Bảo dưỡng thiết bị tự động hóa

Các thiết bị công nghiệp nói chung và thiết bị tự động hóa nói riêng gồm rất nhiều linh kiện của các công nghệ khác nhau như cơ khí, điện, điện tử, thủy lực, khí nén…chịu ảnh hưởng của các yếu tố khí hậu, thời tiết, của sự già hóa và nhất là sự vận hành chủ quan của con người, do đó ngay từ khi mới lắp đặt và đưa vào sử dụng đã có nguy cơ bị xuống cấp và hư hỏng. Các kiến thức về Bảo dưỡng công nghiệp trở nên cấp bách đối với mọi người sử dụng. Đây là bài đầu tiên trong một xêri các bài báo nhằm cung cấp cho bạn đọc những cơ sở lí luận và thực tế về lĩnh vực Bảo dưỡng công nghiệp nói chung và Bảo dưỡng thiết bị Tự động hóa nói riêng còn ít được giới thiệu ở Việt Nam.

Bảo dưỡng công nghiệp là gì?

Để đảm bảo sức khỏe tốt mỗi người chúng ta dù mạnh khỏe vẫn nên định kỳ đến cơ sở y tế để theo dõi sức khỏe nhằm phát hiện kịp thời những hiện tượng bất thường có thể xẩy ra với cơ thể. Ngay cả các bệnh nan y như ung thư, theo thống kê hơn 90% ca ung thư, phát hiện sớm đều có thể chữa khỏi!.

Các máy móc cũng vậy, mặc dù vô tri vô giác nhưng chúng được phối hợp với nhau trong một cơ cấu thống nhất, sự hoạt động bất thường của mọi chi tiết cũng có thể làm ngừng máy dẫn tới tổn hại toàn bộ quá trình sản xuất.

Nền sản xuất hiện nay được đặc trưng bằng các yếu tố:
Toàn cầu hóa, thị trường thế giới là một khối thống nhất trong khuôn khổ WTO.

Chyên môn hóa cao độ.
Sự phân công lao động trên phạm vị toàn thể giới

Để đảm bảo tồn tại và có thể chiếm lĩnh thị trường mỗi quốc gia nói chung và từng công ty nói riêng phải xây dựng nền tảng sản xuất của mình theo phương châm:

Chất lượng
Năng suất
Hiệu quả
Linh hoạt

Để đảm bảo cho nền sản xuất phát triển ngoài việc không ngừng đổi mới cải tiến trang thiết bị công nghệ thì việc đảm bảo cho hệ thống sản xuất vận hành rất quan trọng. Đối với các quá trình sản xuất, bảo dưỡng công nghiệp cũng có vai trò quan trọng tương tự như chăm sóc sức khỏe đối với con người.

Thuật ngữ Bảo dưỡng tiếng Anh là MAINTENANCE bắt nguồn từ tiếng Latinh MUNAS (bằng tay) và TENERE (duy trì). Đầu tiên thuật ngữ này được áp dụng trong quân sự có nghĩa là hoạt động nhằm mục đích duy trì bổ sung và phương tiện cho các phương tiện chiến đấu.

Sau chiến tranh thế giới lần hia tại Hoa Kỳ xuất hiện nhiều dây chuyền tự động hóa, bảo dưỡng công nghiệp trở nên yêu cầu thiết yếu cho các dây chuyền sản xuất này.

Thuật ngữ MAINTENANCE xuất hiện đầu tiên trong các xí nghiệp Hoa Kỳ vào những năm 1950 và được người Nhật bổ sung khái niệm TPM (Total Productive Maintenance Bảo dưỡng tổng thể sản xuất) với sự tham gia của toàn cán bộ nhân viên vào công tác bảo dưỡng.

Người ta nhầm lẫn khái niệm bảo dưỡng với bảo trì. Thật vậy bảo trì được đặc trưng bằng các hoạt động phát hiện hư hỏng, kiểm tra và sữa chữa, trong khi đó bảo dưỡng có nghĩa rộng hơn, nó tích hợp thêm các khái niệm về giám sát, kiểm tra, xem xét, đổi mới, hiệu chỉnh, ngăn ngừa và cải tiến.

Bảo dưỡng = Bảo trì + Gám sát, theo dõi, nâng cấp, cải tiến

Theo định nghĩa của AFNOR (Association Francaise de Normanisation – Hội tiêu chuẩn Pháp) tiêu chuẩn NFX 60.010:
Bảo dưỡng là tập hợp các hoạt động cho phép duy trì hoặc xác định lại một tài sản trong trạng thái quy định hoặc đảm bảo một dịch vụ xác định”.
Theo định nghĩa này nên bổ sung: với tổng chi phí nhỏ nhất trong suốt trong vòng đời của thiết bị”

Các bài tiếp theo sẽ giới thiệu cụ thể nội dung và chiến lược bảo dưỡng. Để chuẩn bị kiến thức cho vấn đề này ta nên tìm hiểu về khái niệm độ tin cậy.

