TỔNG QUAN VỀCHIẾN LƯỢC BẢO TRÌ CÔNG NGHIỆP

 Trong 60 năm qua, bảo trì công nghiệp có sự thay đổi nhiềuhơn bất kz một lĩnh vực l{ nào khác [Jose Baptista 2015, CMRP]  Bảo trì ngày nay không chỉ đơn giản là sữa chữa/thay thế thiế

TỔNG QUAN VỀ

CHIẾN LƯỢC BẢO TRÌ CÔNG NGHIỆP

Huế, ngày 05 tháng 7 năm 2018

Trình bày bởi:

TS Nguyễn Kim Ánh

TS Nguyễn Danh Ngọc

1 Tổng quan về bảo trì

2 Mục tiêu của bảo trì

3 Phương pháp tiếp cận bảo trì [AFNOR-2001]

4 Chiến lược bảo trì ABM/TBM, CBM và PdM (CBM+)

Tổng quan về bảo trì

“mối quan tâm chiến lược”

Tổng quan về bảo trì

“mối quan tâm chiến lược”

 Chi gián tiếp và trực tiếp liên quan đến bảo trì ở Châu Âu

[ISPE 2004 – Dortmund, Germany]

 Chi phí gián tiếp: khoảng 7500 tỉ €/năm

 ngừng máy, chất lượng sản phẩm, sản xuất, …

 luật pháp, hình ảnh công ty (400 tỉ €/năm)

 đào tạo, nghiên cứu, đầu tư hàng dự phòng,…

 Chi phí trực tiếp: khoảng 1500 tỉ €/năm

 nguồn nhân lực 60%

 phụ tùng thay thế

Tổng quan về bảo trì

“mối quan tâm chiến lược”

5

 Chi gián tiếp và trực tiếp liên quan đến bảo trì ở Mỹ [Latino,

Reliability Center, Inc 2010]

 Chi phí gián tiếp:

1981 1991 2000 2010 0

200 400 600 800 1000

 Chi phí trực tiếp: 300 tỉ $/năm

 80% chi trả cho khắc phục lỗi

 Loại bỏ những lỗi này tiết kiệm 40 – 60% (115 tỉ $/năm)

Tổng quan về bảo trì

“mối quan tâm chiến lược”

 Ngân sách hàng năm dành cho bảo trì chiếm từ 2 – 90%

ngân sách chi cho vận hành nhà máy/hệ thống [Robertson

và Jones, 2004]

 Nếu áp dụng phương pháp “phù hợp” sẽ tiết kiệm được 40

– 60% của ngân sách vận hành nhà máy/hệ thống [Latino,

Reliability Center, Inc 2010]

 Tại Việt Nam, nếu được áp dụng thì bảo trì sẽ mang lại một

lượng GDP khoảng 1.5 – 2 % thậm chí còn cao hơn nữa!

 Trong 60 năm qua, bảo trì công nghiệp có sự thay đổi nhiềuhơn bất kz một lĩnh vực l{ nào khác [Jose Baptista 2015,

CMRP]

 Bảo trì ngày nay không chỉ đơn giản là sữa chữa/thay thế

thiết bị khi nó bị hỏng

 Thay đổi về tư duy kỹ thuật và phương pháp tổng thể

 Trước đây, bảo trì được coi là một nguồn tiêu tốn; ngày nay

bảo trì được coi là một yếu tố quan trọng để duy trì cạnh

tranh

Tổng quan về bảo trì

“mối quan tâm chiến lược”

7

Tổng quan về bảo trì

“mối quan tâm chiến lược”

 Sự phát triển của bảo trì trong 60 năm qua được chia

thành ba thế hệ [John Moubray, RCM]

 Thế hệ 1 (trước 1940):

 Thiết bị cơ khí đơn giản và dễ dàng để sửa chữa; quản lý không được đặc biệt quan tâm đến thời gian ngừng

máy/thời gian chết (downtime)

 Không có nhu cầu của bất kỳ phương pháp bảo trì đặc biệt, giữ các thiết bị làm sạch và bôi trơn là đủ

 Không cần kỹ năng đặc biệt từ các chuyên gia bảo trì

 Quan điểm của các nhà quản l{ là “run-to-failure”

(breakdown/corrective maintenance - CM)

 Thế hệ 2 (bắt đầu cuộc đại chiến TG lần thứ II)

 Nhu cầu của cuộc chiến đòi hỏi một lượng hàng hóa khổng

lồ với đủ tất cả các thể loại => nguồn lao động thủ công và máy móc không đáp ứng đủ

