Zuverlässigkeit wird selten darüber nachgedacht, wenn es gut läuft und Maschinen reibungslos laufen. Aber das kann sich alles in einem Augenblick ändern. Sobald eine Maschine geliefert und installiert ist, ist Zuverlässigkeit für die Kunden vielleicht das wichtigste Merkmal der Maschine.

Schlechte Zuverlässigkeit wirkt sich auf Unternehmen aus, indem Ausfallzeiten, Wartungskosten und andere nachgelagerte Effekte addiert werden. Dies wird leicht von jedem verstanden, der ein fehlerhaftes Gerät erlebt hat., Es ist nicht nur die Befestigung der Maschine, die eine Last genug ist; es gibt immer zusätzliche und kostspielige Folgen zu bewältigen.

Eine unzuverlässige Maschine zerstört die Glaubwürdigkeit des Unternehmens, das sie hergestellt hat, und kann leicht zu verlorenen Kunden und Verkäufen führen. Auf wettbewerbsfähigen Marktplätzen sind Preis und Leistung wichtig und können ein Unternehmen vom Rest des Feldes unterscheiden. Aber der Ruf, zuverlässige Maschinen zu entwerfen und zu bauen, ist eine andere Möglichkeit, ein Unternehmen von seinen Mitbewerbern abzuheben. Viele Unternehmen haben sich bemüht, ein Synonym für Zuverlässigkeit zu werden.,

Als Unternehmen bekannt zu werden, das zuverlässige Geräte liefert, kann nicht mit cleverem Marketing erfolgen. Für maximale Wirkung muss der Antrieb für Zuverlässigkeit das Unternehmen durchdringen.

Ein kritischer Bereich ist natürlich das Design.

Design für Zuverlässigkeit

Design ist der wichtigste Faktor für die Zuverlässigkeit einer Maschine. Ingenieure ignorieren die Zuverlässigkeit oft bis zu spät im Konstruktionszyklus. Zum Beispiel betrachten viele Ingenieure Zuverlässigkeit nur spät in den Validitätsteilen des Entwurfszyklus und nicht während der Konzept-und frühen Entwurfsphase.,

Sobald dem Konzept zugestimmt wurde, wird es kostspieliger und ineffizienter, Zuverlässigkeitsmaßnahmen hinzuzufügen. Es ist jedoch oft kostengünstiger, auf Zuverlässigkeit zu testen, als auf Zuverlässigkeit zu testen.

Es gibt mindestens zwei bewährte und systematische Methoden zur Erkennung möglicher Zuverlässigkeitsprobleme während des Entwurfsprozesses: Zuverlässigkeitsblockdiagramme (RBD) und Fehlermodi und Effektanalyse (FMEA).

Ein RBD legt ein Modell der Maschine fest, das die Zuverlässigkeit jeder Komponente auflistet., Ingenieure müssen sicher sein, dem richtigen Zuverlässigkeitspfad zu folgen, der vom Steuerpfad abweichen kann. Zum Beispiel könnte eine RBD für den Antriebsstrang eines Autos wie das folgende Blockdiagramm aussehen.

An jedem block, die Zuverlässigkeit der einzelnen Komponenten bestimmt. Und sie ernähren sich von einer Gesamtzuverlässigkeitszahl.

Eine RBD ist einfach zu verstehen und kann schnell potenzielle Zuverlässigkeitsprobleme aufdecken, da sie „schwache Glieder in der Kette“ leicht offenlegt.,“Es kann aber auch für einige Maschinen zu einfach sein, da es keine Beziehungen zwischen Komponenten berücksichtigt. Hängt die Zuverlässigkeit eines der Blöcke davon ab, wie sie in einem bestimmten Pfad konfiguriert sind?

FMEA identifiziert systematisch jeden Fehlermodus einer Maschine oder eines Prozesses. Die detaillierte Untersuchung von Fehlermodi kann auch andere Mängel im Design aufdecken. Dazu gehören der zugrunde liegende Fehlermechanismus sowie Möglichkeiten, ihn zu beseitigen oder seine Chancen zu verringern. (Die Risikoprioritätsnummer wird beispielsweise durch Multiplikation des Schweregrads, des Auftretens und der Erkennungsfaktoren (siehe unten) bestimmt., Das resultierende RPN gibt Designern eine Vorstellung davon, wie problematisch der Fehlermodus sein wird.)

Die Adressierung von Schweregrad, Auftreten und Erkennung in der Entwurfsphase ist entscheidend für die Entwicklung zuverlässiger Geräte. Wenn der RPN hoch ist, haben Ingenieure zwei Möglichkeiten: Beseitigen Sie den Fehlermodus oder ändern Sie einen oder mehrere der Faktoren, um einen niedrigeren RPN zu erhalten.

Die beste Vorgehensweise ist nicht immer klar., Manchmal sind nur ein paar kleine Design-Optimierungen erforderlich, manchmal können Ingenieure einen zusätzlichen Steuermechanismus hinzufügen, und manchmal muss das Designteam zum Zeichenbrett zurückkehren.

FMEA ist im Allgemeinen eine gründliche Untersuchung aller Fehlerquellen einer Maschine. Sobald es durchgeführt wurde, können die Ergebnisse für die Replikation auf ähnlichen Computern verwendet werden. Ein besseres Verständnis der Fehlermodi kann bei der aktuellen und zukünftigen Gestaltung erheblich helfen. FMEA-Ergebnisse helfen Wartungstechnikern zu verstehen, wann eine Maschine ausfällt., Dadurch können sie schneller und genauer reagieren und letztendlich die Zuverlässigkeit verbessern.

