MODUL 4 · UVOD U ODRŽAVANJE ROBOTSKIH SUSTAVA
Nastavna jedinica 4.1
Osnove pouzdanosti robota
Robot koji radi dvije godine bez zastoja i robot koji stane svaka dva mjeseca mogu biti isti model istog proizvođača. Razlika je u uvjetima rada, u opterećenju i u tome kako se održavaju. Da bi se o toj razlici uopće moglo razgovarati, potrebni su brojevi: pouzdanost, raspoloživost i pogodnost održavanja, a iz njih srednje vrijeme između kvarova i srednje vrijeme popravka.
- razlikovati pouzdanost, raspoloživost i pogodnost održavanja
- izračunati MTBF, MTTR i raspoloživost iz zapisa o kvarovima
- objasniti tri razdoblja krivulje otkaza i njihovo značenje za robota
- usporediti podatke proizvođača s podacima iz vlastitog pogona
- procijeniti godišnji gubitak proizvodnje i trošak zastoja robotske ćelije
Tri svojstva koja se često brkaju
U razgovoru o opremi sva se tri pojma često izgovaraju kao sinonimi, a znače različite stvari. Pouzdanost govori o tome hoće li stroj raditi bez kvara; raspoloživost o tome koliko je vremena bio spreman za rad; pogodnost održavanja o tome koliko je lako kvar otkriti i otkloniti kada se ipak dogodi.
Razlika nije akademska. Robot može biti vrlo pouzdan, a slabo raspoloživ, ako se nakon svakog rijetkog kvara čeka tjedan dana na pričuvni dio. Može biti i manje pouzdan, a vrlo raspoloživ, ako su kvarovi česti ali se otklanjaju u dvadeset minuta. Održavanje utječe na sva tri svojstva, ali različitim sredstvima: pouzdanost se podiže preventivom i uvjetima rada, raspoloživost zalihom i organizacijom, a pogodnost održavanja odlukama koje se donose još pri kupnji opreme.
| Svojstvo | Pitanje na koje odgovara | Čime se podiže | Mjeri se |
|---|---|---|---|
| Pouzdanost | hoće li raditi bez kvara | preventiva, ispravni uvjeti rada, kvalitetni dijelovi | MTBF, broj kvarova u razdoblju |
| Raspoloživost | koliko je vremena spreman za rad | kratak popravak, zaliha dijelova, planirani zastoji | udio vremena u radu, % |
| Pogodnost održavanja | koliko se brzo kvar otkriva i otklanja | pristupačnost, dijagnostika, upute, alat | MTTR |
Za ćeliju PO-1 to izgleda ovako. Šestoosni robot nosivosti 20 kg i dosega 1650 mm poslužuje CNC glodalicu, radi 4000 sati godišnje s taktom od 96 sekundi. U zapisima stoji 6,5 kvarova godišnje i 22,6 sati zastoja. Sve tri veličine mogu se iz toga izračunati, a tek zajedno daju sliku: ćelija je razmjerno pouzdana, popravci su kratki, a ukupan gubitak proizvodnje manji je od jednog radnog tjedna godišnje.
MTBF i MTTR iz zapisa
MTBF (srednje vrijeme između kvarova) dobiva se tako da se ukupno vrijeme rada podijeli brojem kvarova. MTTR (srednje vrijeme popravka) dobiva se tako da se ukupno vrijeme utrošeno na otklanjanje kvarova podijeli istim brojem. Iz njih slijedi raspoloživost kao omjer MTBF-a i zbroja MTBF-a i MTTR-a.
Za PO-1: 4000 sati rada i 6,5 kvarova daju MTBF od približno 620 sati, dakle kvar u prosjeku svakih osam tjedana. Popravci traju prosječno 3,5 sata, pa je MTTR 3,5 h, a raspoloživost 620 / (620 + 3,5) = 99,4 %. Zbroj svih zastoja iznosi 22,6 sati; uz trošak zastoja od 180 EUR po satu to je 4 063 EUR godišnje, ne računajući trošak samog popravka.
