Современные подходы к автоматизации управления состоянием основного оборудования в гидроэнергетике России

К ЗАЩИТЕ ДИССЕРТАЦИЙ

УДК 65.011.56

СОВРЕМЕННЫЕ ПОДХОДЫ К АВТОМАТИЗАЦИИ УПРАВЛЕНИЯ ОСНОВНЫМ ОБОРУДОВАНИЕМ В ГИДРОЭНЕРГЕТИКЕ РОССИИ

Т.Ш. МУХАРЯМОВ Казанский государственный энергетический университет

Экономические условия заставляют управляющие энергокомпании России концентрировать внимание на основном оборудовании. Необходимость повышения надежности оборудования, сокращения расходов и капитальных вложений ощущается особенно сильно, поэтому энергокомпании делают попытки перенять зарубежный опыт управления и автоматизировать бизнес-процессы с помощью информационных систем. В статье рассматривается эволюция методик технического обслуживания и ремонта за рубежом и их применение в современной энергетике на примере ОАО «ГидроОГК».

По мере развития и усложнения конструкций оборудования, машин, механизмов и средств диагностики развивалась и система технического обслуживания и ремонта. Можно проследить эволюцию методов эксплуатации от выработки на отказ до мониторинга состояния оборудования и обслуживания по состоянию.

Для определения оптимального графика вывода в ремонт и сокращения необоснованных простоев периодичности необходим сбор всей эксплуатационной информации, то есть данные по отказам и их устранению. Анализируя эту информацию и руководствуясь нормативами, техническая служба формирует периодичность планово-предупредительных работ.

При наличии истории оборудования можно применять различные методики определения оптимальной периодичности технического обслуживания и ремонта.

История оборудования (история наработки оборудования) - это информация обо всех серьезных событиях, связанных с эксплуатацией оборудования. Все действия, связанные с тем или иным экземпляром оборудования с момента поступления на склад и до списания, являются историей оборудования. Эта информация должна накапливаться в едином формате и в дальнейшем может быть использована для анализа.

Событие четко фиксирует все составляющие воздействия (работы), связанные с конкретным экземпляром:

- дату проведения работ;

- вид работ;

- пооперационный состав работ (технологическая карта, чертежи и схемы);

- состав ресурсов (список запчастей и инструментов) для проведения этой работы;

- персонал, который проводит работы;

- контрольные замеры до и после проведения работ (если это возможно).

Среди этих событий могут быть зафиксированы как плановые события (ТО,

ремонты, замеры, испытания, остановка оборудования), так и внеплановые

© Т.Ш. Мухарямов

Проблемы энергетики, 2006, № 7-8

события (отказы по причине дефектов, режимы работы оборудования). Любые события несут в себе достоверные сведения о фактах, произошедших в течение эксплуатации оборудования.

При подробном рассмотрении ряда методологий управления активами и фондами можно отследить эволюцию технологий в данном направлении и отметить важность влияния истории оборудования в каждой из них.

Одной из первых появилась методология RCM. Техобслуживание по уровню надежности (RCM - Reliability Centred Maintenance) - это методология, которая базируется на условии, что надежность оборудования является функцией конструкции качественных составляющих, а также соответствующих действий при техобслуживании. C инженерной точки зрения в процессе сопровождения актива можно выделить два момента: его нужно обслуживать и, возможно, периодически реконструировать. С одной стороны, обслуживание оборудования -это стремление сохранить его в таком состоянии, в котором оно по-прежнему может выполнять требуемые функции. С другой стороны, конкретные функции актива зависят от того, где и как этот актив используется. Таким образом, обслуживание по надежности (RCM) - это метод, используемый для определения набора воздействий, которые должны быть выполнены для того, чтобы актив продолжал выполнять свои производственные функции, а обоснование выбора вариантов воздействия (ТО, ремонт, реконструкция, замена) производится на основании истории оборудования.

Следующим шагом развития была методика анализа дефектов, последствий и критичности (FMECA - Failure Modes, Effects & Criticality Analysis), построенная на принципе, что необходимо выбирать такой способ техобслуживания, чтобы избежать или смягчить последствия (безопасность, экологические или экономические) дефекта. Эта методика направлена на распознавание и оценку потенциальных дефектов оборудования, выявление систематических дефектов, исправление и/или смягчение последствий дефектов на производственную систему.

