояниях по всем вышеприведенным политикам. Часть проблем по доставке параметрической информации берет на себя SCADA-пакет, другую часть по планированию и обеспечению работ - EAM-пакет. Все вместе образует систему ТОРО. И здесь очень важен момент бесшовной интеграции ЕАМ-системы с уровнем АСУ ТП. (Ярким примером может служить система Avantis.Pro) Заметим, что далеко не все системы управления основными фондами обладают такими возможностями. 

Еще нюанс - ТОРО как бизнес-процесс - это работа с параметрической информацией, которая поступает в реальном масштабе времени от технологического оборудования через АСУ ТП, с одной стороны, и работа с документами и финансовыми расходами, с другой стороны. Т.е. очень важно, чтобы была налажена интеграция с верхним уровнем - с системами ERP-класса.

Но технологические комплексы включают обычно в свой состав как сложные компоненты, требующие ремонта по фактическому состоянию (РФС), так и компоненты, требующие только ППР (и следовательно, - недиагностируемые через АСУ ТП). 

Возьмем для примера некоторые виды неисправностей из области электросетей и увидим, что они требуют специальной реакции со стороны техобслуживания. Вот некоторые позиции работ, которые могут возникать как РФС, так и в качестве ППР:
- перетяжка провода;
- замена стойки одностоечной деревянной опоры без подкоса при трех проводах;
- установка деревянного подкоса без приставки;
- ремонт выключателя; 
- ремонт трехполюсного рубильника;
- окраска оборудования подстанции вручную;
- восстановление надписей на оборудование по трафарету;
- ремонт разъединителя с приводом;
- ремонт предохранителя;
- доливка масла в силовой трансформатор.


1.jpg

Рис. 1. Оптимизация расходов на обслуживание

Эксплуатация электросетей сопряжена с необходимостью анализировать вышеуказанные (и, разумеется, другие) позиции работ. Такой анализ даст возможность понять, как “себя чувствует” объект нашего внимания. У этих параметров “богатая и разнообразная жизнь”. Одни из них могут деградировать быстрее, другие медленнее, третьи - переходят в критическое состояние дискретно (1®0). На одни надо обратить внимание даже при 5% ухудшений, для других можно терпеть вплоть до 90%-ной деградации. Одни характеристики могут деградировать “автономно”(не оказывая влияния на другие характеристики), деградация вторых происходит параллельно с деградацией еще каких-то зависимых от них характеристик. 

Способ получения значения характеристики тоже может быть различный - автоматическое измерение, неавтоматическое измерение, косвенное - по значениям других характеристик (то есть непосредственно неизмеряемое). Стоимость проведения ремонта может быть функцией от степени деградации, а может, - и нет. Есть характеристики, полностью восстанавливаемые в ходе ремонта (или техобслуживания), а есть - не полностью. 

Деградация параметра может происходить разнообразно, плюс ко всему не на все надо реагировать обслуживанием. Возможно, необходимо просто перевести агрегат в щадящий режим - уменьшить нагрузку. 

Пример, как мы надеемся, показывает, что выстроить процедуры техобслуживания серьезного объекта, который создает такой большой поток различным образом получаемой параметрической информации, - не очень просто. Самое естественное - для каждой характеристики понять характер деградации (линейная, экспоненциальная, скачкообразная, какая-то иная), ввести предельное значение и начать каким-либо образом (автоматизированно или нет) отслеживать его. 

Чтобы сделать модели деградации полноправной составляющей функциональности EAM-систем, по идее, в них надо поддерживать довольно простую логику. Наблюдаемые симптомы (или показания приборов) влекут поиск причины (постановка диагноза). А найдя причину, определяют способ ликвидации и контролируют, как это происходит.

Эта простая парадигма работы с оборудованием, кстати, не так проста, как кажется. Для начала необходимо создание каталога ситуаций на оборудовании, которые требуют вмешательства (каталог симптомов). 

Понятно, что у внешне одинаково проявляемых ситуаций могут быть совершенно разные причины. Поэтому в этот момент включается совсем другая IT-поддержка - необходимы создание и поддержка процедур обсуждения с привлечением для сложных случаев экспертов (плюс, возможно, голосование или иная схема принятия решения для ситуации, о которой просигнализировал оператор с объекта).

Дальше используется третий тип IT-поддержки - оперативно формируется или извлекается из библиотеки шаблонов технологическая карта для устранения ситуации (как угодно можно называть - план необходимых мероприятий, операционная карта, цепочка возможных действий). Дальше необходимые действия доводятся до исполнителей. 

