پایان نامه ارائه مدلی برای تعمیرات پیشگویانه تجهیزات دركارخانه های نفتی با تكنیكهای داده كاوی، مطالعه موردی شركت بهره برداری نفت و گاز گچساران

دانشگاه شیراز

دانشکده آموزشهای الکترونیکی

مهندسی فناوری اطلاعات(گرایش مدیریت سیستمهای اطلاعاتی)

عنوان:

ارائه مدلی برای تعمیرات پیشگویانه تجهیزات دركارخانه های نفتی با تكنیكهای داده كاوی، مطالعه موردی:شركت بهره برداری نفت و گاز گچساران

نام نویسنده و استاد راهنما در فایل اصلی موجود است.

در رشته ی:

فناوری اطلاعات (گرایش مدیریت سیستمهای اطلاعاتی)

کارخانه ها و تاسیسات هر روزه با چالشها و مشکلات بیشتری برای افزایش بهره وری و کاهش هزینه ها مواجه می شوند  و در این راستا استراتژی های نگهداری و تعمیرات نقش بسزایی دررسیدن به این هدف دارند.در سالهای اخیر تلاشهای فراوانی شده است تا بتوان با کمک سیستمهای فناوری اطلاعات انواع روش های نگهداری و تعمیرات را به طرز موثری پیاده سازی و اجرایی نمود. نگهداری و تعمیرات پیشگویانه یکی از استراتژی‌های نگهداری و تعمیرات است که بر مبنای آن در بازه‌های زمانی معین تعدادی از پارامترهای تجهیرات اندازه‌گیری می‌شود و بر اساس این داده‌ها، زمان رخداد خرابی احتمالی آینده پیش بینی شده و برای تعمیر و یا تعویض قطعات و تجهیزات تصمیم‌گیری می‌شود.

در این مقاله سعی شده است یک مدل پشتیبان تصمیم گیر برای نگهداری و تعمیرات پیشگویانه مبتنی بر شرایط بر اساس تکنیکهای داده کاوی طراحی شود. این پروژه در یکی از شرکتهای بهره برداری نفت و گاز جنوب کشور انجام شده و تجهیز انتخابی برای این پروژه توربین می باشد که یکی از اساسی ترین و بحرانی ترین تجهیزات در کارخانه های نفتی است.

در این پروژه چندین تکنیک داده کاوی از جمله درخت تصمیم وشبکه های عصبی برای پیش بینی رخداد خرابی مورد استفاده قرار گرفت و با مقایسه خروجی و نتایج آنها و با آنالیز این خروجی ها سعی شد بهترین مدل برای پیش بین رخداد خرابی در تجهیز مورد نظر مشخص شود.در انتها پیشنهادهایی از جمله توسعه این مدل برای سایر تجهیزات، کنترل مدت زمان مشاهده وضعیت تجهیزات و تعیین زمان بهینه تعمیر و نگهداری برای آینده ارائه شده است.

کلمات کلیدی:نگهداری و تعمیرات،تعمیرات پیشگویانه،تعمیرات مبتنی بر شرایط،خرابی ،پیش بینی

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                                 صفحه

