Инструменты управления надежностью в цифровой среде

Всем привет, Меня зовут Дмитрий и я Бизнес-аналитик в компании Bimeister. Я хотел поделиться с вами своим опытом в части цифровизации инструментов управления надежностью на промышленных предприятия. И так начнем:

Технологии — ничто. Что действительно изначально важно и очень правильно — это вера в людей. Дайте им инструменты, и с помощью них они смогут сотворить нечто прекрасное. © Стив Джобс

Более того, технологии сами по себе не в состоянии обеспечить абсолютную надежность. В компаниях, которые живут (или пытаются жить) по законам рынка, руководство часто недооценивает роль управленческих процессов и навыков сотрудников.

Казалось бы, как это относится к нашей статье? Поэтому, прежде чем переходить непосредственно к теме, сделаем небольшое вступление.

Что такое надежность

Любая область науки и техники начинается с овладения специализированным языком, содержащим слова, понятия и идеи.

Поэтому начнем знакомство с занимательным миром под названием «Надежность» с классического определения данного термина по ГОСТ Р 27.102–2021:

Надежность (объекта) — свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность объекта выполнять требуемые функции в заданных режимах, условиях применения, стратегиях технического обслуживания, хранения и транспортирования.

Так же надежность, в свою очередь, является неотъемлемой частью безопасности там, где отказ может повлечь за собой угрозу жизни, здоровью или экологии.

Понятно, что ничего не понятно. Постараемся несколько «приземлить» определение.

Мы говорим про объект, а именно про одно из его свойств.

Этим объектом может быть что угодно: промышленное оборудование, программное обеспечение и даже люди.

Надежность — это такое свойство объекта, которое нельзя померить линейкой или взвесить на весах или проверить на стенде (с некоторыми оговорками).

Когда мы говорим о надежности, мы подразумеваем вероятность. Вероятность, что оборудование не сломается через 5 лет, космический корабль выйдет за пределы атмосферы, разработанная система не «ляжет» при повышенной нагрузке и так далее.

Мы не можем что-то утверждать точно. Мы вынуждены планировать деятельность, отталкиваясь от некоторой неопределенности, которая может положительно или отрицательно сказаться на наших целях.

А что такое влияние неопределенности на достижение поставленных целей? А это классическое определение риска.

«Риск» по ГОСТ Р 51897–2021 (mod ISO Guide 73:2009) — влияние неопределенности на достижение поставленных целей.

А теперь немного обобщим.

Надежность – показатель обратный степени риска, присущего объекту.

У этого определения могут быть свои плюсы и свои минусы, но для целей статьи это максимально удачное определение.

Почему надежность важна

Большинство [1] действительно успешных организаций следуют строгим процессам по обеспечению надежности во всей своей деятельности, начиная с линейного уровня и выше.

В этом отношении они выделяются среди организаций средней надежности, процессы которых либо лишены конкретики, либо выполняются непоследовательно.

Как пример, отраслевые лидеры имеют прочно выстроенную культуру поддержания надежности оборудования.

1. Они четко определяют активы, имеющие решающее значение, гарантируя, что этот список не только определен, но и учитывается при принятии решений.

2. Внедряют стандарты организации в части надежности и поддерживают их актуальными.

3. Создают стратегии поддержания надежности оборудования и реализуют их, строго соблюдая графики профилактического обслуживания, внимательно следя за состоянием оборудования, выявляя проблемы и оперативно их решая.

4. Занимаются решением коренных проблем, чтобы принимать максимально обоснованные решения.

5. Используют различные источники данных, инструменты, возможности и знания в предметной области.

Становится уже общепринятым, что надежное оборудование – эт.

• безопасное оборудование;

• экономически выгодное оборудование;

• оборудование, с которым приятно работать.

Итак, надежность – это хорошо. Но вот как ее достичь.

Как управлять надежностью

Цель любого владельца (или создателя) оборудования – уменьшить ту самую неопределенность, присущую оборудованию в эксплуатации. А если уменьшить эту неопределенность не получается, то сделать так, чтобы снизить её влияние на поставленные цели.

Взглянем же на инструменты по управлению рисками. Рассмотрим еще один отечественный стандарт ГОСТ Р 58771 – отечественный аналог ISO 31010 с небольшими доработками. И что мы увидим?

Такие слова, как:

• Настолько низкий, насколько это разумно возможно (ALARP);

• Байесовский анализ;

• Анализ дерева отказов (FTA);

• Анализ видов и последствий отказов (FMEA) и анализ видов, последствий и критичности отказов (FMECA);

• Изучение опасности и работоспособности (HAZOP);

• Анализ надежности человека (HRA);

• Марковский анализ;

• Техническое обслуживание на основе надежности (RCM) и множество других инструментов.

