9 Hodnocení udržovatelnosti strojů a zařízení

Servisní logistika

prof. Ing. Václav Legát, DrSc.

Ing. Martin Stávek

Katedra jakosti a spolehlivosti strojů

Technická fakulta

Česká zemědělská univerzita

165 21 Praha 6 - Suchdol

21.04.20232

ZadáníKatedra jakosti a spolehlivosti strojů TF ČZU Praha Předmět: Servisní logistika - cvičení Zadání č. 9 Hodnocení udržovatelnosti strojů a zařízení Příjmení a jméno studenta:............................................................... Ročník:.......... A. Hodnocení bezporuchovosti a udržovatelnosti zařízení v etapě návrhu

Existující elektronické zařízení vykazuje pohotovost A = 0,97 a střední dobu provozu mezi poruchami MTBF = 150 h a střední doba do obnovy MTTR = 4,64 h. Je požadováno dodat 300 ks zařízení s požadovanou pohotovostí A = 0,99, minimální MTBF = 200 h a maximální MTTR = 4 h. Jsou navrženy tři varianty nového zařízení s těmito parametry:

21.04.20233

Zadání

Parametry zařízení Varianta zařízení A MTBF [h] MTTR [h] I. Modulární konstrukce přizpůsebená pro automatické testování. Použity standardní součásti.

0,99 200 2,02

II. Částečně modulární konstrukce, poloautomatické testování. Použity lepší součásti.

0,99 300 3,03

III. Nemodulární konstrukce, ruční testování, použito zálohování a 100 % testované součásti.

0,99 350 3,54

21.04.20234

ZadáníPořizovací náklady

Položka Existující zařízení

[Kč]

Zařízení I

[Kč]

Zařízení II

[Kč]

Zařízení III

[Kč] Konstrukce a vývoj

300000 324937 319125 321500

Bezporuchovost 0 1187 6625 16750 Udržovatelnost 0 23750 12500 4750 Výroba 4500000 4534250 4524700 4530250 Bezporuchovost 0 1750 9200 22500 Udržovatelnost 0 32500 15500 7750 Vícenáklady na bezporuchovost a udržovatelnost (vypočtěte) Položka Zařízení

I [Kč] Zařízení II

[Kč] Zařízení III

[Kč] Bezporuchovost 2937 Udržovatelnost 56250 Celkem 59187

21.04.20235

Zadání

Provozní náklady Položka Existující

zařízení [Kč]

Zařízení I [Kč]

Zařízení II [Kč]

Zařízení III [Kč]

Náklady na náhradní díly

210000 150970 105420 90402

Náklady na opravy

1297840 346280 381906 404942

Náklady na výcvik

140 80 100 120

Náklady na technickou dokumentaci

20000 14000 16000 18000

Náklady na instalaci a obsluhu

475000 524950 502450 504700

Celkem 2002980 1036280 1005876 1018164

21.04.20236

ZadáníÚkoly: 1. Nakreslete graf závislosti MTTR na MTBF pro tyto součinitele pohotovosti: A = 0,97, A = 0,98, A = 0,99 a A = 0,995), přičemž víme, že součinitel pohotovosti A je dán vztahem A = MTBF/(MTBF + MTTR) a v grafu zvýrazněte oblast, která vyhovuje zadaným požadavkům. 2. Vypočtěte vícenáklady na bezporuchovost a udržovatelnost (vycházíme z pořizovacích nákladů). 3. Vypočtěte úspory provozních nákladů pro každou novou variantu zařízení ve srovnání s existujícím zařízením.

Zařízení Úspory [Kč] I 2002980-

1036280=966700 II III

21.04.20237

Zadání

4. Vypočtěte čistý efekt (úspory zmenšené o náklady na bezporuchovost a udržovatelnost).

Zařízení Čistý efekt [Kč] I 966700-

59187=907513 II III

5. Označte nejvýhodnější variantu zařízení z hlediska čistého ekonomického efektu

21.04.20238

Zadání

B. Kvantitativní hodnocení udržovatelnosti Základní kvantitativní ukazatele udržovatelnosti (ČSN IEC 706-3): střední doba aktivní údržby střední doba aktivní opravy střední doba aktivní preventivní údržby časový interval mezi plánovanými prověrkami jednotkové náklady na údržbu střední pracnost údržby počet pracovníků ne jednu akci údržby střední náklady na zajištěnost údržby za životní

cyklus

21.04.20239

Zadání

Hodnocení preventivní údržby Podklady pro hodnocení úrovně udržovatelnosti (traktor A)