فصل اول :مقدمه  …………………………………………………………………………………………………………………………….1

1-1-مقدمه ……………………………………………………………………………………………………………………  2

1-2- تشریح و بیان مساله…………………………………………………………………………………………….  3

1-3- هدف از انتخاب موضوع……………………………………………………………………………………….. 4

1-4- وضعیت تعمیرات پیش گویانه در کشور…………………………………………………………….. 7

1-5-چالشهای پروژه………………………………………………………………………………………………………..9

1-6- معرفی شرکت بهره برداری نفت و گاز گچساران…………………………………………………9

1-7-مفاهیم نگهداری و تعمیرات…………………………………………………………………………………10

فصل دوم:مبانی نظری تحقیق  ……………………………………………………………………………………………….. 14

2-1- اثر نگهداری و تعمیرات…………………………………………………………………………………..  15

2-2-بهینه سازی نگهداری وتعمیرات پیش بینانه  ……………………………………………….. 17

2-3- مفاهیم اقتصادی وتوجیه هزینه ها………………………………………………………………..  19

2-3-1- ارزیابی نیازهایBM ………………………………………………………………………………….. 19

2-3-2-توجیه هزینه…………………………………………………………………………………………………  20

2-3-3- هزینه استراتژی جاری تعمیراتی………………………………………………………………  20

2-4-   طراحی یک برنامه نت پیش بینانه………………………………………………………………. 21

2-4-1-امتیازات نت پیش بینانه……………………………………………………………………………..  22

2-5-تكنیكهای نت پیش بینانه ……………………………………………………………………………… 23     2-5-1-مانیتورینگ ارتعاش……………………………………………………………………………………… 24