Leider untersucht FMEA jeden möglichen Fehlermodus, so dass es mühsam, zeitaufwendig und teuer sein kann. Die FMEA-Wirksamkeit hängt auch stark von der Expertise der Personen ab, die die Analyse durchführen. Daher braucht es Leute mit einem hohen Maß an Erfahrung, um es auszuführen.

Verbesserung der Zuverlässigkeit

Sobald das Designteam RBD, FMEA oder eine andere Form der Analyse verwendet, um die Zuverlässigkeitsschwächen eines Designs besser zu erfassen, kann es die Zuverlässigkeitsprobleme effektiver angehen., Gängige Methoden zur Verbesserung der Zuverlässigkeit umfassen die Anwendung von Reliability Centered Maintenance (RCM) und die Fokussierung auf proaktive Wartungsmethoden wie Condition Based Maintenance (CBM) und Predictive Maintenance.

RCM ist wie FMEA, geht aber noch weiter. Es übernimmt die Fehlermodi von FMEA und entwickelt Wartungsstrategien, um Fehler zu beheben. RCM führt das Team durch jeden Ausfallmodus, wo es die beste Wartungsstrategie bestimmt, um den Ausfall zu verhindern. Am häufigsten wird RCM nach dem Betrieb der Ausrüstung durchgeführt., Die Durchführung in der Entwurfsphase könnte jedoch zu soliden Erkenntnissen über Zuverlässigkeitsverbesserungen führen.

Wie FMEA ist RCM ein systematischer Ansatz zur Behandlung von Ausfallmodi durch Prävention. Wenn die Konstrukteure beispielsweise wissen, dass ein verstopfter Filter den Luftstrom verringert und einen Motor beschädigt, besteht die Reaktion des RCM möglicherweise darin, alle drei Monate einen Filterwechsel zu planen. Lernergebnisse aus einem RCM-Programm können auch an anderer Stelle verwendet werden.

Aber erfolgreiche RCM erfordern Ressourcen, Training und Engagement. Ein Unternehmen sollte sicher sein, dass es die Strategie vollständig unterstützen kann, bevor es sich darauf einlässt., Und wie FMEA erfordert es etwas Fachwissen, um RCM zu entwickeln.

Die NASA benutzte einst RCM in ihrem Marshall Flight Center und die Wartungskosten wurden gesenkt, die Lebensdauer der vorhandenen Ausrüstung wurde verbessert und die Energiekosten wurden gesenkt, was zu einer Einsparung von über 300,000 US-Dollar führte. Wenn diese Einsparungen nach der Implementierung erzielt werden können, kann die Verwendung von RCM in der Entwurfsphase sicherlich Vorteile bringen. Wenn das Designteam FMEA für eine neue Maschine durcharbeitet, ist der nächste logische Schritt RCM.

CBM verwendet Maschinenbedingungen in Echtzeit, um zu bestimmen, wann eine Wartung erforderlich ist., Dies geschieht, indem Temperatur, Vibration oder ein anderer Sensortyp auf relevante Bereiche der Maschine gelegt und in Regelkreise oder externe Datenbanken gebunden werden. Natürlich kann dieser Ansatz in der Entwurfsphase gewählt werden. Obwohl das Produkt relativ geringe Kosten verursacht, würde es den Endbenutzern viel bessere Prädiktoren für Leistung und Zuverlässigkeit bieten.

CBM verfolgt Daten, die nicht immer von menschlichen Sinnen erkennbar sind. Es kann Geräte während des Betriebs fernüberwachen, Zeit sparen und Störungen reduzieren., CBM ist jedoch für Kunden teurer und erfordert eine genauere Einrichtung und Konfiguration im Voraus. Und hier wird eine Lernkurve sein, in der das Unternehmen Sensorschwellen festlegt. Training ist ebenfalls erforderlich. Wann muss das Wartungsteam handeln? Dies ist nicht leicht zu verstehen.

CBM reduziert bei ordnungsgemäßer Ausführung Ausfälle und regelmäßige Wartung. Eine Quelle bringt CBM-Einsparungen auf 12% im ersten Jahr, mit einer Reduzierung der Ausfälle von mehr als 25% und einer 94% igen Verbesserung der Maschinenverfügbarkeit.

Ein einfaches Beispiel für CBM ist das Hinzufügen von Vibrationssensoren zu Motoren., Indem Sie die Vibrationsfrequenz verfolgen und einen Alarm auf einem geeigneten Aktionspegel einrichten, können Sie schnell auf widrige Bedingungen reagieren und die Lebensdauer des Motors verlängern.

Wie viele angegeben haben, verdienen Wartung, Reparatur und Betrieb eine höhere Priorität, als sie normalerweise erhalten, insbesondere während der Entwurfsphase. Wenn Zuverlässigkeit früh im Designprozess berücksichtigt wird, wird die Ausrüstung auf lange Sicht sicherlich besser sein. Zuverlässigkeit kann zur Stärke des Designs und zur Methode zur Unterscheidung der Produkte eines Unternehmens werden.

Bryan Christiansen ist Gründer und CEO von Limble CMMS.,