A kockázat alapú felülvizsgálati karbantartási stratégia katonai és polgári alkalmazásának lehetõségei Cs. Nagy Géza egyetemi adjunktus A kockázat alapú felülvizsgálat és karbantartás kialakítását és bevezetését a karbantartási költségek minimalizálása és a biztonság fokozása indokolta. A szerzõ, cikkében a kockázatorientált karbantartási stratégia katonai és polgári alkalmazásának lehetõségeit tekinti át. The building-up and introduction of risk-based examination and maintenance were justified by minimization of costs and increasing of security. The author reviews in his article the possibilities of military and civilian application of risk-based maintenance strategy. Az üzemfenntartási (karbantartási) tevékenységet is folytató szervezetek mûködését tanulmányozva általánosan megállapítható, hogy azokban tökéletes harmóniában férnek meg, illetve egészítik ki egymást a technikatörténet különbözõ szakaszaiból származó stratégiák és filozófiák. Tapasztalható mindez annak ellenére, hogy Frederick Winslow Taylor (1856 1915) ma már klasszikusnak számító szervezeti felépítésében a minden karbantartók elõdjének tekinthetõ karbantartó mester és egy, a mai kor elvárásainak megfelelõ felépítésû, esetleg CMMS-t (Computerised Maintenance Management System) használó karbantartói management felelõssége, lehetõségei, a köztük lévõ idõbeni távolságot jócskán meghaladó mértékben eltérnek. Az egyre magasabb színvonalú technikai eszközök, majd rendszerek zökkenõmentes üzemeltetését megvalósító, az utóbbi két évtizedben meghonosodott karbantartási stratégiákat szemlélve érdekes megállapításra juthatunk. Ez a jelenség a szintézis, ami az idõben korábban megjelent stratégiák gyakorlatban jól bevált elemeinek ötvözését, újrakomponálását jelenti, többnyire egy módosított cél elérése érdekében. A modern idõk valóban széles körben elterjedt karbantartás-szervezési módszerei közül egyedül talán a TPM (Total Productiv Maintenance) jelent kivételt. Ennek oka nagy valószínûséggel a módszer kialakulásának a többitõl eltérõ földrajzi helyében, illetve az ott élõ népesség mentális tulajdonságaiban keresendõ, miután a módszer bölcsõje Japán. 190
CS. NAGY GÉZA: A kockázat alapú felülvizsgálati és karbantartási stratégia A szintézis elemei A megbízhatóság központú karbantartás (RCM Reliability-centered Maintenance) a nagyméretû technológiai rendszerek (automata gépsorok, petrolkémiai üzemek, erõmûvek stb.) létrejötte, illetve az ezek üzemeltetése során fellépõ problémák kezelésére jelentett megoldást. A módszer kialakítása abból a felismerésbõl fakadhatott, hogy ilyen kiterjedésû és bonyolultságú rendszerek a korábban használatos koncepciókkal csak irreálisan magas költségszinten lehettek volna fenntarthatók, és még a rendelkezésre állás is hagyhatott volna kívánnivalót maga után. A karbantartás fejlõdése során e módszer elemeiként találkozunk elõször a matematikai statisztika, ezen belül az eloszlás, a becslés valamint a kockázat fogalmával. Ez utóbbi megjelenése már egyértelmûen túlmutat a karbantartásnak az üzemeltetendõ objektumra gyakorolt hatásán, hiszen messzemenõen figyelembe veszi és számol az esetleges meghibásodás emberi, anyagi és környezeti hatásaival is. Némileg leszûkítve az eljárás alkalmazási körét úgy fogalmazhatunk, hogy bevezetése azon egységek mûszaki berendezések, gépelemek esetében indokolt, amelyek meghibásodása a legsúlyosabb következményeket vonja maga után. Feltétlenül a karbantartási stratégiák következõ fejlõdési lépcsõjeként kell értékelnünk a kockázatalapú karbantartás (RBM Risk Based Maintenance) megjelenését, majd viszonylag gyors elterjedését. A megbízhatóság alapú stratégiában újdonságként feltûnt elemek közül kiemelt jelentõséggel bír a meghibásodási valószínûség, valamint a kockázat tartami átértékelõdése. Minden esetben a meghatározó pozícióban lévõ, vagy elsõdleges funkciókat ellátó berendezéseket és ezek elemeit vonjuk vizsgálat alá. Ebben a megközelítésben kockázat alatt az adott elem meghibásodási valószínûségének, továbbá az esetleges meghibásodás következményeinek szorzatát értjük. A szorzat elemeinek bõvítésével rendkívül informatív jellemzõk birtokába juthatunk, ezeket a szakirodalom összefoglaló néven hibakritikusságként említi. A kockázatorientált stratégia további kiteljesedésének vizsgálata elõtt mindenképpen szükséges megemlíteni a korszerû berendezések üzemeltetéséhez nélkülözhetetlen módszert, az állapotfüggõ karbantartást.(cbm Condition Based Maintenance). Akár az idõ, akár a teljesítményalapú TMK (Tervszerû Megelõzõ Karbantartás) rendszert szemléljük, alkalmazásuk egyértelmû hátránya az esetenként óhatatlanul elõforduló indo- 1. ábra 191
