ARCHIWUM ODLEWNICTWA

405

49/17

ANALIZA PRZYCZYNOWO-SKUTKOWA AWARII MASZYN

I CHARAKTERYSTYKA BAZY TPM_f v02

DO ANALIZY I KONTROLI REALIZACJI PROGRAMU TPM

W ODLEWNI PRECYZYJNEJ

B. PISAREK1

Katedra Systemów Produkcji, Politechnika Łódzka,

ul. Stefanowskiego 1/15, 90-924 Łódź

STRESZCZENIE

W pracy przedstawiono wykorzystanie ważonych diagramów Ishikawy i dia -

gramów Pareto do analizy przyczyn awarii maszyn i urządzeń oraz autorską bazę d a-

nych TPM_f v02 opracowaną w MS Access służącą do analizy efektywności prac zwią-

zanych z wdrażaniem programu TPM, jak i kontroli jego funkcjonowania

w przedsiębiorstwie. Baza ta może być wykorzystywana samodzielnie lub np. jako

moduł poszerzający możliwości systemów informatycznych typu MRP lub ERP (dla

małych i średnich przedsiębiorstw) umożliwiających obsługę sfery produkcyjnej

z wymianą danych z systemem Microsoft Access, Microsoft Excel i Microsoft

Project przez pliki tekstowe, różnego typu wydruki i zestawienia. Pozwala ona na

usprawnianie zarządzania działalnością przedsiębiorstwa nie tylko w zakresie cało-

ściowego produktywnego utrzymania ciągłości ruchu maszyn, urządzeń i oprzyrzą -

dowania, ale również planowania produkcji.

Key words: TPM, Ishikawa diagram, Pareto diagram, weight factors, MRP, ERP.

1. WSTĘP

Głównym zadaniem programu całościowego produktywnego utrzymania ciągło-

ści ruchu maszyn, urządzeń i oprzyrządowania (ang. Total Productive Maintenance –

TPM) jest minimalizacja kosztów zarządzania utrzymaniem ruchu

1 dr inż., bpisarek@mail.p.lodz.pl

Rok 2005, Rocznik 5, Nr 17

Archives of Foundry Year 2005, Volume 5, Book 17

PAN - Katowice PL ISSN 1642-5308

406

w przedsiębiorstwie [16]. Jego realizacja umożliwia zredukować koszty : związane

z postojami nieprzewidzianymi (z powodu awarii), globalne inwestycji (w wyniku

wydłużenia cyklu życia roboczego sprzętu), jednostkowe wyrobu (poprzez pełniejsze

wykorzystanie maszyn) oraz zwiększenie stabilności procesu produkcyjnego (kontrola

procesu jest gwarancją jakości wyrobów). Wzrost konkurencji na rynku wymusza na

kierownictwu przedsiębiorstw podjęcie wzmożonych wysiłków w celu zwiększenia

zysków poprzez efektywniejsze wykorzystanie posiadanych przez firmę zasobów (ma-

teriałów, maszyn, ludzi) [7,8]. Zarządzanie wyposażeniem zgodnie z zasadami progra-

mu TPM wymaga realizacji szeregu działań prewencyjnych pod kątem powstawania

błędów jakościowych, awarii maszyn, przezbrojeń, rozruchu maszyn i ich mikroposto-

jów oraz regulacji, wymaga nauczenia się rozpoznawania i eliminowania przyczyn

jeszcze przed zaistnieniem awarii. Program ten wymaga przede wszystkim ciągłego

doskonalenia działań (szkolenia), opierającego się na współpracy pracowników Działu

Utrzymania Ruchu (UR) i Produkcji - technologów i operatorów maszyn i urządzeń.

Poprzez realizację programu TPM możliwym jest stworzenie dla operatorów znacznie

łatwiejszych i bezpieczniejszych warunków pracy.

Metoda TPM generuje szereg informacji w odniesieniu do maszyn, ludzi, wyro-

bów i ich jakości, czasu i oczywiście kosztów. Niezbędnym jest archiwizowanie kom-

puterowe tych danych, gdyż są one podstawą do szeregu obliczeń realizowanych przez

systemy statystycznej kontroli procesu (SPC) opisujących proces produkcji [9]. Głó w-

nym narzędziem TPM określającym miarę efektywności wyposażenia technicznego jest

współczynnik OEE (ang. Overall Equipment Effectiveness) całkowitej efektywności

wyposażenia. Jest on uzależniony od trzech współczynników określających efektyw-

ność pracy maszyny: dostępności, wykorzystania i jakości [15].