2-5-2-انواع سیستمهای ترموگرافی……………………………………………………………………….. 24

2-5-3-ترایبولوژی…………………………………………………………………………………………………..  25

2-5-4-بازرسی بصری……………………………………………………………………………………………..  25

2-5-5-مافوق صوت ………………………………………………………………………………………………  26

2-5-6-تکنیکهای دیگر ………………………………………………………………………………………..   26

2-6- ایجاد یک برنامه نت پیش بینانه  ………………………………………………………………   26

2-6-1-اهداف ، مقاصد و امتیازات ……………………………………………………………………..   27

2-6-2-الزامات عملی……………………………………………………………………………………………   28

2-6-3-انتخاب یک سیستم نت پیش بینانه ………………………………………………………  29

2-6-3-1-نیارهای پایه ای سیستم …………………………………………………………………….  30

• برنامه نت پیش بینانه كل كارخانه …………………………………………………………. 30

2-7-1-برنامه نت پیش بینانه مطلوب …………………………………………………………………  31

2-7-2- سیستم نت پیش بینانه مطلوب. …………………………………………………………   31

2-7-3-پیش بینی كافی نیست……………………………………………………………………………  31

2-8-مبانی نظری و مفاهیم تحقیق ……………………………………………………………………  32

2-8-1-روش تحقیق ………………………………………………………………………………………….  32

2-8-2-طراحی مدل پیش بینی ……………………………………………………………………….  35

2-8-3-داده کاوی ………………………………………………………………………………………………  35

فصل سوم: مروری بر تحقیقات انجام شده ………………………………………………………………………  37

3-1-مقدمه ………………………………………………………………………………………………………   38

3-2-سیستم پیش بینی نگهداری با استفاده تکنیکهای داده کاوی……………….   39

3-3-روشی عملی برای ترکیب داده کاوی و تشخیص خرابی …………………………. 44

3-4-روشی هوشمند برای بهینه سازی تعمیرات پیش گویانه…………………………. 49

3-5- برخی تکنیکهای نگهداری و تعمیرات پیش گویانه………………………………… 57

3-6-مروری بر تعمیرات مبتنی بر شرایط و زمان در برنامه های صنعتی………. 59

فصل چهارم: روش تحقیق(ارائه راهکار،الگوریتم و مدل پیشنهادی روش تحقیق)………. 61

4-1-مقدمه……………………………………………………………………………………………………….  62

4-2-طراحی مدلCBM………………………………………………………………………………….. 64

4-2-1-انتخاب بخش، واحد یا محیط پایش……………………………………………………  64

4-2-2-انتخاب پارامترها و معیارهای پایش تجهیزات……………………………………… 65

4-2-3-انتخاب روش مدلسازی پیش بینی …………………………………………………….  66

4-2-4-مدل فیزیکی ………………………………………………………………………………………..  67

4-3-تعیین اهداف داده کاوی  …………………………………………………………………………  68

4-4- شروع مراحل انجام پروژه  ………………………………………………………………………  70

4-4-1-انتخاب کارخانه ها و تجهیزات مورد نظر برای پروژه  ……………………….  70

4-4-2-شناخت داده………………………………………………………………………………………….  71

4-4-3-آماده سازی و آنالیز داده  …………………………………………………………………….  72

4-4-4-اکتساب داده / جمع آوری و ورود داده………………………………………………  74

4-4-5-پالایش داده ها …………………………………………………………………………………….  77

4-5-آنالیز داده ها ………………………………………………………………………………………….. 78

4-5-1-آنالیز داده های وضعیت و شرایطی………………………………………………….  78

4-5-2-آنالیز داده های رخداد خرابی……………………………………………………………  84

4-6-طراحی و توسعه مدل ……………………………………………………………………………  90

4-6-1-بررسی سطح آستانه پارامترها ………………………………………………………….  90

4-6-2-شناخت خوشه های خروجی ……………………………………………………………. 92

4-7-طراحی مدل با روش های داده کاوی……………………………………………………….  93

4-7-1-طراحی مدل با بهره گرفتن از درخت تصمیم………………………………………… 94

4-7-2-طراحی مدل با بهره گرفتن از روش شبکه عصبی  MLP…………………….96

4-7-3-طراحی مدل با بهره گرفتن از روش شبکه عصبی KNN………………….. 100

4-8-نتیجه گیری…………………………………………………………………………………………… 103

فصل پنجم: بررسی و تحلیل داده ها و نتایج تحقیق………………………………………………….. 104

5-1-مقدمه……………………………………………………………………………………………………….105

5-2- بررسی خروجی ونتایج وارزیابی مدل بر پایه روش DT …………………….105

5-2-1-ارزیابی مدل بر اساس روش DT …………………………………………………. 107

5-3- بررسی خروجی و نتایج روش MLP………………………………………………. 109

5-3-1-ارزیابی مدل بر اساس روش MLP………………………………………………. 111

5-4- بررسی خروجی و نتایج روش KNN……………………………………………… 113

5-4-1-ارزیابی مدل بر اساس روش  KNN……………………………………………. 115

5-5-ارزیابی و تفسیر نتایج و خروجی ها ……………………………………………………117

5-6-نتایج ………………………………………………………………………………………………………118

فصل ششم: نتیجه گیری و پیشنهادها …………………………………………………………………….. 119

6-1- نتایج کلی حاصل از پروژه………………………………………………………………….. 120

6-2-پیشنهادهایی برای آینده ……………………………………………………………………. 121

فهرست جدول ها

عنوان و شماره                                                                                                     صفحه                                                                               