Stupeň údržby

Časový interval

[hmt]

Pracnost [hN]

Průběžná doba [h]

Materiálové náklady

[Kč]

Počet údržeb v cyklu

Denní údržba 10 0,15 0,150 12 Údržba I. stupně

100 1,63 0,815 121

Údržba II. stupně

200 3,65 1,825 603

Diagnostická údržba

400 8,88 4,440 1876

21.04.202310

Zadání

Podklady pro hodnocení úrovně udržovatelnosti (traktor B)

Stupeň údržby

Časový interval (hmt)

Pracnost (hN)

Průběžná doba (h)

Materiálové náklady

(Kč)

Počet údržeb v cyklu

Denní údržba

10 0,88 0,88 24

Údržba I. stupně

100 1,88 0,94 121

Údržba II. stupně

200 3,98 1,99 603

Údržba III. stupně + diagnostika

400 10,44 5,22 1939

Údržba IV. stupně

800 12,66 6,33 5275

21.04.202311

Zadání

Vypočtěte: 1. Počet pracovníků na příslušný stupeň údržby 2. Pracnost celého údržbářského cyklu 3. Jednotkovou pracnost 4. Průběžnou dobu v celém údržbářském cyklu 5. Jednotkovou průběžnou dobu 6. Materiálové náklady celého údržbářského cyklu 7. Jednotkové materiálové náklady 8. Náklady celého údržbářského cyklu (sazbu na

prostoje a mzdové náklady odhadněte každý samostatně)

9. Jednotkové náklady na preventivní údržbu

21.04.202312

Zadání

C. Zhodnoťte udržovatelnost vybraného stroje nebo zařízení (...............................................................) podle těchto kvalitativních ukazatelů: 1. Požadavky na kvalifikaci pracovníků údržby. 2. Potřeba speciálních nástrojů, nářadí nebo zkušebního

zařízení. 3. Požadavky na seřizování. 4. Normalizace součástí. 5. Přístup pro vizuální kontrolu. 6. Vestavěná diagnostická zařízení. 7. Řádné označení zkušebních bodů a vybavení konektory,

čidly a odbočkami. 8. Barevné a jiné značení vodičů a kontrolních bodů.

21.04.202313

Zadání

9. Použití modulových jednotek. 10. Použití spolehlivých upínek a spojů. 11. Použití držadel (závěsných ok) ne

vyměnitelných prvcích. 12. Náplň a rozsah technických příruček. 13. Respektování omezení, které je spojeno s

lidským faktorem (narušování směny preventivní údržbou, ergonomie v údržbě aj.).

21.04.202314

Údržba:

• kombinace všech technických a

administrativních činností, včetně činností,

dozoru, zaměřených na udržení ve stavu

nebo navrácení objektu do stavu, v němž

může plnit požadovanou funkci.

Teoretické východisko

21.04.202315

Udržovatelnost:

• schopnost objektu v daných podmínkách používání být

udržen ve stavu nebo být vrácen do stavu, v němž může

vykonávat požadovanou funkci, jestli se údržba provádí v

daných podmínkách a používají se stanovené postupy a

zdroje.

• Komplexním ukazatelem pro ohodnocení celkové úrovně

udržovatelnosti (resp. pro ocenění jejího podílu na velikosti

integrálního ukazatele jakosti) je střední suma nákladů na

technické údržby za technický život stroje.

Teoretické východisko

21.04.202316

Pohotovost:

• schopnost výrobku být ve stavu schopném plnit

požadovanou funkci v daných podmínkách, v

daném časovém okamžiku nebo v daném

časovém intervalu, za předpokladu, že jsou

zajištěny požadované vnější prostředky; tato

schopnost závisí na kombinace hledisek

bezporuchovosti, udržovatelnosti a zajištěnosti

údržby.

Teoretické východisko

21.04.202317

Střední doba do obnovy - odhad

• aritmetický průměr naměřených dob do

obnovy.