W celu poprawy wydajności urządzeń i prezentacji aktualnego stanu wdrażania

programu TPM (Tablica TPM) stosuje się następujące techn iki [913]:

- metoda pojedynczej części,

- metoda SMED (ang. Single Minute Exchange of Die),

- techniki niezawodności:

o diagram Ishikawy,

o analiza wg. drzewa usterek FTA (ang. Fault Tree Analysis),

o diagram Pareto,

o wykres radarowy,

o analiza przyczyn i skutków możliwych błędów FMEA

(ang. Failure Mode and Effect Analysis),

- wgląd w błędy (metoda Poka-Yoke).

ARCHIWUM ODLEWNICTWA

407

2. ANALIZA PRACY I AWARII MASZYN W ODLEWNI PRECYZYJNEJ

2.1 Charakterystyka odlewni

Spółdzielnia Pracy "Armatura" powstała w Łodzi w 1949 roku. Jest to odlewnia

wykonująca odlewy precyzyjne, kolorowe i artystyczne, wykorzystująca techniki: o d-

lewania kokilowego, w formach piaskowych oraz wytapianych modeli woskowych.

Firma wdrożyła system zarządzania jakością spełniający wymagania ISO 9001: 2000

oraz system zarządzania środowiskiem ISO 14001:1996, natomiast nie wdrożyła jes z-

cze programu TPM.

Odlewnia precyzyjna w przedsiębiorstwie podzielona jest na wydziały zajmujące się

wykonywaniem woskowych modeli, nanoszeniem powłok, odlewaniem i oczyszcza -

niem odlewów.

Obecnie w zakładzie sprawa remontów i napraw podejmowana jest w momencie wystą-

pienia usterki (awarii). Nie istnieje samodzielna jednostka organizacyjna zajmująca się

konserwacją parku maszynowego. Naprawami, jak w większości odlewni, zajmują się

pracownicy obsługujący dane stanowisko przy współpracy osób posiadających odp o-

wiednie uprawnienia.

2.2. Wybór stanowisk do TPM

Analizując pracę i powody przestojów dla maszyn, urządzeń i oprzyrządowania

znajdującego się w odlewni precyzyjnej przeprowadzono analizę związków przyczyn o-

wo skutkowych typu 6M+E. Podstawowe kategorie przyczyn w tej metodzie przedsta-

wiono na rysunku 1.

Rys. 1. Początkowy wykres przyczynowo-skutkowy typu 6M+E

Fig. 1. Initial cause-and-effect diagram 6M+E type

W celu przemyślenia i przedstawienia związków pomiędzy zidentyfikowanymi

skutkami, a ich potencjalnymi przyczynami opracowano ważone diagramy

Ishikawy. Na podstawie analiz całego wyposażenia odlewni precyzyjnej wytypo wano

stanowiska, dla których systemem TPM ma szczególne znaczenie:

- modelarskie,

- mieszalniki i fluidyzatory,

- piec tunelowy,

- piece indukcyjne,

- generator podwyższający częstotliwość prądu,

- wytrząsarka (młot pneumatyczny),

SKUTEK

MAN CZŁOWIEK

MACHINE MASZYNA

MATERIAL MATERIAŁ

METHOD

METODA

MANAGEMENT

ZARZĄDZANIE

MEASUREMENT

POMIAR

ENVIRONMENT

OTOCZENIE

408

- szlifierki,

- oczyszczarki śrutowe,

- piaskarki.

W tabeli 1 przedstawiono macierz ocen dla przyczyn pierwszego rzędu

w odniesieniu do awarii pieca indukcyjnego (topialnego). Zastosowano następującą

skalę ocen: 0; 0,25; 0,5; 0,75; 1. Ocena 0,75 oznacza trochę silniejszy wpływ, natomiast

ocena 0,25 trochę mniejszy wpływ.