جدول 1- ماتریس Confusion………………………………………………………………………………………………67

جدول 2- ماتریس Confusion برای سه دسته کلاس………………………………………………………….69

جدول 3- محاسبه نرخ مثبت صحیح،نرخ مثبت غلط و دقت……………………………………………………69

جدول 4- نام پارامترهای کارخانه فشارقوی……………………………………………………………………………….73

جدول 5- نام پارامترهای کارخانه بی بی حکیمه 2……………………………………………………………………73

جدول 6- نمونه فرم ورود اطلاعات کارخانه بی بی حکیمه 2……………………………………………………74

جدول 7- نمونه فرم ورود اطلاعات کارخانه فشارقوی……………………………………………………………….75

جدول 8- نمونه ای از فرم پر شده وپالایش نشده کارخانه بی بی حکیمه 2……………………………77

جدول 9- نمونه ای از فرم پر شده و پالایش شده کارخانه بی بی حکیمه ……………………………..78

جدول 10- ماتریس الگو برای متغیرها کارخانه فشار قوی……………………………………………………….79

جدول 11- ماتریس آمارهای توصیفی کارخانه فشار قوی………………………………………………………..81

جدول 12- پارامترهای جدید ایجاد شده توسط روشPCA…………………………………………………….83

جدول 13 – نمایی از فاکتورهای جدید تولید با روش PCA……………………………………………………84

جدول 14- تغییرات ناگهانی فاکتور2 در رخداد خرابی…………………………………………………………87

جدول 15 – آمار خرابی های کارخانه بی بی حکیمه 2…………………………………………………………88

جدول 16- مقدار پارامترها در حالات خرابی …………………………………………………………………………90

جدول 17- مقادیر آستانه پایین و بالا برای پارامترها…………………………………………………………….91

جدول 18 – بازه های زمانی تعریف شده برای مدل……………………………………………………………..94

جدول 19- مجموعه داده آموزشی برای بازه زمانی (10-25)………………………………………………95

جدول 20- مجموعه داده آزمایشی برای بازه زمانی (10-25)……………………………………………..96

جدول 21- نتیجه تغییر مقادیر پارامترها در روش MLP……………………………………………………..98

جدول 22- مجموعه داده آموزشی برای بازه زمانی (3-15)…………………………………………………98

جدول 23- مجموعه داده آزمایشی برای بازه زمانی (3-15)……………………………………………….100

جدول 24- نتاِج تغییر مقدار K در روش شبکه عصبی KNN…………………………………………..101

جدول 25- مجموعه داده آموزشی برای بازه زمانی (10-20)………………………………………………101

جدول 26- مجموعه داده آزمایشی برای بازه زمانی (10-20)………………………………………………102

جدول 27- پیش بینی مدل بر پایه درخت تصمیم………………………………………………………………..106

جدول 28- نتایج پیش بینی خروجی در روش DT…………………………………………………………….108

جدول 29- درصد دقت پیش بینی در روش DT………………………………………………………………..108

جدول 30- مقایسه بازه های زمانی مختلف با روش DT برای پیش بینی برچسب خرابی در مدل طراحی شده…………………………………………………………………………………………………………………………….109

جدول 31- پیش بینی مدل بر پایه MLP………………………………………………………………………….110

جدول 32- نتایج پیش بینی خروجی در روش MLP……………………………………………………….112

جدول 33- درصد دقت پیش بینی در روش MLP…………………………………………………………..112

جدول 34- مقایسه بازه های زمانی مختلف با روش MLP برای پیش بینی برچسب خرابی در مدل طراحی شده…………………………………………………………………………………………………………………..112

جدول 35- پیش بینی مدل بر پایه KNN………………………………………………………………………..114

جدول 36- نتایج پیش بینی خروجی در روش KNN………………………………………………..115

جدول 37- درصد دقت پیش بینی در روش KNN……………………………………………………115

جدول 38- مقایسه بازه های زمانی مختلف با روش KNN برای پیش بینی برچسب خرابی در مدل طراحی شده…………………………………………………………………………………………………………….116

جدول 39-  مقایسه نهایی دقت پیش بینی هر سه روش برای هر سه خوشه خروجی در بازه های زمانی مختلف…………………………………………………………………………………………………………………….117

فهرست شکل ها

عنوان                                                                                                صفحه