Střední doba mezi poruchami - odhad

• aritmetický průměr naměřených dob provozu

mezi poruchami, nebo poměrem celkové doby

provozu obnovovaných prvků soustavy k

celkovému počtu poruch těchto prvků.

Teoretické východisko

21.04.202318

Bezporuchovost:• schopnost výrobku v daných

podmínkách plnit požadovanou funkci, jestliže se údržba provádí v daných podmínkách a používají se stanovené postupy a prostředky.

Doba provozu:• časový interval, během něhož je objekt v

provozu.

Teoretické východisko

A. Hodnocení bezporuchovosti a udržovatelnosti zařízení

v etapě návrhu

1. Graf závislosti MTTR na MTBF

2. Vícenáklady na bezporuchovost a udržovatelnost

3. Provozní náklady pro každou novou variantu zařízení

ve srovnání s existujícím zařízením.

B. Kvantitativní hodnocení udržovatelnosti

C. Zhodnocení udržovatelnost vybraného stroje nebo

zařízení

Zadání protokolu

21.04.202319

A – pohotovostMTTR – střední doba do obnovy MTBF – střední doba provozu mezi poruchami

21.04.202320

A. Hodnocení bezporuchovosti a udržovatelnosti zařízení v etapě návrhu

1. Graf závislostí MTTR na MTBF

1A

1MTBFMTTR

MTTRvyj.MTTRMTBF

MTBFA

MTBF

A

MTBFMTTR

MTBFAMTBFMTTRA

MTBFMTTRAMTBFA

MTBFMTTRMTBFA

MTTR == MTBF . (1/A - 1)

A

MTBF 0,97 0,98 0,99 0,995

0 0 0 0 0

50 1,55

100

850

900

950

1000

21.04.202321

Výpočet MTTR v závislosti na MTBF → určit si MTBF (např. od 0 od 1000 po 50 [h])

A. Hodnocení bezporuchovosti a udržovatelnosti zařízení v etapě návrhu

1. Graf závislostí MTTR na MTBF

21.04.202322Poznámka: Oblast – zadání min. MTBF = 200 h a max. MTTR = 4 h

A. Hodnocení bezporuchovosti a udržovatelnosti zařízení v etapě návrhu

21.04.202323

A. Hodnocení bezporuchovosti a udržovatelnosti zařízení v etapě návrhu

1

2

3

2. Více náklady na bezporuchovost a udržovatelnost

Příklad výpočtu pro zařízení I:

1. Bezporuchovost = ∑ Bezporuchovostí z tab. 2 = = 1187 + 1750 = 2937 Kč

2. Udržovatelnost: výpočet obdobně jako Bezporuchovost

= 23 750 + 32 500 = 56 250 Kč

3. Celkem = Bezporuchovost + Udržovatelnost = 2 937 + 56 250 = 59 187 Kč

21.04.202324

A. Hodnocení bezporuchovosti a udržovatelnosti zařízení v etapě návrhu

2. Vícenáklady na bezporuchovost a udržovatelnost

21.04.202325

2 002 980 – 1 036 280 = 966 700

A. Hodnocení bezporuchovosti a udržovatelnosti zařízení v etapě návrhu

3. Provozní náklady - úspory

21.04.202326

A. Hodnocení bezporuchovosti a udržovatelnosti zařízení v etapě návrhu

Čistý efekt = Úspory - Vícenáklady na bezporuchovost a udržovatelnost

966 700 – 59 187 = 907 513

3. Provozní náklady - úspory

2 002 980 – 1 036 280 = 966 700

21.04.202328

Nejvýhodnější varianta je určena nejvyšším čistým

efektem – určit z tabulky

Označení provést buď graficky, číselně nebo textem

(pouze nejvýhodnější variantu nikoli posloupnost –

zde je posloupnost, kvůli všem možnostem).