 Những năm 1950s được đánh dấu bằng sự xuất hiện của thiết bị ngày càng phức tạp

 Thời gian chết thiết bị đã trở thành một mối quan tâm thực

sự cho các nhà quản l{ vận hành nhà máy

 Cần những hệ thống đáng tin cậy hơn

Những hư hỏng có thể và nên được ngăn chặn => khái niệm về

bảo trì phòng ngừa (preventive maintenance - PM)

Tổng quan về bảo trì

“mối quan tâm chiến lược”

 Sự phát triển của bảo trì trong 60 năm qua được chia

thành ba thế hệ [John Moubray, RCM]

 Thế hệ 2 (bắt đầu cuộc đại chiến TG lần thứ II)

 1960s, khái niệm PM bao gồm dừng thiết bị có kế hoạch để

thực hiện nhiệm vụ bảo trì

 Thực tế này dẫn đến sự gia tăng mạnh mẽ trong các chi phí bảo trì so với chi phí hoạt động khác

 Nhu cầu nguồn vốn đầu tư cho các trang thiết bị hiện đại hóa tăng lên đáng kể => tìm cách để cải thiện tối đa hóa “tuổi thọ” (lifetime) của các thiết bị để làm giảm sự cần thiết phải đầu tư

bổ sung, thay thế vốn Việc lập kế hoạch bảo trì + hệ thống kiểm soát nổi lên như một cách

để kiểm soát và cân đối các chi phí => agebased maintenance

 Thế hệ 3 (bắt đầu từ giữa những năm 1970s)

 Tăng trưởng kz vọng từ bảo trì, downtime ít hơn và nó trở nên

khó chấp nhận được; vì downtime ảnh hưởng đến năng lực sản xuất, chi phí vận hành và dịch vụ khách hàng

 Quá trình sản xuất "just-in-time“ để giảm tồn kho; bất kz một thiết bị ngừng không theo kế hoạch đều có thể ảnh hưởng tiêu cực đến việc hoàn thành kế hoạch sản xuất

 Gần đây, việc tăng cường mức độ tự động hóa, đưa trọng tâm

về độ tin cậy, lỗi không được chấp nhận, đặc biệt trong lĩnh

vực y tế, xử l{ dữ liệu, viễn thông, kiểm soát khí hậu, điều phối GTVT, phát và truyền tải điện,…

Tổng quan về bảo trì

“mối quan tâm chiến lược”

 Sự phát triển của bảo trì trong 60 năm qua được chia

thành ba thế hệ [John Moubray, RCM]

 Thế hệ 3 (bắt đầu từ giữa những năm 1970s)

 Tài sản vật l{ ảnh hưởng đến tính sống còn của cơ sở sản xuất

 Môi trường cũng là yếu tố nên được xem xét trong để bảo trì

 Để tăng độ tin cậy, ngăn ngừa lỗi nhằm giảm chi phí bảo trì => khái niệm và kỹ thuật mới:

o RCM (reliability-centered maintenance),

o RCA (root cause analysis),

o FMEA (failure modes and effects analysis),

o FT (fault tree) or BT (binary tree),

o RBD (reliability block diagram), MC (minimal cut), MP (minimal path)

o IM (important factor),…

 Thế hệ 3 (bắt đầu từ giữa những năm 1970s)

 Gần đây, sự phát triển khoa học công nghệ đã cho phép một số cải tiến trong bảo trì:

o Kỹ thuật chuẩn đoán (diagnostic),

o Tiên đoán (prognostic),

o Hệ thống chuyên gia (expert systems)

 Sự xuất hiện:

o CBM (condition-based maintenance)

o PdM (predictive/proactive maintenance hoặc CMB+)

Tổng quan về bảo trì

“mối quan tâm chiến lược”

 Sự tiến hóa của hoạt động bảo trì theo thời gian

Breakdown maintenance: CM

“ngây thơ (naive)”

Time-based preventive maintenance: TBM/ABM

“mù mờ (blind)”

Condition-based preventive maintenance:

1950

 Quan điểm của bảo trì:

 Việt Nam: chi phí

 Nước phát triển: lợi nhuận

Bảo trì được nâng lên tầm “chiến lược” (strategy/policy)

thay vì hoạt động (operation)

Tổng quan về bảo trì

“mối quan tâm chiến lược”