شکل 1- قالب مفهومی معماری……………………………………………………………………………………………41

شکل 2- نمای کلی سیستم………………………………………………………………………………………………….42

شکل 3- گامهای روش IRIS-Pdm………………………………………………………………………………….46

شکل 4- نمایی از فرمت داده یکسان…………………………………………………………………………………….47

شکل 5- روش کلی و تعمیم یافته برای تعمیرات پیشگویانه………………………………………………51

شکل 6- الگوریتم تصمیم گیری نگهداری پیشگویانه…………………………………………………………..54

شکل 7- نمودارهای خرابی……………………………………………………………………………………………………57

شکل 8 – نمونه فرم دستی پر شده در کارخانه بی بی حکیمه 2……………………………………….76

شکل 9- نمودار تغییرات پارامترها در بازه زمانی………………………………………………………………….85

شکل 10 – حالتهای خرابی…………………………………………………………………………………………………..85

شکل 11 – حالتهای خرابی…………………………………………………………………………………………………..86

شکل 12- طراحی مدل پیش بینی با روش DT………………………………………………………………106

شکل 13- طراحی مدل درخت تصمیم برای بازه های زمانی مختلف………………………………107

شکل 14- طراحی مدل پیش بینی با روش MLP…………………………………………………………..110

شکل 15- طراحی مدل MLP برای بازه های زمانی مختلف …………………………………………111

شکل 16- طراحی مدل پیش بینی با روش KNN……………………………………………………….113

شکل 17- طراحی مدل KNN برای بازه های زمانی مختلف ………………………………………114

فهرست نشانه های اختصاری

CBM= Condition Based Maintenance

CMMS=

CRISP-DM= CRoss-Industry Standard Process for DataMining

DT=Decision Tree

FA= Factor Analysis

FP=False Positive

H= Hidden Layer

ISF= Independence Significance Feature

KNN= K Nearest Neighbor

LR= Learning Rate

M= Momentum

MLP= Multilayer Perceptron

PCA= Principal Component Analysis

PDM= Predictive Maintenance

PM=Preventive Maintenance

TP=True Positive

WMS= Weighted Mean Slop

فصل اول

1-مقدمه و طرح مسئله

1-1-مقدمه

در عصر حاضر و در حالی كه كارخانجات صنعتی بزرگ به دنبال ایجاد تغییرات در درون خود هستند تا بتوانند در رقابت با سایر رقبای خود در تحولات جهانی شدن موفق گردند این بحث نگهداری و تعمیرات است كه بطور جدی و موثر مسیر استراتژی تولید را در كارخانه های صنعتی مشخص می نماید.امروزه ،كارخانه های صنعتی به شدت درگیر مباحثی همچون كاهش هزینه ها ،توان رقابت بالا ، بهبود مستمر،بحران انرژی و افزایش كیفیت و كمیت محصولات هستند كه در این راستا اندیشیدن پیرامون نگهداری و تعمیرات به عنوان یک امر استراتژیک جهت رسیدن به اهداف فوق بسیار مهم و انكارناپذیر جلوه می كند.همواره رقابت ، عامل فشار بر كارخانجات تولیدی بوده است. به منظور كنترل و مدیریت این فشار، كارخانجات تولیدی می بایست ضمن كاهش هزینه ها، كیفیت و راندمان محصولات خود را افزایش داده و انعطاف پذیر نیز باشند[1, 2] .با توسعه فناوری اطلاعات میزان و سرعت دسترسی به اطلاعات بطور فوق العاده ای افزایش یافته است.از طرفی پیشرفت تكنولوژی نیز منجر به افزایش دستیابی موسسات و سازمانها به منابع وسیع اطلاعاتی شده وامكان تحقیق وبررسی موضوعات مختلف را برای سازمانها فراهم نموده است[3]. بنابراین نكته قابل توجه در سناریو جدید پیرامون مدیریت نگهداری و تعمیرات، آماده و در دسترس نگهداشتن تجهیرات در زمان نیاز است.یک كارخانه بسیار بزرگ با چندین هزار دستگاه متنوع از پیچیدگی بالایی در فعالیت نگهداری و تعمیرات(نت) برخوردار است. تصمیم گیری پیرامون استراتژی نت نیازمند دانشی است كه منطبق بر واقعیت سازمان باشد.از طرف دیگر كسب دانش مفید نیازمند استفاده و تحلیل صحیح از داده ها می باشد.لذا استفاده از داده ها و اطلاعات و چگونگی كار با آنها در طول مراحل پیاده سازی استراتژی نگهداری و تعمیرات از جایگاه ویژه ای برخوردار است [4, 5].

1-2- تشریح و بیان مساله

آنچه در سالهای اخیر توجه مدیران صنایع مختلف را در دنیای رقابتی امروز به خود جلب کرده است ، کاهش هزینه های تولید و در نتیجه کاهش قیمت نهایی محصولات است. در این میان هزینه های تعمیراتی ، مهمترین هزینه قابل کنترل در صنایع است و طبیعی است که کاهش آن در دستور کار مدیران صنعت قرار گیرد . یکی از مهمترین ابزارهایی که برای نیل به این هدف در اختیار مسئولین قرار دارد استفاده از روش های نوین نگهداری و تعمیرات بر اساس پایش وضعیت دستگاه ها است که بخصوص در صنایع تولید مداوم ، نظیر نفت ،گاز و پتروشیمی از اهمیت ویژه ای برخوردار است. فلسفه وجودی روش های تعمیراتی از قبیل نگهداری و تعمیرات پیشگیرانه¹ و نگهداری و تعمیرات پیشگویانه²  ارائه راهكارهایی جهت كاهش هزینه های تعمیراتی و در نتیجه افزایش بهره وری واحد های تولیدی است[6].