312

A. Hodnocení bezporuchovosti a udržovatelnosti zařízení v etapě návrhu

3. Provozní náklady – nejvýhodnější varianta

Zadání

Stupeň údržby

Časový interval

Pracnost Průběžná

dobaMateriálové

nákladySazba za prostoje

Mzdové náklady

 Jednotka [hmt] [hN] [h] [Kč] [Kč / hod] [Kč / hod]

Denní údržba

10 0,15 0,15 12

360(zvoleno)

135(zvoleno)

Údržba I. Stupně

100 1,63 0,815 121

Údržba II. Stupně

200 3,65 1,825 603

Diagnostická údržba

400 8,88 4,44 1876

B. Kvantitativní hodnocení udržovatelnosti udržovatelnosti

21.04.202329

Následující postup platí pro oba dva traktory – tj. traktor A

zahrnuje DÚ

zahrnuje DÚ + Ú1°

zahrnuje DÚ + Ú1° + Ú2°

B. Kvantitativní hodnocení udržovatelnosti udržovatelnosti

21.04.202330

Určení počtu údržeb v cyklu údržeb stroje

Stupeň údržby

Časový interval

Počet údržeb

 Jednotka [hmt] [1]

Denní údržba

10

Údržba I. Stupně

100

Údržba II. Stupně

200

Diagnostická údržba

400

hmt100 200 300 400

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

DÚ

36

Ú1°

2

Ú2°

1

DgÚ

1

Každá údržba vyššího stupně zahrnuje všechny údržby nižšího stupně.

B. Kvantitativní hodnocení udržovatelnosti udržovatelnosti

21.04.202331

Traktor B

Pracnost Průběžná doba

Počet pracovníků = [1]

B. Kvantitativní hodnocení udržovatelnosti

21.04.202332

Stu

pe

ň ú

drž

by

Ča

sový

inte

rva

l

Pra

cno

st

Prů

bě

žná

do

ba

Ma

teri

álo

vé n

ákl

ad

y

Po

čet p

raco

vník

ů═

Pra

cno

st /

Prů

bě

žná

do

ba

[hmt] [hN] [h] [Kč] [1]Denní údržba 10 0,150 0,150 12 1Údržba I. Stupně 100 1,630 0,815 121 2Údržba II. Stupně 200 3,650 1,825 603 2Diagnostická údržba 400 8,880 4,440 1876 2

1. Počet pracovníků na příslušný stupeň údržby

B. Kvantitativní hodnocení udržovatelnosti

21.04.202333

Stu

pe

ň ú

drž

by

Ča

sový

inte

rva

l

Pra

cno

st

Prů

bě

žná

do

ba

Ma

teri

álo

vé n

ákl

ad

y

Po

čet ú

drž

eb

da

né

ho

stu

pn

ě v

cy

klu

od

eč

ten

o z

gra

fu

Pra

cno

st d

an

éh

o s

tup

ně

úd

ržb

y═

Po

čet ú

drž

eb

da

né

ho

stu

pn

ě v

cy

klu

. P

racn

ost

[hmt] [hN] [h] [Kč] [1] [hN]Denní údržba 10 0,150 0,150 12 36 5,40Údržba I. Stupně 100 1,630 0,815 121 2 3,26Údržba II. Stupně 200 3,650 1,825 603 1 3,65Diagnostická údržba 400 8,880 4,440 1876 1 8,88

∑ = 40 ∑ = 21,19

2. Pracnost celého údržbářského cyklu

Pracnost daného stupně údržby = Počet údržeb daného stupně v cyklu . Pracnost [hN]Pracnost celého údržbářského cyklu = ∑ pracností daných stupňů údržby

B. Kvantitativní hodnocení udržovatelnosti

21.04.202334

Stu

pe

ň ú

drž

by

Ča

sový

inte

rva

l

Pra

cno

st

Prů

bě

žná

do

ba

Ma

teri

álo

vé n

ákl

ad

y

Pra

cno

st d

an

éh

o s

tup

ně

úd

ržb

y═

Po

čet ú

drž

eb

da

né

ho

stu

pn

ě v

cy

klu

. P

racn

ost

Pra

cno

st je

dn

otk

ová

(ce

lek)

═ ∑

Je

dn

otk

ové

pra

cno

sti /

Ča

sový

in

terv

al (

ne

jvyš

ší h

od

no

ta z

de

40

0)

[hmt] [hN] [h] [Kč] [hN] [hN/hmt]Denní údržba 10 0,150 0,150 12 5,40Údržba I. Stupně 100 1,630 0,815 121 3,26Údržba II. Stupně 200 3,650 1,825 603 3,65Diagnostická údržba 400 8,880 4,440 1876 8,88