| Veličina | Kako se dobiva | PO-1 |
|---|---|---|
| Sati rada godišnje | iz plana proizvodnje i brojila kontrolera | 4000 h |
| Broj kvarova | iz radnih naloga i zapisa o zastojima | 6,5 godišnje |
| MTBF | sati rada podijeljeno brojem kvarova | 620 h |
| MTTR | ukupno trajanje popravaka podijeljeno brojem kvarova | 3,5 h |
| Raspoloživost | MTBF / (MTBF + MTTR) | 99,4 % |
| Godišnji zastoj | broj kvarova × MTTR | 22,6 h |
| Trošak zastoja | sati zastoja × cijena sata | 4 063 EUR |
Zapamtite
MTBF nije jamstvo nego prosjek. Vrijednost od 620 sati ne znači da će robot raditi točno 620 sati pa stati; znači da u dugom nizu sati očekujemo otprilike jedan kvar na svakih 620 radnih sati. Zato se pokazatelji uvijek gledaju na razdoblju od barem godinu dana i uvijek zajedno s brojem zabilježenih događaja.
Krivulja otkaza
Učestalost otkaza nije jednaka kroz cijeli vijek opreme. Prikazuje se krivuljom koja zbog oblika nosi naziv krivulja u obliku kade i dijeli se na tri razdoblja. U ranom razdoblju otkazi su česti i posljedica su pogrešaka u ugradnji, podešavanju ili proizvodnji. U razdoblju uporabe otkazi su rijetki i uglavnom slučajni. U razdoblju istrošenja učestalost ponovno raste jer dijelovi dolaze na kraj vijeka.
Kod industrijskog robota to se lijepo vidi. Prvih nekoliko mjeseci javljaju se kvarovi koji nemaju veze s robotom nego s ćelijom: loše stegnuta prihvatnica, kabel položen preko oštrog ruba, senzor koji nije dobro podešen. Nakon toga slijedi dugo mirno razdoblje u kojem kvarove izazivaju vanjski događaji — sudar, nestanak napajanja, zaglavljen obradak. Tek nakon više desetaka tisuća sati počinju otkazi reduktora, ležajeva i motora, i tada rastu brzo.
| Razdoblje | Tipični uzrok kod robota | Odgovor održavanja |
|---|---|---|
| Rani otkazi | greška ugradnje, loše podešeni senzori, neprikladan kabelski put | pojačan nadzor u prvim mjesecima, provjera nakon puštanja u rad |
| Slučajni otkazi | sudar, zaglavljen obradak, ispad napajanja, vanjsko onečišćenje | preventiva po planu, obuka rukovatelja, zaštita ćelije |
| Istrošenje | reduktor, ležajevi, remeni, motori, kabeli u lancu | praćenje stanja, zamjena prije otkaza, planirani veliki zahvat |
Praktična pouka krivulje jest da kalendarski rok sam po sebi nije dovoljan. U razdoblju slučajnih otkaza zamjena ispravnog dijela ne smanjuje broj kvarova, a u razdoblju istrošenja zakašnjela zamjena ih umnaža. Zato se kod robota kombiniraju dva mjerila: rokovi proizvođača za preventivu i praćenje stanja koje pokazuje kada se približava kraj vijeka nekog sklopa.
Vijek trajanja sklopova
Proizvođači u uputama navode očekivani vijek pojedinih sklopova, obično u satima rada uz propisane uvjete: nazivno opterećenje, propisano mazivo, temperaturu okoline do 40 °C i uobičajen radni ciklus. Ti su brojevi polazište, ali vrijede samo dok uvjeti vrijede. Robot koji cijeli dan radi na granici nosivosti i ubrzanja troši reduktore nekoliko puta brže od robota koji istu putanju vozi umjerenom brzinom.