kolatlan szerelés illetve alkatrész, -részegység csere. A rohamos technikai, technológiai fejlõdés szerencsére nem csak az üzemeltetés, karbantartás tárgyát képezõ berendezéseken, alkatrészeken kísérhetõ figyelemmel, hanem a fenntartással foglalkozó szakemberek eszköztárában is. Ezáltal lehetõvé vált a legjellemzõbb üzemi paraméterek gyakori, akár folyamatos mérése, regisztrálása (1. ábra). Idõszakos állapotvizsgálat esetében az ún. vizsgálati tervben rögzítik a vizsgálatok idõpontjait/idõközeit, a konkrét mérés tárgyát, módját, eszközeit stb. A mérés többnyire hordozható kézimûszerekkel, az adatrögzítés és a kiértékelés pedig gyakran egy következõ lépésben, esetleg manuálisan történik. A mért értékek alapesetben összehasonlíthatók az adott paraméterre megállapított határértékkel, a továbbfejlesztett változat esetében pedig, az ismételt mérési eredmények sorozatát képezve meghatározható az adott állapotjellemzõ változásának tendenciája. Állapotfelügyelet alkalmazása esetén a mérések beépített érzékelõk, jeladók segítségével folyamatosan, vagy elõre meghatározott, periodikusan ismétlõdõ ciklusrend szerint történnek. Ideális esetben az eredmények a karbantartás-irányítást támogató szoftver közös adatbázisába kerülnek, így a várható meghibásodások prognosztizálásán túlmenõen felhasználhatók hibaelemzésre, a karbantartási tervek pontosítására, valamint a szervezet vezetése számára elemzési lehetõséget nyújtanak az optimális stratégiai döntések meghozatalában. A leggyakrabban alkalmazott gépállapot-felmérõ technológiák: a rezgésdiagnosztika, az termográfia/termovízió, az akusztikus- és ultrahang analízis, az olajanalízis, a villanymotor diagnosztika. A módszer életrevalóságát és elterjedését mi sem bizonyítja jobban, mint hogy a legújabb fejlesztésû/gyártású mûszaki berendezések meghibásodásra (tehát karbantartásra is) legérzékenyebb elemeibe már a tervezés stádiumában bekerülnek a szabványos csatlakozókkal ellátott mérõpontok. A gépészeti berendezések neuralgikus pontját jelentõ csapágyazások révén a terület gyártómûvei úttörõ tevékenységet folytattak e téren. A szintézis végeredménye Mindezek után lássuk a legújabb stratégiát, amely kétségkívül az elõzõekben említett módszerek leghatékonyabb elemeit ötvözi magában. A kockázat alapú felülvizsgálat és karbantartás (RBIM Risk Based Inspection and Maintenance) kialakulásának és bevezetésének is a már jólismert okok szolgáltak alapul, vagyis a karbantartási költségek minimalizálása, és a biztonság fokozása. Ezen okok ismeretében akár természetesnek is tûnhet, hogy a korábbi kockázatalapú karbantartási stratégiákhoz hasonlóan az RBIM is az Egyesült Államokból származik. Az alkalmazására vonatkozó szabványok kidolgozása napjainkban is folyik, bizonyos elemeire vonatkozó elõírások már megtalálhatók az ASME (American Society of Mechanical Engineers), az API (American Petroleum Institute) ésazepri (Electric Power Research Institute) gyûjteményeiben. A stratégia minél szélesebb körben, minél gyorsabb európai bevezetése, elterjesztése érdekében EU finanszírozással 2001-ben indult útjára a RIMAP (Risk Based 192