Постепенно все большее внимание стало уделяться не только производственным показателям (характеристикам), но и экономической целесообразности использования того либо иного вида оборудования. В методике оценки состояния актива (ACA - Asset Condition Assessment) рассматривается состояние оборудования и определяется его пригодность для дальнейшего использования с учетом экономики и производства. Оценка актива проводится на протяжении всего жизненного цикла актива и предполагает проведение ряда сравнений. Сравнения производятся для определения экономической и производственной целесообразности проведения работ согласно стоимости воздействий, последующему доходу, принципам надежности, по технологическим характеристикам и другим показателям. Данные по экономическим и производственным показателям накапливаются в истории оборудования и являются основным источником для принятия управленческих решений.

Наиболее полно данные по истории оборудования используются в методике прогнозируемого техобслуживания (PDM - Predictive Maintenance). PDM -сравнение тенденций изменения физических параметров оборудования с известными техническими пределами. Основным отличием методики PDM от трех предыдущих является то, что обнаружение, анализ и исправление проблем должно быть прежде, чем дефект произойдет. Методика диктует правила, согласно которым оборудование необходимо периодически проверять (осматривать и снимать показания с помощью автоматических систем) для того

чтобы оценивать его состояние и степень износа в соответствии с принятыми показателями (историческими данными). В ходе формирования данной методики было введено понятие цикла PDM, который включает:

- периодический контроль;

- анализ проблем;

- определение потребности техобслуживания;

- ремонт оборудования [1].

Развитие PDM - это существенный эволюционный скачок в развитии техобслуживания и ремонта, который означает переход к предупреждению выхода из строя оборудования благодаря постоянному контролю, анализу истории и выполнению планово-предупредительных ремонтов.

Растущее использование методик ремонта и техобслуживания усилило внимание к надежности и работоспособности оборудования. Управление активами на современном этапе трансформировалось и включает в себя управление людьми, обслуживающими их, запасными частями и материалами для обслуживания, оборудованием и процессами, контролирующими их работу, а также планированием и непосредственно выполнением профилактического и аварийного обслуживания. Фактически это привело к жесткому установлению четырех базовых программ техобслуживания:

- работа по отказам (реактивное ТОиР) - ремонтные работы проводятся после поломки оборудования;

- работа по графику ремонтов (превентивное ТОиР) - ремонтные работы проводятся согласно заранее составленному и утвержденному плану-графику;

- обслуживание по состоянию (предикативное ТОиР) - ремонтные работы проводятся после оценки состояния оборудования;

- обслуживание по текущим показателям (проактивное ТОиР) -ремонтные работы проводятся по текущим показателям работы оборудования. Проактивное ТОиР предполагает предупреждение наступления ситуации выхода оборудования за определенные для него контрольные значения.

Современный этап связан с широким распространением методологии управления фондами и активами предприятия (ЕАМ - Enterprise Asset Management). ЕАМ - методология реализуется на базе информационных систем (ИС), позволяющих накапливать историю по каждой единице оборудования и вести проактивное ТО. Таким образом, ЕАМ вытесняет традиционное планирование ремонтов на основе нормативной базы, так как нормативная база не покрывает все существующие сочетания факторов, от которых зависит фактическое состояние оборудования. Современные интегрированные EAM-системы дают возможность вести статистику по объекту, проводить анализ множества параметров и на этом основании создавать более объективный план ремонта и сервисного обслуживания. Стандартизация интерфейсов позволила облегчить обмен информацией между различными системами (АСУТП, средства OLAP т.п.), позволяя выполнять более глубокий и комплексный анализ [2].