∑ = 21,19

0,053

3. Jednotková pracnost

Pracnost celého údržbářského cykluCyklus údržeb (zde 400 hmt)

Jednotková pracnost = [hN/hmt]

B. Kvantitativní hodnocení udržovatelnosti

21.04.202335

Stu

pe

ň ú

drž

by

Ča

sový

inte

rva

l

Pra

cno

st

Prů

bě

žná

do

ba

Ma

teri

álo

vé n

ákl

ad

y

Po

čet p

raco

vník

ů═

Pra

cno

st /

Prů

bě

žná

do

ba

Po

čet ú

drž

eb

da

né

ho

stu

pn

ě v

cy

klu

od

eč

ten

o z

gra

fu

Prů

bě

žná

do

ba

═ P

racn

ost

jed

no

tko

vá /

Po

čet

pra

covn

íků

[hmt] [hN] [h] [Kč] [1] [1] [h]Denní údržba 10 0,150 0,150 12 1 36 5,40Údržba I. Stupně 100 1,630 0,815 121 2 2 1,63Údržba II. Stupně 200 3,650 1,825 603 2 1 1,83Diagnostická údržba 400 8,880 4,440 1876 2 1 4,44

∑ = 40 ∑ = 13,30

4. Průběžná doba v celém údržbářském cyklu

PracnostPočet pracovníků

Průběžná doba = [h]

Průběžná doba celého údržbářského cyklu = ∑ průběžné doby daných stupňů údržby

B. Kvantitativní hodnocení udržovatelnosti

21.04.202336

Stu

pe

ň ú

drž

by

Ča

sový

inte

rva

l

Prů

bě

žná

do

ba

═ P

racn

ost

jed

no

tko

vá /

Po

čet

pra

covn

íků

Jed

no

tko

vá p

růb

ěžn

á d

ob

a (

cele

k)═

∑ P

růb

ěžn

é d

ob

y / Č

aso

vý

inte

rva

l (n

ejv

yšší

ho

dn

ota

zd

e 4

00

)

[hmt] [h] [h/hmt]Denní údržba 10 5,40Údržba I. Stupně 100 1,63Údržba II. Stupně 200 1,83Diagnostická údržba 400 4,44

∑ = 13,30

0,033

5. Jednotková průběžná doba

Průběžná doba v celém údržbářském cykluCyklus údržeb (zde 400 hmt)

Jednotková průběžná doba= [hN/hmt]

B. Kvantitativní hodnocení udržovatelnosti

21.04.202337

Stu

pe

ň ú

drž

by

Ča

sový

inte

rva

l

Pra

cno

st

Prů

bě

žná

do

ba

Ma

teri

álo

vé n

ákl

ad

y

Po

čet ú

drž

eb

da

né

ho

stu

pn

ě v

cy

klu

od

eč

ten

o z

gra

fu

Ma

teri

álo

vé n

ákl

ad

y cy

klu

═ M

ate

riá

lové

ná

kla

dy

. Po

čet

úd

rže

b d

an

éh

o s

tup

ně

v c

yklu

[hmt] [hN] [h] [Kč] [1] [Kč]Denní údržba 10 0,150 0,150 12 36 432,00Údržba I. Stupně 100 1,630 0,815 121 2 242,00Údržba II. Stupně 200 3,650 1,825 603 1 603,00Diagnostická údržba 400 8,880 4,440 1876 1 1 876,00

∑ = 40 ∑ = 3153,00

6. Materiálové náklady celého údržbářské cyklu

Materiálové náklady daného údržbářského cyklu = Materiálové náklady . Počet údržeb daného stupně [Kč]

Materiálové náklady celého údržbářského cyklu = ∑ materiálových nákladů daných stupňů údržby

B. Kvantitativní hodnocení udržovatelnosti

21.04.202338

Stu

pe

ň ú

drž

by

Ča

sový

inte

rva

l

Pra

cno

st

Prů

bě

žná

do

ba

Ma

teri

álo

vé n

ákl

ad

y

Po

čet ú

drž

eb

da

né

ho

stu

pn

ě v

cy

klu

od

eč

ten

o z

gra

fu

Ma

teri

álo

vé n

ákl

ad

y cy

klu

═ M

ate

riá

lové

ná

kla

dy

. Po

čet

úd

rže

b d

an

éh

o s

tup

ně

v c

yklu

Jed

no

tko

vé m

ate

riá

lové

ná

kla

dy

═ ∑

Prů

bě

žné

do

by

/ Ča

sový

in

terv

al (

ne

jvyš

ší h

od

no

ta z

de

40

0)