Получается, что инструменты управления надежностью и инструменты по управлению рисками одинаковы.

Да, в зависимости от области применения, появляются инструменты, характерные для конкретного домена.

Яркий пример – RBI (Инспекции на основании риска), где проводится анализ рисков статичного оборудования, функционирующего под давлением.

Или анализ критичности оборудования, который представляет собой чистую оценку риска одним из множества доступных методов.

Почему стоит выбирать цифровые инструменты

И вот мы наконец добрались до основной темы статьи. Пожалуй, можно было бы ограничиться и более коротким введением, но, бывает и так, что путь к цели важнее чем сама цель.

Можно было бы сжать статью до одного абзаца, просто перечислив эти самые цифровые инструменты управления надежности и уделив им по паре слов. Но это ли интересует всех.

Или может быть это тот случай, когда понимание предпосылок текущей проблемы может быть более полезнее, чем описание ее решения?

Говоря про управление надежностью, специалисты часто подразумевают только свое направление – проектирование, производство или эксплуатацию.

Однако цифровизация инструментов управления надежностью — это одно из основополагающих требований для перехода к Industry 4.0 или 4-й Промышленной Революции, которое обязательно на всех этапах жизненного цикла оборудования: от идеи до утилизации.

Цифровизация инструментов по управлению процессами надежности – не самоцель. Это важный кирпичик, который позволяет перевести на новый уровень деятельность организации.

Но максимально неэффективно использовать цифровые инструменты управления надежностью, если цифровая трансформация организации полностью не завершилась.

Если наглядно:

Цифровая трансформация организации заключается в изменении процессов, систем, людей и технологий, чтобы повысить эффективность, результативность и удовлетворенность заинтересованных сторон.

Поэтому определимся, а какие собственно проблемы возникают при обычном применении инструментов управления надежностью.

1. Сложность. В принципе, все ранее перечисленные инструменты можно применить всего лишь с помощью бумаги и карандаша. Но если вы сталкивались с Марковским анализом, то невольно всплакнете на этой фразе.

2. Трудоемкость. Да, это очень много работы. Очень.

3. Поддержание актуальным. Адский бич бумажных документов.

4. Отсутствие интеграции со смежными инструментами по управлению активами и персоналом. Тут все просто: при «лоскутной» цифровизации неизбежна волокита интеграции «бумаги» из одного источника в «цифру» другого.

Но вы можете возразить: «Постойте! Бумага прошлый век, сейчас у всех есть WORD, EXCEL, VISIO (или их аналоги)».

Да, это снимает часть вышеуказанных проблем. Но эти инструменты относительно статичны (да, в EXCEL можно написать еще один EXCEL, но будем честны – программирование не самая сильная сторона специалистов по надежности).

А отправной точкой цифровой трансформации является понимание фактической базовой ситуации.

Так как же выглядит неэффективный процесс управления надежностью?

Во-первых, состояние «лоскутной» цифровизации. Это когда, например, для учета отказов имеется специализированная система, но данные обрабатываются в бумажном виде.

Во-вторых, отторжение технологий/методик персоналом. То есть инструменты вроде бы внедрены, персонал вроде бы обучен, но отдачи от этого нет. Причин может быть множество, и этому вполне можно посвятить не один десяток исследований, но, к сожалению, это не является темой нашей статьи.

В-третьих, отсутствие «лидера» или, как это модно нынче – «адвоката». Наличие этого самого идейного вдохновителя, зачастую, гораздо важнее всего выше сказанного.

Можно перечислять до бесконечности, но остановимся на этих трех пунктах.

Теперь взглянем, как же может помочь цифровизация инструментов по управлению надежностью.

1. Снизить «порог вхождения» для специалистов. Чем проще – тем лучше.

2. Снизить трудозатраты на использование инструментов. Тут все очевидно: если человек тратил х часов, то будет хорошо, если он будет тратить х/5 часов.

3. Обеспечить поддержку полного жизненного цикла результатов (версионирование, хранение, менеджмент изменений). Не менее очевидно. Может показаться, что это не очень-то уж и важно, но все же слышали слово «аудит»?

4. Обеспечить интеграцию процессов управления надёжностью в сквозной бизнес-процесс организации.

Еще раз – интеграция процессов управления надежностью в сквозной бизнес-процесс.

Рассмотрим пример, когда по результатам применения одного из многочисленных инструментов по управлению надежностью (FTA, RCM, FMEA, HAZOP и так далее) сформирован некоторый набор рекомендуемых действий.

А что дальше? А дальше работа в системе по управлению стратегиями оборудования. Ввод данных вручную, сверка, преобразование, перепроверка и так далее.

А если говорим про проектирование? Вкратце, так:

А если вносятся изменения, то отследить источник, результаты и проследить, что и куда пошло – это требует отдельных усилий, порой превышающих усилия для применения самого инструмента.