Mục tiêu của bảo trì

Mục tiêu của bảo trì

 Hoạt động bảo trì (maintenance activity) gồm [

NF-EN-13306-X-60-319]

 kỹ thuật, hành chính, quản l{ trong suốt vòng đời của

một thiết bị (component, item, unit)

 duy trì hoặc khôi phục lại trạng thái hoàn thành nhiệmvụ/chức năng cần thiết

 Có hai hoạt động: PM và CM

 Chiến lược bảo trì: tập hợp các hoạt động bảo trì => duy

trì/cải tiến độ sẵn sàn, sự an toàn, độ tin cậy của hệ thống ở

chi phí thấp nhất có thể được

Mục tiêu của bảo trì

 Mục tiêu của chiến lược bảo trì:

 tối thiểu hóa chi phí

(min cost per unit time)

Mục tiêu của bảo trì

 Mục tiêu của chiến lược bảo trì:

 tối thiểu hóa chi phí

(min cost per unit time)

Mục tiêu của bảo trì

 Mục tiêu của chiến lược bảo trì:

 tối thiểu hóa chi phí

(min cost per unit time)

 tối đa hóa độ tin cậy

(max reliability)

Mục tiêu của bảo trì

 Mục tiêu của chiến lược bảo trì:

 tối thiểu hóa chi phí

(min cost per unit time)

 tối đa hóa độ tin cậy

(max reliability)

Mục tiêu của bảo trì

 Mục tiêu của chiến lược bảo trì:

 tối thiểu hóa chi phí

(min cost per unit time)

 tối đa hóa độ tin cậy

(max reliability)

Mục tiêu của bảo trì

 Mục tiêu của chiến lược bảo trì:

 tối thiểu hóa chi phí

(min cost per unit time)

 tối đa hóa độ tin cậy

 Mục tiêu của chiến lược bảo trì:

 tối thiểu hóa chi phí

(min cost per unit time)

 tối đa hóa độ tin cậy

 Mục tiêu của chiến lược bảo trì:

 tối thiểu hóa chi phí (min cost per unit time)

 tối đa hóa độ tin cậy (max reliability)

 tối thiểu hóa rủi ro (min risk)

Remark: Hầu hết các mục tiêu đều được trả về chi phí trung

bình dài hạn trên một đơn vị thời gian ($/unit time)

Mục tiêu của bảo trì

Phương pháp tiếp cận

bảo trì

Phương pháp tiếp cận bảo trì

Phân loại [AFNOR-2001]

 Corrective maintenance: tập các hoạt động được thực hiện

trên một thực thể bị lỗi để phục hồi lại chức năng cần thiết Bảo

trì đơn giản và sử dụng khi máy hỏng

 Ưu điểm:

 khai thác tối đa vòng đời (lifetime)

 không tốn chi phí đầu tư thiết bị đo + phần mềm + xưởng + nguồn nhân lực cho việc đo kiểm và phân tích dữ liệu

=> trả chi phí rất cao (unavailability cost + corrective cost)

Phương pháp tiếp cận bảo trì

 Preventive maintenance: tập hợp các hoạt động được lập

trình trước => phòng ngừa/làm chậm sự hỏng hóc

 tại những thời điểm xác định trước/theo tiêu chí quy định

 nhằm giảm tần suất và chi phí của lỗi, tăng độ tin cậy, cải

tiến tính sẵn sàng, đảm bảo an toàn con người và môi

trường, chuẩn bị hậu cần và phụ tùng thay thế,…

Preventive maintenance có thể:

 Systematic maintenance (ABM/TBM)

 Condition-based maintenance (CBM)

 Predictive maintenance (PdM hoặc CNM+)

 PM để làm giảm hư hỏng của hệ thống, nhưng vẫn tồn tại

một phần CM không thể tránh được

Phương pháp tiếp cận bảo trì

Bảo trì ABM/TBM, CBM

và PdM (CBM+)

Systematic maintenance (ABM/TBM): thực hiện tại những thời

điểm xác định trước (hầu hết theo lịch) hoặc theo số đơn vị/chu

kz sử dụng (không xem xét tình trạng sức khỏe)

 Dựa trên dữ liệu và phương pháp thống kê đối với một tập

rất lớn các máy giống y hệt nhau: xác định tuổi trung bình T

ABM/ TBM, CBM và PdM (CBM+)

1

Systematic maintenance (ABM/TBM):

 Ưu điểm:

 Chủ động sản xuất, phụ tùng thay thế, nguồn nhân lực

 Tối thiểu thời gian ngừng máy

 Không giám sát tình trạng

 Nhược điểm:

 Thay thế khi máy còn tốt (chỉ dựa vào thống kê)

 Khả năng lỗi xảy ra sớm hơn tuổi dự kiến

=> tĩnh và mù

1

ABM/ TBM, CBM và PdM (CBM+)