CS. NAGY GÉZA: A kockázat alapú felülvizsgálati és karbantartási stratégia 2. ábra. A biztonságos üzemeltetés logikai láncolata Inspection and Maintenance procedures for European industry) projekt, melynek fõ célkitûzése a bevezetéshez szükséges elõírások, illetve szabványok kidolgozása, és az alkalmazás demonstrálása néhány mûködõ objektumban. A RIMAP tevékenységének egyik fõ célkitûzése a stratégia szektorfüggetlenségének igazolása. Az eljárás hierarchikus felépítése követhetõ nyomon a 2. ábrán. Az építmény alsó szeletében találjuk a procedúra szenvedõ alanyait, vagyis az egymásra épülõ szervezeti egységeket, mûszaki berendezéseket, végezetül az adott szerkezetre még számottevõ befolyással bíró gépelemeket. A kellõ mennyiségû, megfelelõ tartalmú és könnyen hozzáférhetõ, és a módszer bevezetése elõtti idõszakra vonatkozó adat természetesen alapfeltétel. A további lépések az elõélet részletes ismeretében készített prognózisok alapján követik egymást. Még a legegyszerûbb objektum esetében is rendkívül nagyszámú szerkezeti elem kapcsán kell választ adni a vizsgálatok megtervezése során a hol, mit, mivel, mikor kérdésekre, és még ennél is nagyobb felelõsség hárul a döntéshozói szerepben lévõ az adott rendszer felépítését, mûködését tökéletesen ismerõ szakértõkre. Logikai felépítését, illetve mûködési mechanizmusát tekintve már az elõzetes elemzés periódusában markánsan megjelennek a kockázat (RBM), illetve az álla- 193
pot-alapú karbantartás alapelemei (4. ábra). Megjegyzendõ, hogy ez utóbbiból kifejlesztett résztechnika a továbbiakban mint kockázat alapú felügyelet (Risk Based Inspection) szerepel. Az RBI szerinti analízis tematikája: 1. Minõségi elemzési fázis: a vizsgált objektum egészére kiterjedõ mûvelet; célja, az objektum elemeinek sorbarendezése a várható kockázat figyelembevételével. 2. Mennyiségi elemzési fázis: a minõségi elemzés fázisában kritikusnak minõsített elemek tüzetesebb vizsgálata. A minõségi elemzés lépései III. A meghibásodási valószínûség értékelése: a) Eszközleltár b) A technológiából adódó várható rongálódási folyamatok számbavétele c) A tervezett vizsgálatok várható hatékonyságának meghatározása d) Az elem jelenlegi állapota e) A tervezés során beépült hibalehetõségek számbavétele III. A lehetséges következmények értékelése: a) A meghibásodás idõtartama b) A fellépõ környezetkárosító hatás c) A berendezés vagy elem hierarchiában elfoglalt helye d) Emberéletet, vagy anyagiakat jelentõs mértékben veszélyeztetõ hatása III. Az I. és II. pontban foglalt elemek számszerûsítése, majd a tényleges adatok konvertálása a kockázati mátrixban (3. ábra) felhasználható értékre. A kockázat mátrixban az egyes elemekhez tartozó valószínûség, illetve következmény érték szorzata szolgáltatja a kockázat nagyságát, melynek ismeretében felállítható a kockázati rangsor. 194 3. ábra. Kockázati mátrix és rangsor
CS. NAGY GÉZA: A kockázat alapú felülvizsgálati és karbantartási stratégia 4. ábra. Az RBM és az RBIM elemzés folyamatának összekapcsolása A mennyiségi elemzés lépései A fenti rangsor szerinti egységek elemekre bontásával és azok ismételt, szisztematikus további vizsgálatával folytatandó az eljárás. Részben az RBM elemzés eredményeire hagyatkozva, az egyes elemek üzemeltetési kockázatának becslésén túlmenõen meghatározható az alkalmazott állapotvizsgálat hatékonysága, vagyis az, hogy az adott módszerrel milyen valószínûséggel lehet idõben detektálni a hibát. Az ily módon integrált elemzés eredményeként kapott értékek ismét könnyen kezelhetõ formátumúvá konvertálhatók. Ezek birtokában felállítható az elemek prioritása sorrendje, ami alapját képezheti a megvalósítandó vizsgálati programnak. 195
A folyamat az alábbi kérdésekre adott logikus válaszok sorozataként realizálódik: Hol, milyen típusú hibák keresendõk, ezek felderítésére mi a legmegfelelõbb vizsgálati technika, valamint mi a vizsgálatok elvégzésének optimális idõpontja, vagy gyakorisága. Az RBM szerinti elemzés tematikája: Az elemzés célja, elem/alkatrész bontásban a legmegfelelõbb karbantartási feladatok meghatározása, a három fázison keresztül: károsodási mechanizmus és hatáselemzés, károsodási mechanizmusok osztályozása, felülvizsgálati, -karbantartási igény meghatározása. Következtetések: A végeredmény, azaz a felülvizsgálati/ karbantartási stratégia az elem, részegység, objektum tagozódást követve, egy iterációs folyamat során adódik ki, melynek eredményeként az éppen tesztelt vizsgálati módszerrel számított kockázat mértéke hasonlítható össze az üzemeltetõ (megbízó, tulajdonos stb.) által még elfogadhatónak ítélt biztonsági, gazdasági, környezeti kockázattal. A bevezetéssel