| Sklop | Okvirni vijek | Što ga skraćuje |
|---|---|---|
| Reduktor osi 1 – 3 | 20 000 – 40 000 h | preopterećenje, loše ili staro mazivo, visoka temperatura, sudari |
| Ležajevi zgloba | 20 000 – 30 000 h | onečišćenje, nedostatak maziva, vibracije |
| Motor i koćnica | 30 000 – 50 000 h | česta kočenja, prašina, loše hlađenje |
| Zupčasti remen | 8 000 – 15 000 h | neispravna napetost, ulje na remenu |
| Kabeli u energetskom lancu | 3 – 8 milijuna savijanja | premali polumjer savijanja, uvijanje, istrošena vodilica |
| Baterija davača položaja | 2 godine | dugotrajno isključenje kontrolera |
| Ventilator ormara i filtri | 1 – 3 godine | prašina, uljna magla, zaklonjen dovod zraka |
Podaci iz vlastitog pogona vrjedniji su od kataloških jer opisuju baš vaše uvjete. Ako se u tvrtki vodi uredan zapis o zamjenama, nakon dvije do tri godine izračuna se stvarni vijek svakog sklopa i rokovi se prilagode. Ondje gdje se pokaže da dio redovito izdrži dulje od propisanog roka, rok se uz suglasnost proizvođača može produljiti; ondje gdje redovito otkaže prije roka, traži se uzrok u uvjetima rada.
Od pokazatelja do odluke
Pokazatelji imaju smisla samo ako mijenjaju odluke. Raspoloživost od 99,4 % zvuči odlično dok se ne pretvori u sate: 22,6 sati godišnje odgovara gubitku od približno 850 komada pri taktu od 96 sekundi. Uz trošak zastoja od 180 EUR po satu to je 4 063 EUR, a tome treba pridodati rad održavatelja i cijenu dijelova.
Uz raspoloživost se u pogonu prati i OEE, ukupna učinkovitost opreme, koja osim zastoja obuhvaća i gubitak brzine i škart. Za PO-1 iznosi 78 %, što je uobičajena vrijednost za robotiziranu ćeliju. Razlika između 99,4 % raspoloživosti i 78 % OEE-a pokazuje da najveći dio gubitka ne dolazi od kvarova nego od kratkih zastoja, praznog hoda i usklađivanja sa strojem koji ćelija poslužuje.
Računski prikaz u nastavku radi upravo tu pretvorbu. Promijenite broj kvarova ili trajanje popravka i pratite kako se mijenjaju raspoloživost i godišnji trošak zastoja.
Upišite podatke iz zapisa o zastojima pa prikaz računa srednje vrijeme između kvarova, srednje vrijeme popravka, raspoloživost i godišnji trošak zastoja. Početne vrijednosti odgovaraju ćeliji PO-1.
Primjer
Ako se MTTR skrati sa 3,5 na 2 sata — samo time što su najčešći pričuvni dijelovi na polici uz ćeliju i što je uz robota uredna uputa — godišnji zastoj pada s 22,6 na 12,9 sati, a trošak s 4 063 na 2 322 EUR. Zaliha dijelova vrijedna nekoliko stotina eura vraća se u prvoj godini.
Ključni pojmovi
| Pojam | Značenje |
|---|---|
| Pouzdanost | Vjerojatnost rada bez kvara u zadanom razdoblju i uz zadane uvjete. |
| Raspoloživost | Udio vremena u kojem je sustav spreman za rad. |
| Pogodnost održavanja | Svojstvo opreme da se kvar brzo otkrije, dosegne i otkloni. |
| MTBF | Srednje vrijeme između kvarova: sati rada podijeljeni brojem kvarova. |
| MTTR | Srednje vrijeme popravka: ukupno trajanje zahvata podijeljeno brojem kvarova. |
| Krivulja otkaza | Prikaz učestalosti otkaza kroz vijek: rani, slučajni i otkazi zbog istrošenja. |
| OEE | Ukupna učinkovitost opreme; obuhvaća raspoloživost, učinak i kvalitetu. |
Provjeri se
Kratka provjera prije prelaska na sljedeću jedinicu. Odgovor se potvrđuje klikom, a obrazloženje se prikazuje odmah.
Pitanje 1 od 3
Kako se računa raspoloživost iz MTBF-a i MTTR-a?
Raspoloživost je omjer vremena u radu i ukupnog vremena, pa je to MTBF / (MTBF + MTTR).
Pitanje 2 od 3
Robot radi 4000 sati godišnje i ima 6,5 kvarova. Koliki je približno MTBF?
4000 sati podijeljeno sa 6,5 kvarova daje približno 620 sati između kvarova.
Pitanje 3 od 3
U kojem su razdoblju krivulje otkaza tipični kvarovi zbog pogrešne ugradnje?
Rani otkazi posljedica su grešaka u ugradnji, podešavanju ili proizvodnji.
Odgovoreno 0 od 3.