Condition-based maintenance (CBM): phân tích những thay đổi

của các tham số quan trọng của suy thoái hoặc sự suy giảm hiệu

suất, chỉ được kế hoạch nếu mức suy thoái của thực thể đạt đến

một ngưỡng cho trước

 Bảo trì được thực hiện

khi mức suy thoái X(t) đạt

đến ngưỡng

2

ABM/ TBM, CBM và PdM (CBM+)

Condition-based maintenance (CBM):

 Ưu điểm:

 Chủ động sản xuất, phụ tùng thay thế, nguồn nhân lực

 Tối thiểu thời gian ngừng máy, tránh được tác động đến máy khác, con người, môi trường

 Khai thác tối đa vòng đời nhưng lỗi vẫn kiểm soát tốt

2

ABM/ TBM, CBM và PdM (CBM+)

 Nhược điểm:

 Đòi hỏi công cụ và nguồn nhân lực có trình độ cao

 Chiến lược trở nên kém hiệu quả hơn ABM/TBM nếu chi

Predictive maintenance (PdM hoặc CBM+): là CBM dựa theo

dự đoán ngoại suy của việc phân tích và đánh giá các tham số

quan trọng của sự suy thoái tại những thời điểm trong tương lai

 Sử dụng kỹ thuật prognostic từ dữ liệu đo đạc định

kz/thường xuyên

 Phần mềm, đội ngũ chuyên gia phân tích + ước lượng tình

trạng và dự đoán tuổi còn lại (remaining usefull life: RUL)

 Bảo trì được thực hiện khi RUL(t) đạt đến ngưỡng

3

ABM/ TBM, CBM và PdM (CBM+)

ABM/ TBM, CBM và PdM (CBM+)

Predictive maintenance (PdM hoặc CBM+):

 Ưu điểm:

 Dự báo được lỗi ở giai đoạn rất sớm

 Hạn chế việc ngừng máy không cần thiết

 Chủ động sản xuất, phụ tùng thay thế, nguồn nhân lực

 Tối thiểu thời gian ngừng máy, tránh được tác động đến máy khác, con người, môi trường

 Khai thác tối đa vòng đời nhưng lỗi vẫn kiểm soát tốt

 Chủ động spare part trong hầu hết các trường hợp 3

ABM/ TBM, CBM và PdM (CBM+)

Tiến trình tiến hóa của chiến lược bảo trì công nghiệp:

ABM/ TBM, CBM và PdM (CBM+)

Bảo trì cho

hệ thống một thành phần

(mono-component system)

 Lựa chọn phương pháp bảo trì phù hợp

Bảo trì cho hệ thống một thành phần

 Cách thực hiện: thực hiện như những gì đã được chỉ ra

trong phần “Bảo trì ABM/TBM, CBM và PdM (CBM+)”

Bảo trì cho hệ thống một thành phần

Bảo trì cho

hệ thống nhiều thành phần

(multi-component system)

Bảo trì cho hệ thống nhiều thành phần

47

 Nhiều Doanh nghiệp xem việc bảo trì cho hệ thống nhiều

thành  một thành phần đơn lẻ (xem các thành phần hoàn

toàn độc lập với nhau)

 Thực tế, hầu hết các hệ thống tồn tại các sự phụ thuộc:

 phụ thuộc suy thóa (stochastic)

 phụ thuộc cấu trúc (structure)

 phụ thuộc kinh tế (economic): phụ thuộc dương và phụthuộc âm

 Cấu trúc của hệ thống cũng có những ảnh hưởng đáng kể

lên hiệu quả của bảo trì => cấu trúc phức tạp cần phải đượctích hợp

Ví dụ về một phương pháp bảo trì CBM

Bảo trì CBM: 4 bước

49

Quyết định bảo trì

Chuẩn đoán (diagnostics) và dự

đoán (prognostics)

Công nghệ giám sát tình trạng

và các cảm biến

Hành động bảo trì

Kế hoạch bảo trì

Dự đoán trạng thái tương lai

Xác định lỗi nếu

hệ thống đã bị

hư hỏng

Đánh giá trạng thái nếu hệ thống không

bị hư hỏng Thu thập dữ liệu

Bảo trì CBM: 4 bước

Tình trạng thiết

bị mới

Tình trạng hiện tại của thiết bị

Dữ liệu

Chuẩn đoán và dự đoán (diagnostics- prognostics)

CBM

Bước 1: Thu thập dữ liệu

51

• Trạng thái hệ thống: mức độ suy thoái gây nên bởi các

cơ chế suy thoái (degradation mechanisms) phụ thuộc

vào

– đặc tính vật l{

– môi trường hoạt động

– và tải hoạt động

• Chỉ số suy thoái (degradation indicator) X(t): trạng thái

của hệ thống tại thời điểm t

– Quá trình ngẫu nhiên

– Suy thoái liên tục – Suy thoái không liên tục

Bước 1: Tiến trình suy thoái

Continuous degradation : suy thoái diễn ra

một cách liên tục

Ví dụ: suy giảm độ dày đường ống do ăn

mòn/ suy giảm độ dày bạc lót ổ bi do mài

mòn.