[hmt] [hN] [h] [Kč] [1] [Kč] [Kč/hmt]Denní údržba 10 0,150 0,150 12 36 432,00Údržba I. Stupně 100 1,630 0,815 121 2 242,00Údržba II. Stupně 200 3,650 1,825 603 1 603,00Diagnostická údržba 400 8,880 4,440 1876 1 1 876,00

∑ = 40 ∑ = 3153,00

7,883

7. Jednotkové materiálové náklady

Materiálové náklady celého cyklu (Kč)Doba cyklu údržeb (400 mth)

Jednotkové mat. náklady = [Kč/hmt]

B. Kvantitativní hodnocení udržovatelnosti

21.04.202339

Stu

pe

ň ú

drž

by

Sa

zba

za

pro

sto

je

Mzd

ové

ná

kla

dy

Pra

cno

st d

an

éh

o s

tup

ně

úd

ržb

y═

Po

čet ú

drž

eb

da

né

ho

stu

pn

ě v

cy

klu

. P

racn

ost

Prů

bě

žná

do

ba

═ P

racn

ost

jed

no

tko

vá /

Po

čet

pra

covn

íků

Ma

teri

álo

vé n

ákl

ad

y cy

klu

═ M

ate

riá

lové

ná

kla

dy

. Po

čet

úd

rže

b d

an

éh

o s

tup

ně

v c

yklu

Ce

lko

vé n

ákl

ad

y cy

klu

═ J

ed

no

tko

vá p

racn

ost

. M

zdo

vé

ná

kla

dy

+ P

růb

ěžn

á d

ob

a .

Sa

zba

n

a p

rost

oje

+ ∑

Ma

teri

álo

vé n

ákl

ad

y cy

klu

[Kč / hod] [Kč / hod] [hN] [h] [Kč] [Kč]Denní údržba 5,40 5,40 432,00Údržba I. Stupně 3,26 1,63 242,00Údržba II. Stupně 3,65 1,83 603,00Diagnostická údržba 8,88 4,44 1 876,00

∑ = 21,19 ∑ = 13,30 ∑ = 3153,00

360 135 10 799,85

8. Náklady celého údržbářského cyklu

Celkové náklady cyklu = Pracnost celého cyklu . Mzdové náklady ++ Průběžná doba celého cyklu . Sazba za prostoje + Materiálové náklady celého cyklu == 21,19 . 135 + 13,295 . 360 + 3153 = …….[Kč]

B. Kvantitativní hodnocení udržovatelnosti

21.04.202340

Stu

pe

ň ú

drž

by

Ča

sový

inte

rva

l

Ce

lko

vé n

ákl

ad

y cy

klu

═ J

ed

no

tko

vá p

racn

ost

. M

zdo

vé

ná

kla

dy

+ P

růb

ěžn

á d

ob

a .

Sa

zba

n

a p

rost

oje

+ ∑

Ma

teri

álo

vé n

ákl

ad

y cy

klu

Jed

no

tko

vé p

reve

ntiv

ní n

ákl

ad

y═

Ce

lko

vé n

ákl

ad

y cy

klu

v / Č

aso

vý

inte

rva

l (n

ejv

yšší

ho

dn

ota

zd

e 4

00

)

[hmt] [Kč] [Kč/hmt]Denní údržba 10Údržba I. Stupně 100Údržba II. Stupně 200Diagnostická údržba 400

10 799,85 27,000

9. Jednotkové náklady na preventivní údržbu

Celkové náklady cykluDoba cyklu údržeb (400)

Jednotkové náklady na údržbu = [Kč/hmt]

21.04.202343

C. Zhodnocení udržovatelnosti vybraného stroje nebo zařízení

Zhodnoťte podle zadaných kritérií udržovatelnost zvoleného stroje.

Děkuji vám za pozornost

21.04.202345

Příloha

Počet jednotlivých údržeb