Tabela 1. Macierz ocen dla przyczyn pierwszego rzędu – awaria pieca indukcyjnego

Table 1. Matrix of estimate for reasons of first order – failure of induction furnace

Czło

wie

k

Masz

yn

a

Mate

riał

Meto

da

Kie

row

an

ie

Po

mia

r

Oto

czen

ie

(1

7)

n=

/c

(8)

wag

a

zn

orm

ali

-

zo

wan

a

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Człowiek x 0,5 1 0,5 1 1 0,5 4,5 0,222

Maszyna 0,75 x 1 1 0,5 1 0 4,25 0,210

Materiał 0 0,5 x 1 0,5 0,5 0 2,5 0,123

Metoda 0,5 0,5 0,5 x 0,5 1 0,5 4 0,198

Kierowanie 0,5 0,5 0,5 0,5 x 1 0 3 0,148

Pomiar 0 0,25 0,5 0,25 0 x 0 1 0,049

Otoczenie 0,5 0,25 0,25 0 0 0 x 1 0,049

c 20,25 1,000

Analizę wag względnych (odniesionych do danego poziomu) oraz bez-

względnych (odniesionych do przyczyny pierwszego rzędu) podprzyczyn dla przypadku

awarii pieca indukcyjnego przedstawiono w tabeli 2. Podprzyczyny ułożono malejąco

(pod względem wagi bezwzględnej).

Wykorzystując dane z tab. 2 analizę Pareto przedstawiono na rysunku 2. Podprzyczyny

od 16 generują do ok. 50% przypadków awarii pieca, kolejnych 8 podprzyczyn jest

źródłem kolejnych 30% jego awarii. Wykorzystując wartości h (różnicy pomiędzy

współrzędnymi krzywej Lorenza i współrzędnymi przekątnej diagramu Pareto) po d-

przyczyny można podzielić na dwie grupy: grupa A – (110) podprzyczyny ważne,

grupa B – (1125) podprzyczyny mniej ważne. Granicę rozdziału podprzyczyn przyjęto

dla h=max (h=0,316 tab. 2).

Ważony diagram Ishikawy przedstawiono na rysunku 3. Wagi głównych przyczyn zap i-

sane są w owalnych polach, natomiast wagi podprzyczyn w okrągłych. Przy czym górna

część pola wag podprzyczyn zawiera wagę względną, a dolna wagę bezwzględną.

ARCHIWUM ODLEWNICTWA

409

Tabela 2. Analiza wag względnych oraz bezwzględnych podprzyczyn w odniesieniu do awarii

pieca indukcyjnego Table 2. Analysis of relative and absolute weight factors of second level causes witch reference