kapcsolatos széles körû teendõk ellátása egyértelmûen multidiszciplináris team közremûködésének eredményeképpen jöhet létre, az alábbi területek aktív kooperációjaként: felügyelet, diagnosztika, karbantartás, biztonságtechnika, megbízhatóság-elemzés, üzemeltetés. A módszer használata során levonható következtetések az alábbiakban összegezhetõk: Növelhetõ a berendezések rendelkezésre állási ideje. Növelhetõ a tervezett karbantartások részaránya. Meghosszabbíthatók a tervezett leállások közti ciklusidõk. Gyors és pontos információáramlás a fenntartási tevékenység biztosításához. Minimalizálható a karbantartásra fordított összeg, az elõre meghatározott kockázati szint mellett. Mint a bevezetõben említettem, a stratégia Egyesült Államok-beli alkalmazása napjainkban még viszonylag szûk körre korlátozódik, és a RIMAP projekt is csak az energiaipar (kivéve nukleáris energia), a petrolkémia, az acélipar és a vegyipar iparágakban született eredményekrõl számol be: Mindenképpen figyelemreméltó azonban az a körülmény, hogy a projekt összegzése egyértelmûen szektorfüggetlennek minõsíti a rendszert, egyben szorgalmazza annak a lehetõ legszélesebb körben való bevezetését, rendszeresített alkalmazását. A jelenlegi felhasználók körének ilyen jellegû alakulására néhány rendkívül kézenfekvõ tényezõ szolgálhat magyarázatul: Az említett iparágak tevékenységi körében a legnagyobb az esélye súlyos biztonsági, gazdasági ill. környezeti következményekkel járó meghibásodásnak. 196
CS. NAGY GÉZA: A kockázat alapú felülvizsgálati és karbantartási stratégia 5. ábra A szóbanforgó területekhez kapcsolódó vállalatok szervezeti felépítése teszi lehetõvé leginkább a módszer hatékony alkalmazásához elengedhetetlenül szükséges gyors és megbízható információáramlást. Rendelkeznek a bevezetéshez, majd a folyamatos mûködtetéshez szükséges jól képzett és multidiszciplináris teamben együttmûködésre képes szakembergárdával. Anyagi lehetõségeik nem szabnak határt a kezdeti fázis finanszírozási igényeinek. Könnyen belátható, hogy valamennyi, legalább közepesen fejlett államban létezik még egy szervezet, amely rendkívül eredményesen használhatná a kockázat alapuló felügyeleti és karbantartási rendszert, ez pedig a hadsereg. A kockázati oldalt tekintve természetesen speciális megfontolásokra van szükség, különös tekintettel a békében, illetve hadi körülmények közt teljesítendõ feladatok, elvárások közti szakadékra. Minden bizonnyal bármilyen magasan kvalifikált és gazdag tapasztalatokkal rendelkezõ szakértõ számára embert próbáló feladat lenne pl. az angliai légicsata során használatos radarállomások kockázatbecslése. Kézenfekvõnek tûnik ugyanakkor a haditechnikai eszközök üzemfenntartási rendszerének vizsgálata (5. ábra) az RBIM alkalmazhatóságát illetõen. A technikai kiszolgálás mûködési környezetében, a polgári alkalmazásoknál felsoroltakon túlmenõen, található jónéhány, a módszer eredményes mûködtetéséhez szükséges tényezõ. Ezek közül is kiemelkedik a nagyszámú tipizált technikai eszköz megléte, melyek fenntartása jól áttekinthetõ, hierarchikus felépítésû szervezet által történik. Ennek következtében a stratégiai döntések torzulások nélkül jutnak érvényre a végrehajtás legalsó szintjén is. Legalább ekkora jelentõséggel bír a technikai eszközökön végzett mûszaki beavatkozások visszamenõleg hosszú idõtartamra vonatkozó nyomonkövethetõsége, az ún. elõélet ismerete. 197
FELHASZNÁLT IRODALOM 1. Dr. Ladó László: Szervezéselmélet és módszertan KJK Bp. 1979 2. Lenkeyné dr. Bíró Gyöngyvér Dr. Tóth László Hortobágyi Tímea: A kockázat alapú felülvizsgálati karbantartási stratégia alkalmazása statikus állapotfelügyeleti rendszerénél Közlemény, OKAMBIK 2004. 3. Cs. Nagy Géza Karbantartás és szervezése, PTE PMMF 2004 4. RIMAP Framework, RIMAP Consortium, 2 21 F2004 01 1 5. Dr. Vasvári Ferenc, Labancz Sándor: Elõadás A karbantartás munkabiztonság minõségbiztosítás összefüggései egy javítóüzem példáján, OKAMBIK 2004 6. Hadtudományi lexikon, Magyar Hadtudományi Társaság, Bp. 1995. Fõszerkesztõ: Szabó József 7. Dr. Turcsányi Károly mk. ezds. A haditechnikai biztosítás alapjai I. ZMKA Haditechnika Tsz. 1995. 198