После этого начинается фаза мониторинга того, что реально делается на объекте, и где имеются проблемы (плюс разработка вариантов “Если - То”). Анализируется, что можно сделать, если что-то не получается (или нет запчастей, например). Разрабатываются и просчитываются альтернативы. Для этого должна иметься специальная IT-поддержка - четвертого типа.

Предложенная выше логика весьма похожа на работу штаба по ЧС, но для больших технологических объектов именно так и осуществляется процедура выхода из серьезных нештатных ситуаций (аварий). Сегодня только крупные и высокотехнологичные компании могут себе позволить иметь IT-средства для управления в таких нештатных ситуациях, как приведено выше. Их часто называют Ситуационными Центрами. Но отметить тенденцию и общее направление развития соответствующих IT-сервисов, на наш взгляд, имеет смысл. Цепочка “первопричина - причины - симптомы - способы устранения” - это главное, что надо закладывать в такие системы.

Затрагивая тему оптимального уровня автоматизации операций по ТОРО, имеет смысл привести общую диаграмму (рис. 1), которая иллюстрирует взаимосвязь суммарных инвестиций в техобслуживание (планово-предупредительные работы, например) и частоту (качество) работ по ликвидации аварий. Если увлекаться техобслуживанием, то аварий, очевидно, станет меньше, но затраты на само техобслуживание могут существенно вырасти. Так же опасно уходить в другую крайность - допускать слишком много аварий (нештатных ситуаций), которые потом надо ликвидировать и тратить существенные средства. На графике, приведенном ниже (он носит исключительно качественный характер), обозначен оптимум - минимум суммарных затрат.

Допустим, мы решили этот вопрос и проводим ТОРО в оптимальном размере. Путь, которым надо было пройти для этого, - это реализация политики ремонтов по фактическому состоянию (РФС). Для этого необходима интеграция EAM-системы c уровнем АСУ ТП. Как уже отмечалось, далеко не все EAM-системы, представленные сегодня на рынке, имеют возможность бесшовной интеграции с АСУ ТП. 

РФС - это та методология, применение которой может очень существенно повысить эффективность ЕАМ-системы. Но что может быть убедительнее цифр в разговоре об экономической эффективности EAM-систем? 

Переход на ремонт по фактическому состоянию оборудования способен:
- обеспечить снижение затрат на обслуживание на 35-75%; 
- снижение количества немотивированных обслуживаний на 50-70%; 
- снижение числа отказов. 

Чем более дорогостоящее оборудование используется на предприятии, тем актуальнее переход на РФС. Но необходимы дополнительные инвестиции в:
- дополнительное диагностическое оборудование (закупка, периодические поверки); 
- физическая интеграция со средствами АСУ ТП;
- методика определения технического состояния и его прогнозирования (дополнительное ПО); 
- обученный персонал. 

Реализация РФС осуществляется следующим образом:
- оборудование имеет определенные инструкцией изготовителя параметры технического состояния, допустимые, аварийные и критические уровни параметров; 
- периодически производится контроль параметров (автоматически планируются работы по контролю) - с помощью дополнительных диагностических приборов или путем обращения к информации из АСУ ТП;
- ведется учет истории параметров, мониторинг превышения допустимого уровня; 
- при достижении параметром допустимого уровня эксперт принимает решение о сроке и режиме дальнейшей эксплуатации оборудования или об остановке, виде, сроке и объеме ТО или ремонта. 

Таким образом, из проведенного обзора можно сделать вывод, что для предприятия, всерьез рассматривающего вопрос внедрения ЕАМ-системы на своем производстве, имеет смысл пристально изучить вопрос возможностей “ремонта по фактическому состоянию” и степень реализации этой концепции в данной системе. Эта тема может быть очень актуальной.

И в заключение хотелось бы отметить, что еще 10-15 лет назад внедрение АСУ ТП казалось новшеством и не все понимали, зачем это нужно. Сейчас трудно найти предприятие, на котором не было бы таких систем. Все прекрасно понимают необходимость и полезность автоматизации нижнего уровня. Теперь пришло время ЕАМ-систем - автоматизации следующего уровня. Все большее количество руководителей понимает важность этих систем для оптимизации производственных процессов и повышения рентабельности предприятий. Это уже насущная необходимость для всех динамично развивающихся предприятий. И чем раньше руководители обратят на это внимание, тем быстрее у них появится возможность оптимизировать процесс техобслуживания и ремонтов и получить от этого дополнительную прибыль.

Статья опубликована в журнале «ИСУП», № 3(11)_2006

Д.Л. Казанский, Е.В. Леонтьева 
ООО «ПЛКСистемы», г. Москва, 
тел.: (495) 105-77-98, 
E-mail: info@plcsystems.ru