ИС, основанные на методологии ЕАМ, прошли длительную апробацию в электроэнергетике зарубежных энергокомпаний. Первые системы данного класса появились в начале 70-х годов (MAXIMO компании MRO Software). Сейчас новые версии продукта используют более половины из 100 крупнейших мировых компаний. Система имеет обширную клиентскую базу в области выработки электроэнергии. В этой отрасли продукт находится в эксплуатации порядка 25 лет

и установлен в 150 энергетических компаниях. ИС MAXIMO разработана на основе глубокого понимания проблем эксплуатации и обслуживания электростанций и позволяет реализовывать внедрение и поддержку наиболее эффективных и безопасных автоматизированных бизнес-процессов в этой области. Продукт эксплуатируется на таких известных электростанциях, как Pilgrim Nuclear, Niagara Power Project, Hoover Dam, Grand Coulee (крупнейшая плотина в Северной Америке) [3].

Одним из первых примеров применения методологии ЕАМ в России является проект «Внедрение системы управления фондами и активами предприятия» в ОАО «ГидроОГК». Реализация методологии ЕАМ осуществляется на базе ИС «MAXIMO 5.2.» на 9 станциях Волжско-Камского каскада.

Согласно методологии ЕАМ, фундаментом для проактивного ТОиР является история по оборудованию. Оборудование станций каскада имеет давнюю историю эксплуатации, на которую не обращали существенного внимания. Внеплановый ремонт проводился в случае поломки, а плановый - согласно нормативам и экспертным заключениям, что соответствует смешению реактивного и превентивного ТОиР. Поэтому работы по внедрению ИС были начаты в двух направлениях: сбор истории по воздействиям за весь период эксплуатации основного оборудования; настройка системы учета текущих и плановых воздействий на оборудование.

Наиболее полная история оборудования по принятым государственным нормативам хранилась на станциях в паспортах оборудования и в журналах оперативного персонала, но не содержала экономической составляющей (стоимости воздействий). Паспортов и журналов накопилось за более чем 30-летнюю историю эксплуатации оборудования огромное количество. Техническими службами станций проведен сбор, анализ и перевод в типизированный электронный формат этих документов, а для расчета экономических показателей были привлечены станционные бухгалтерии. Полученные данные были использованы для создания базы данных по оборудованию в ИС.

Параллельно со сбором информации по оборудованию на каждой из станций был произведен запуск электронного журнала дефектов (текущее отражение воздействий). Электронный журнал дефектов - документ, фиксирующий конкретную единицу оборудования, наименование дефекта, время его возникновения, даты планируемого и фактического устранения дефекта и исполнителя. До введения ИС описание дефектов оперативными сотрудниками производилось в бумажном журнале дефектов в свободной форме на основе опыта по заполнению и квалификации. Нередко это приводило к непониманию сути дефекта. Документооборот в бумажном виде занимал также значительный промежуток времени и, в конечном итоге, сдавался в архив без проведения аналитической работы, необходимой для формирования политики ремонтных и закупочных работ на станции. В результате росло время на устранение дефекта. Поэтому перевод журнала в электронный вид является обязательным условием при переходе к проактивному ТОиР на станциях [4].

На платформе информационной системы MAXIMO компании MRO Software реализована единая форма составления журнала дефектов на основе созданных справочников по местоположениям, реестру оборудования и кодам дефектов. Заполнение полей журнала дефектов оперативным сотрудником происходит в четком соответствии с этими справочниками. Это облегчает взаимодействие оперативного, технического и ремонтного персонала. В

результате формируется история воздействий на оборудование. Электронная версия журнала дефектов ежедневно рассылается всем интересантам (главный инженер, заместители, руководители подразделений и т.д.). Фактически стандартный журнал дефектов был доработан, и в рассылаемый документ входят не только зарегистрированные за день дефекты с их описанием, но и выполняемые, просроченные, завершенные внеплановые работы. По каждой работе фиксируется статус работы, ответственное лицо и дата исполнения. После опытной эксплуатации электронного журнала дефектов бумажный вариант оказался ненужным (дублирование информации) и на ряде станций отменен приказом главного инженера. Таким образом, станция переходит на стопроцентную фиксацию отказов в системе, что является одним из важных шагов по формированию базы данных по каждому объекту. На первом этапе это позволит производить анализ по типам дефектов и частоте их появления на определенном классе оборудования.

Это один из примеров, который не позволяет полностью оценить возможность перехода к проактивному ТОиР, но первые шаги уже сделаны, и компания собирается следовать выбранной стратегии.