Discontinuous degradation: do các shock có

cường độ ngẫu nhiên xảy ra ngẫu nhiên theo thời gian.

Ví dụ: hao mòn trong thiết bị hạ cánh của máy

bay do lực tác động trong khi hạ cánh / suy thoái của cầu do tải trọng của một chuyến tàu

đi qua.

Bước 1: Tiến trình suy thoái

Z(t)

Bước 2: Diagnostics

 Chuẩn đoán hư hỏng (Failure diagnostics): chuẩn đoán thiết bị đã hư hỏng (Fault

detection, isolation and identification)

 Chẩn đoán lỗi (Fault diagnostics): chẩn đoán để đánh giá trạng thái của thiết bị

Failure Diagnostics

Bước 3: Prognostics

55

 Vai trò của dữ liệu

 Các cách tiếp cận: Dựa trên mô hình vật lí, dựa trên dữ liệu và hybrid

Bước 4: Tối ưu hoá bảo trì

 Hoạt động bảo trì:

• khi nào cần thực hiện các biện pháp bảo trì (phòng ngừa / sửa chữa)

• khi nào cần thực hiện kiểm tra tình trạng (inspection)

 Tối ưu hóa chính sách bảo trì:

• Cost

• Reliability

Nhà cung cấp dịch vụ

bảo trì

Nhà cung cấp dịch vụ bảo trì

Chia thành 4 nhóm chính

 Giải pháp cho động cơ và thiết bị quay

 Giải pháp cho nhà máy thủy điện

 Giải pháp cho ngành điện lực

 Giải pháp phần mềm

Nhà cung cấp dịch vụ bảo trì

 Giải pháp cho động cơ và thiết bị quay

 Phần cứng và phần mềm: kiểm tra, giám sát tình trạng

 Chia thành 2 nhóm: giám sát liên tục và đo đạc gián đoạn

 Rung động và phóng điện cục bộ

1) Về rung động

MACHsense-R/MACHsense-P, LEAP, WiMon100 (Th Điển)

OMNITREND, VIBCONNECT RF (Đức)

SKF (Thụy điển) ITT PRO (Mỹ) OneProd (Pháp)

các giải pháp với cảm biến không dây

Nhà cung cấp dịch vụ bảo trì

 Giải pháp cho động cơ và thiết bị quay

2) Về phóng điện cục bộ

Dynamics Ratings: Úc Artesis: Thổ Nhĩ Kz

Omicron: Mỹ

3) Khác

Clampon: Na Uy

công nghệ siêu âm để thu thập

dữ liệu rung động, corrosion

SPM Instrument: Thụy Điển

Nhà cung cấp dịch vụ bảo trì

 Giải pháp nhà máy thủy điện

 Cung cấp phần cứng và phần mền: thu thập và xử l{ các dữ liệu về cơ điện (rung động, phóng điện cục bộ, air gap, nhiệt độ…)

 Giám sát tình trạng sức khỏe của trục, rotor, stator, ổ bi,…

 Ứng dụng trong nhiều nhà máy thủy điện với các kiểu turbin khác nhau

Nhà cung cấp dịch vụ bảo trì

 Giải pháp nhà máy thủy điện

 Một số sản phẩm nổi bật

HT-HUMS: RSL (Israel)

HyCon MD: Voith Siemens (Đức)

ZOOM: VibroSystM (Canada) EtaPRO: GP Strategies (Mỹ)

Compass 6000: Bruel & Kjaer

Vibro (Đan Mạch)

Nhà cung cấp dịch vụ bảo trì

 Giải pháp nhà máy thủy điện

 Một Trong giám sát tình trạng nhà máy thủy điện: rung động và phóng điện cục bộ là hai tham số chính

 Rung động

CMS & infiSYS RV-200: Shinkawa (Nhật)

VibroSmart: Meggitt Sensing System Energy (Anh) CSI 6500: Emerson (Mỹ)

 Phóng điện cục bộ

Guardll-Hydro: IRIS Power Qualitrol (Mỹ)