to failure of induction furnace

Lp Przyczyna Podprzyczyna Waga

względna Waga

bezwzględna Waga

skumulowana h

1. Metoda temp. izoterm. wytrzymania

stopu 0,667 0,132 0,132 0,132

2. Zarządzanie ilość wytopów 0,667 0,099 0,230 0,189

3. Człowiek doświadczenie w prowa-dzeniu pieca

0,364 0,081 0,311 0,228

4. Metoda czas izoterm. wytrzym.

stopu 0,333 0,066 0,377 0,252

5. Materiał skład chemiczny stopu 0,500 0,062 0,439 0,272

6. Materiał ilość metalu w piecu 0,500 0,062 0,501 0,292

7. Człowiek doświadczenie w wymu-

rowywaniu pieca 0,227 0,051 0,551 0,301

8. Zarządzanie częstość zmian gatunku

stopów 0,333 0,049 0,600 0,309

9. Maszyna system chłodzenia 0,216 0,045 0,646 0,312

10. Maszyna układ zasilania w en. elektr. 0,216 0,045 0,691 0,316

11. Człowiek kontrola stanu wymurówki 0,182 0,040 0,732 0,315

12. Maszyna wymurówka 0,189 0,040 0,771 0,313

13. Maszyna korona pieca 0,162 0,034 0,805 0,305

14. Otoczenie zapylenie 0,625 0,031 0,836 0,295

15. Człowiek sposób załadunku 0,136 0,030 0,867 0,283

16. Maszyna stan mechan. siłowników 0,108 0,023 0,889 0,264

17. Maszyna uszczelnienie tłoczysk 0,108 0,023 0,912 0,245

18. Pomiar temperatura [C] 0,409 0,020 0,932 0,224

19. Człowiek obliczanie namiaru 0,091 0,020 0,952 0,202

20. Pomiar cos 0,318 0,016 0,968 0,176

21. Pomiar napięcie [V] 0,136 0,007 0,975 0,141

22. Pomiar natężenie [A] 0,136 0,007 0,981 0,106

23. Otoczenie temperatura otocz. [C] 0,125 0,006 0,988 0,071

24. Otoczenie wilgotność powietrza [%] 0,125 0,006 0,994 0,035

25. Otoczenie ruch powietrza [m/s] 0,125 0,006 1,000 0,000

410

Rys. 2. Diagram Pareto do analizy przyczyn awarii pieca indukcyjnego

Fig. 2. Diagram Pareto for analysis of causes of failure of induction furnace

3. BAZA DANYCH TPM_f v02

W celu analizy efektywności prac związanych z wdrażaniem programu TPM, jak

i kontroli jego funkcjonowania w przedsiębiorstwie opracowano w Microsoft

Access autorską bazę TPM_f v.02. Na rysunkach 4 i 5 przedstawiono przykładowe

zrzuty ekranu opracowanej bazy. Wykorzystując zaprojektowane tabele, formularze i

raporty baza TPM_f v.02 umożliwia:

- rejestr:

o wydziałów,

o obiektów (maszyn, urządzeń, oprzyrządowania),

o części zamiennych,

o materiałów eksploatacyjnych,

o dostawców (części zamiennych i materiałów eksploatacy jnych,

o dziennej produkcji,

ARCHIWUM ODLEWNICTWA

411

Rys.

3. W

ażony d

iagra

m I

shik

awy

Fig

. 3. Is

hik

awa

dia

gra

m w

ith w

eight

fact

ors

412

Rys. 4. Zrzuty ekranu bazy TPM_f v.02 – dane o dziennej produkcji

Fig. 4. TPM_f v.02 database print screens – daily production data

ARCHIWUM ODLEWNICTWA

413

Rys. 5. Zrzuty ekranu bazy TPM_f v.02 – raport OEE dla maszyny Fig. 5. TPM_f v.02 database print screens – OEE report for machine

414

- administrację:

o dokumentacji technicznej (wyrobów i oprzyrządowania),

o dokumentacji techniczno-ruchowej (DTR)

o pracowników (produkcyjnych i działu UR),

o zgłoszonych awarii,

- analizę Pareto (ważone przyczyny i podprzyczyny awarii),

- śledzenie ekonomiczne działalności UR (koszty: wielkość, miejsce powsta-

wania, rodzaje),

- planowanie remontów, przeglądów i konserwacji,

- raportowanie (dla: pojedynczej maszyny, wydziału, globalnie – dla całego

przedsiębiorstwa):

o współczynnik całkowitej efektywności wyposażenia (OEE),

o współczynnik dostępności (Wd),

o współczynnik wykorzystania (Ww),

o współczynnik jakości (Wj),

o koszty.

Baza TPM_f v.02 jest przystosowana do obsługi małych i średnich przedsię -

biorstw.

4. WNIOSKI

Z omawionych zagadnień wynikają następujące wnioski:

1. W zakresie idei wprowadzenia wag dla przyczyn awarii maszyn i urządzeń:

- wprowadzenie wag poszczególnych przyczyn i podprzyczyn pozwala na bar-

dziej precyzyjną analizę przyczyn awarii maszyn i urządzeń (skutków),

- analiza Pareto umożliwia identyfikację kluczowych – najistotniejszych -

przyczyn awarii wyposażenia.

2. W odniesieniu do opracowanej bazy danych:

- baza danych TPM_f v.02 umożliwia wprowadzenia idei TPM oraz bieżącą

kontrolę postępów podczas wdrażania programu TPM w pełnym zakresie,

- na podstawie zapisanych w bazie danych oraz wygenerowanych wykresów

OEE możliwe jest dokładne porównanie otrzymanych wyników z wcześniej-

szymi rezultatami przed wprowadzonymi modyfikacjami w zakresie TPM,

- baza danych TPM_f v.02 może być wykorzystywana s amodzielnie lub np.

jako moduł poszerzający możliwości systemów informatycznych typu MRP

lub ERP (dla małych i średnich przedsiębiorstw) umożliwiających obsługę

sfery produkcyjnej z wymianą danych z systemem Microsoft Access,

Microsoft Excel i Microsoft Project przez pliki tekstowe, różnego typu wy-

druki i zestawienia.