Độ tin cậy của hệ thống

Sự tin cậy như một thuộc tính của loài người xuất hiện từ rất lâu, tuy nhiên quan niệm về độ tin cậy đối với hệ thống công nghiệp mới chỉ được ứng dụng khoảng 60 năm nay. Sau Chiến tranh thế giới lần thứ nhất nó được sử dụng với ý nghĩa kỹ thuật để đánh giá sự an toàn hoạt động của các máy bay 1, 2, 3 hoặc 4 động cơ. Độ tin cậy được đánh giá bằng số tai nạn xẩy ra trong một giờ bay.

Đầu những năm 1930 Walter Shewhart, Harold F. Dodge và Harry G. Romig đã đặt cơ sở lý thuyết cho độ tin cậy bằng các phương pháp thông kê trong kiểm tra chất lượng của các sản phẩm công nghiệp. Tuy nhiên những phương pháp này chưa được mở rộng cho đến đầu Chiến tranh thế giới lần thứ 2, các sản phẩm được tổ hợp từ nhiều chi tiết không hoạt động mặc dù từng chi tiết riêng lẻ có chất lượng tốt.

Trong chiến tranh thế giới lần thứ II nhóm kỹ thuật Đức do Wernher vom Braum đã phát triển tên lửa V1. Sau chiến tranh đã báo cáo lại rằng các tên lửa 10V-1 đã thất bại mặc dù nó được chế tạo các chi tiết có chất lượng tốt và chú ý đến từng chi tiết, tất cả tên lửa loạt đầu đều bị nổ trên bộ trên bệ phóng hoặc rơi quá sớm. Nhà toán học Robert Lusser được mời đến làm tư vấn. Nhiệm vụ của ông ta là phân tích hệ thống tên lửa và ông ta đã nhanh chóng đưa ra quy luật tính xác suất của các linh kiện nối tiếp. Định lí của ông liên quan đến các hệ thống chỉ hoạt động nếu tất cả các phần tử đều hoạt động và đã được kiểm chứng với các giả thiết đặc biệt. Độ tin cậy của hệ thống này bằng tích độ tin cậy của từng thành phần tạo nên hệ thống. Nếu hệ thống có nhiều phần tử độ tin cậy chung của toàn hệ thống sẽ thấp hơn.

Ở Hoa Kỳ người ta bù hệ thống có độ tin cậy thấp bằng cách cải tiến độ tin cậy thấp bằng cách cải tiến độ tin cậy của từng linh kiện. Sử dụng nguyên liệu và thiết kế tốt hơn cho các sản phẩm yêu cầu, đã nhận được hệ thống có độ tin cậy cao hơn, nhưng việc phân tích hệ thống mở rộng của bài toán không được thực hiện đúng.

Từ cuối những năm 1950 và đầu những năm 1960 Hoa Kỳ quan tâm đến phóng tên lửa đạn đạo và nghiên cứu không gian, đặc biệt là chương trình Mercury và Gemini. Chạy đua với người Nga để trở nên quốc gia đầu tiên phóng người lên mặt trăng, điều quan trọng là việc phóng con tầu vũ trụ có người lái phải đảm bảo thành công. Hội các kỹ sư làm việc trong các vấn đề về độ tin cậy được thành lập sớm. Chuyên san IEEE về độ tin cậy đã ra mắt vào năm 1963, nhiều bài giảng thuộc chủ đề độ tin cậy được công bố vào năm 1960. Trong những năm 1970 ở Hoa Kỳ cũng như ở nhiều nơi khác trên thế giới vấn đề nguy cơ và an toàn của các nhà máy điện nguyên tử được đặc biệt chú ý. Ủy ban nghiên cứu do giáo sư Norman Rasmussen lãnh đạo được thành lập để phân tích vấn đề. Dự án nhiều triệu đô la cho kết quả được gọi là Báo cáo của Rasmussen WASH-1400 (NUREG-75/014). Mặc dù còn yếu nhưng báo cáo này thể hiện việc phân tích một cách nghiêm túc của hệ thống phức tạp như các nhà máy điện nguyên tử.

Những công trình tương tự được thể hiện ở châu Âu và châu Á. Trong đa số ngành công nghiệp nhiều cố gắng tiến hành phân tích các vấn đề nguy cơ và độ tin cậy. Cũng trong thời gian này ở Nauy đặc biệt trong công nghiệp khai thác dầu ngoài khơi đạt được sự tiến bộ trong khai thác sâu hơn và chịu được sóng biển. Nhiều kết quả đạt được trong nghiên cứu độ tin cậy của các hệ thống ngầm dưới biển song song với độ tin cậy của con tầu không gian. Độ tin cậy thấp không thể bù được bằng cách tăng cường bảo dưỡng.

Những cách tiếp cận khác nhau trong nghiên cứu độ tin cậy:
Ta có thể phân chia ba lĩnh vực độ tin cậy khác nhau:

Độ tin cậy phần cứng
Độ tin cậy phần mềm
Độ tin cậy của con người trong hệ thống sản xuất.

Trong các bài tiếp theo quan tâm đến nhánh đầu tiên: độ tin cậy của các linh kiện kỹ thuật và hệ thống. Nhiều hệ thống kỹ thuật cũng liên quan đến phần mềm và con người trong nhiều vai trò khác nhau như người thiết kế, người vận hành, người bảo dưỡng. Các tương tác của hệ thống kỹ thuật này cũng rất quan trọng.