Как применять цифровые инструменты

И вот, наконец, закончив со вступлением, перейдем к тем самым «двум абзацам». Для начала представим краткую сводку по наиболее применяемым инструментам и этапам жизненного цикла оборудования:

Таблица 1 – Применяемые инструменты управления надежностью

	Этап ЖЦ
Инструменты управления надежностью	Проектирование	Производство	Эксплуатация
ALARP	+	+	+
Байесовские сети	+	+	+
FTA	+	+	+
ETA	+	+	+
Матрица последствий/вероятности	+	+	+
FMEA/FMECA	+	+	+
HACCP	+	+	+
HAZOP	+	+	+
HRA	+	+	+
LOPA	+	+	+
Марковский анализ	+	+	+
Моделирование Монте-Карло	+	+	+
RCM	+	+	+
RBI	+	+	+

И тут вопрос: а какова ценность этой таблицы, если там везде плюсы? Вот именно в этом и ценность. Инструменты по управлению надежностью не ограничены этапом жизненного цикла оборудования. Да, возможно, эффективность и целесообразность применения может отличаться, но на вкус и цвет, как известно, все фломастеры разные.

Говоря про управление надежностью, невозможно пройти мимо моделирования. Такие подходы как OOAD (Object-oriented analysis and design), MBSE (Model Based System Engineering) все больше проникают в мир «Надежности». С увеличением сложности разрабатываемых и эксплуатируемых систем становится все сложнее и сложнее использовать такие классические инструменты как RBD (блок-схема надежности) и иже с ним.

А в текущей парадигме, чтобы чем-то управлять, нужно это самое что-то иметь. И зачастую мало иметь этот объект в материальной форме, его нужно «перенести в цифру» — оцифровать. Оцифровке могут подвергаться не только его физические параметры (на примере 3D-моделей и чертежей), но и функциональные. Такие цифровые копии сейчас более известны как цифровые двойники или цифровые информационные модели.

Процесс разработки и эксплуатации технических систем на основе цифровых информационных моделей предоставляет широкие возможности для управления процессами надежности.

Даже учитывая тот факт, что модели имеют свойство деградировать в процессе жизненного цикла, крайне наивно полагать, что модели статичны.

Рассмотрим те самые основные принципы для применения цифровых инструментов по управлению надежностью, соблюдая которые можно будет говорить если и не положительном результате, то хотя бы не об отрицательных:

1. Оцифровка данных. «Поезд цифровой надежности» сможет поехать только по проложенным «рельсам данных».

2. Управление цифровыми данными. Чтобы ехать, нужен руль и тормоза (утрируя, конечно). Недостаточно оцифровать данные. Если не будет обеспечен адекватный доступ и актуализация этих данных, ценность такой оцифровки – ноль целых ноль десятых.

3. Цифровизация инструментов. Об этом мы тут «распинаемся» уже пару тысяч слов.

4. Интеграция с единым цифровым пространством. Чтобы ехать, нужно интегрировать «поезд цифровой надежности» в общую транспортную сеть со своими диспетчерами, стрелками и станциями. Данный принцип позволяет обеспечить консистентный, структурированный подход, ускоряющий и упрощающий доступ к входным данным, и фиксирует аналитические выходы для будущего использования.

 А теперь представим все, что описали ранее, одной схемой:

Как можно заметить, инструменты управления надежностью – это лишь одна составляющая сквозного процесса. Рассматривать её в отрыве от всего остального ошибочно.

Исследование McKinsey & Company [2] показывает, что компании, использующие предиктивные инструменты управления надежностью оборудования, увеличивают доступность активов на 5–15% и снижают затраты на обслуживание на 18–25%.

Наиболее успешные случаи внедрения цифровизация ТОиР и надежности характеризуются тремя ключевыми особенностями:

1. Целостный взгляд на применяемые инструменты и гармоничное их встраивание в существующий IT-ландшафт организации.

2. Сосредоточенность на тех инструментах, которые уже доказали свою эффективность.

3. Постоянная поддержка в использовании цифровых инструментов и наличие необходимых средств, в том числе оптимизированных рабочих процессов, надежной инфраструктуры, доступа к сопутствующей информации.    .

 Заключение

Сейчас на рынке присутствуют решения, которые локально покрывают проблематику управления надежностью.

Но всегда стоит держать в голове, что инженерия надежности — это поддисциплина системной инженерии. А выражается это в том, что невозможно достигнуть результата локально.

В качестве заключения отметим, что цель цифровизации надежности не должна сводиться исключительно к выявлению и внедрению передовых цифровых инструментов. Первоочередное внимание следует уделять персоналу, который применяет все эти инструменты.

Потому что технологии, сами по себе – ничто, а люди – всё.

 И не стоит уподобляться Голуму:

 

Источник