ARCHIWUM ODLEWNICTWA

415

3. W aspekcie odlewni:

- elementem ułatwiającym wprowadzenie programu TPM w odlewni jest fakt

bezpośredniego udziału pracowników produkcyjnych w remontach, przeglą-

dach i konserwacji maszyn i urządzeń, które obsługują,

- wdrożenie programu TPM przyniosło by firmie wymierne korzyści poprzez:

likwidację opóźnień ze względu na dostępność maszyn, zmniejszenie kos z-

tów związanych z zakresem remontów oraz zwiększenie bezpieczeństwa

pracy.

LITERATURA

[1] Downarowicz O.: System eksploatacji. Zarządzanie zasobami techniki,

Wydawnictwo ITE, Politechnika Gdańska, (2003).

[2] Elliot B.R., Hill G.: Total Productive Maintenance - Is it time to move on?, Lo-

gistics Solutions, Vol.1, issue 3, (1999).

[3] Utrzymanie ruchu [dokument elektroniczny] – Dokument tekstowy – Tryb do-

stępu:

http://www.utrzymanieruchu.pl/poradnik_dla_menadzerow.php4?art=42.

[4] Współczynnik całkowitej efektywności parku maszynowego – OEE [dokument

elektroniczny] – Dokument tekstowy – Tryb dostępu: http://www.oeetoolkit.nl/.

[5] Lean Manufacturing [dokument elektroniczny] – Plik pdf – Tryb dostępu:

http://www.lean.info.pl/pdf/TOTAL_PRODUCTIVE_MAINTENANCE.pdf

[6] TPM Total Productive Maintenance ou Maintenance Productive Totale

[dokument elektroniczny] - Plik tekstowy - Tryb dostępu:

http://membres.lycos.fr/hconline/maintenance/tpm_us.htm

[7] SYSKLASS Techniczne Przygotowanie Produkcji [dokument elektroniczny]

- Plik tekstowy - Tryb dostępu: http://www.sysklass.pl/

[8] Pisarek B.: Możliwości zastosowania systemu „SYSKLASS” w procesie technicz-

nego przygotowania produkcji jednostkowej i małoseryjnej odlewów – zarządza-

nie produkcją, Archiwum Odlewnictwa, PAN, s. 249-260, Rocznik 4, Nr 12 ,

(2004).

[9] Dietrich E., Schulze A.: Metody statystyczne w kwalifikacji środków pomiaro-

wych maszyn i procesów produkcyjnych. Notika Systems, Warszawa (2000).

[10] Gwiazda A.: Koncepcja ważonego wykresu Ishikawy. Wyd. SIGMA-NOT,

Problemy jakości, kwiecień, Warszawa (2005).

[11] FMEA - Failure Mode and Effect Analysis – FMEA Information Centre: Index

[dokument elektroniczny] - Plik tekstowy - Tryb dostępu:

http://www.fmeainfocentre.com/

[12] Single Minute Exchange of Die [dokument elektroniczny] - Plik tekstowy

- Tryb dostępu: http://www.geocities.com/parthadeb/smed.html

[13] Poka-Yoke (Mistake Proofing) [dokument elektroniczny] - Plik tekstowy

- Tryb dostępu: http://www.isixsigma.com/tt/poka_yoke/

416

CAUSE–AND-EFFECT ANALYSIS OF FAILURE OF MACHINES

AND CHARACTERIS TIC OF TPM_f v02 DATABASE

FOR ANALYS IS IN PRECIS ION FOUNDRY AND CONTROL

OF REALIZATION OF PROGRAM TPM

SUMMARY

It present use of Ishikawa diagrams and Pareto diagrams for analysis of causes of

failures of machines and TPM_f v02 database with copyright elaborated with use

Microsoft Access. This database is as for analysis of efficiency of work related with

accustoming TPM program and in enterprise control of function. It can be taken ad-

vantage independently or as unit widen capability computerized information systems

type MRP or in enterprise ERP enabled service of productive sphere for small and me-

dium enterprises with data exchange with Microsoft Access, Microsoft Excel and Mi-

crosoft Project system by text files, printouts and listings. TPM_f v02 database allows

improvement of management in range activity of enterprise not only TPM, but planning

of production also.

Recenzował: prof. dr hab. inż. Roman Wrona