Приоритетной целью, принятой в стратегии ОАО «ГидроОГК» на период до 2010 г. и на перспективу до 2020 г., является улучшение обеспечения системной надежности и безопасности для поддержания устойчивого функционирования ЕЭС, безопасной эксплуатации оборудования и гидротехнических сооружений и предотвращение угрозы для жизни населения.

Согласно данному направлению прорабатываются информационнотехнические решения, ориентированные на реализацию технической политики:

- преодоление тенденции морального и физического старения основных фондов;

- прозрачность и обоснованность принимаемых технических решений;

- обеспечение необходимого уровня технической готовности оборудования при оптимальном уровне затрат.

В информационную систему MAXIMO изначально заложена концепция стратегического управления активами (SAM), разработанная компанией MRO Software. Согласно данной теории, MRO Software определяет SAM как совокупность методов, применение которых позволяет компании добиваться максимального увеличения результатов работы основных производственных фондов и активов.

С учетом зарубежных наработок и по мере внедрения информационной системы, в ОАО «ГидроОГК» получила развитие концепция, условно названная «программированием». На сегодня концепция имеет два направления развития. Это связано с неоднозначным пониманием и определением смысла, скрытого под словом программирование:

- программирование - процесс инициации проектов по техническому перевооружению и ремонту, капитальному строительству и техническому обслуживанию и ремонту на основе жизненного цикла оборудования и истории его эксплуатации;

- программирование - формирование производственных и инвестиционных программ на основе набора введенных данных либо по необходимым показателям и оценка необходимости воздействия согласно контрольным показателям эффективности.

Оба подхода подразумевают, что информационная система на основе разработанных подходов и математических моделей перерастет в инструмент

краткосрочного и долгосрочного планирования. В теории оба этих направления используют проактивные методы: согласно первому направлению инициация программы ремонтов производится в зависимости от жизненного цикла и истории воздействий; во втором направлении - по введенным критериям (ограничениям) в конкретный момент времени. На практике сегодня на основе программного продукта прорабатываются возможности реализации следующих решений:

- исполнение краткосрочных и перспективных программ через систему;

- дифференциация вида воздействий на основные фонды действующих ГЭС по уровню морального и физического износа, определяемого по ряду параметров (возраст; тип и конструктивные особенности оборудования и ГТС; техническое состояние; история работы и воздействий; географическое положение и др.;

- учет имеющегося опыта эксплуатации действующих объектов, современный уровень развития техники и технологий, а также стоимость и эффекты альтернативных вариантов инвестиционных решений при выборе воздействия на основные фонды проектируемых (строящихся) ГЭС;

- синергетический эффект от наложения технологического и финансового обоснования для выполнения воздействия, то есть увеличение стоимости активов и получаемой прибыли при росте надежности.

Подводя итоги, необходимо заметить, что зарубежный опыт в сфере реформирования энергетики важен для оценки подходов к управлению энергокомпаниями, но решения стоит принимать с учетом национальных особенностей и характера современного этапа развития экономики. Критическое осмысление зарубежного опыта и поэтапное его применение - один из критериев успешного реформирования отечественной энергетики.

Summary

Economic conditions force the managing power companies of Russia to concentrate attention to actives. Necessity of increasing a reliability of the equipment, reduction of charges and capital investments is felt especially strongly, therefore the power companies make attempts to adopt foreign experience of management and to automate business -processes with the help of information systems. In article examined evolution of techniques of maintenance service and repair abroad and their application in modern power on the example of Open Society "GidroOGK".

Литература

1. NASA, Reliability Centered Maintenance Guide for Facilities and Collateral Equipment, NY, 2000. - P. 123-125.

2. Шехватов Д. Управление основными фондами: как автоматизировать ремонты и техническое обслуживание // CIO. - 2003. - № 2. - С. 43-44.

3. Макаров С. На ГЭС Каскада внедряется ЕАМ «MAXIMO» // Волжско-Камский каскад. - 2004. - 31 октября (№33). - 2004. - С. 2.

4. Мухарямов Т. Трансформация социального мышления и деятельности под влиянием новых информационных технологий в энергетике // Вопросы социально - гуманитарных исследований. - Казань. - №2. - 2004. - С. 76-77.

Поступила 15.05.2006