عموما نگهداری و تعمیرات یا در زمان های مشخص و از قبل تعیین شده انجام می شود یا اینکه هر وقت خرابی رخ داد بسته به نوع خرابی تعمیر مرود نظر انجام می شود.اگرچه انجام تعمیرات پیشگیرانه می تواند تعمیرات ناگهانی و غیرمترقبه را کاهش دهد اما همچنان باعث کاهش دردسترس بودن و افزایش هرینه های تعمیرات می گردد. گاهی تعمیرات پیشگیرانه روی تجهیز انجام می شود درحالیکه تجهیز به خوبی کار می کند و نیازی به تعمیر و توقف ندارد

¹Preventive Maintenance(PM)

²Predictive Maintenance(PDM)

اما چون نگهداری از قبل در بازه زمانی خاصی برنامه ریزی شده است بایستی طبق روال خود انجام شود.یک سیاست مناسب در نگهداری و تعمیرات می گوید تعمیر زمانی باید انجام شود که نیاز باشد[6].

پیشرفت تكنولوژی باعث افزایش پیچیدگی در هر دوصنعت ماشین آلات و سیستمهای تولید شده است.صنایع مدرن دایما به كار كردن با قابلیت اطمینان بالا ، ریسك محیطی پایین و امنیت افراد كه در حال انجام فرایندهای خود با بیشترین بازدهی هستند وابسته است.بنابراین پیشگیری از شكست و تشخیص سریع و ابتدایی مشكلات سیستمها و ماشین ها عمر كاركرد ماشین آلات صنعتی را افزایش می دهد[7].

كارخانجات صنعتی نباید دیگر تصور كنند كه خرابی های تجهیزات تنها پس از مدت زمان ثابتی كه در حال كار هستند اتفاق می افتد.آنها باید استراتژی های نگهداری آنلاین و پیشگویانه را گسترش دهند كه بتوانند تصور كنند كه هر خرابی در هر زمانی ممكن است بطور تصادفی رخ دهد.آغاز خرابی و شكست تجهیزات ممكن است خود را در داده های بوجود آمده از روش های مختلف آشكار سازد.تجهیزات علایم و نشانه هایی از خود بروز می دهند كه می گویند این تجهیزات باید تعمیر یا جایگزین شوند و یا رها شوند تا به كار خود ادامه دهند[8].

تشخیص اشتباه و عیب در مراحل اولیه آسیب برای جلوگیری از نقص و عیب فنی در طول كاركرد و عملیات لازم است.این مساله سود قابل توجهی را در رسیدن به استفاده از تكنیكهای بهینه سازی در عملیات واحد صنعتی با بهبود استفاده از منابع در سطوح مختلف از فرایند تصمیم گیری بر می گرداند.فرضیه نگهداری شرطی یک مشاهده منظم از شرایط واقعی از تجهیزات بر اساس ویژگی های مهم و برجسته و موثر آنها  و كارایی عملكرد از سیستمهای فرایندی است كه باعث اطمینان از حداكثر كردن فاصله بین تعمیرها ، كاهش هزینه تعمیرات برنامه ریزی نشده ناشی ازخرابی ماشین آلات و بهبود دسترسی جامع از عملكرد واحد های صنعتی خواهد بود.یكی از مهمترین و به صرفه ترین تكنیكهای موثر نگهداری ، نگهداری مبتنی بر شرایط(CBM)¹  است[8].

¹Condition Based Maintenance

استفاده از نگهداری و تعمیرات پیشگویانه یا همان نگهداری مبتنی بر شرایط باعث رسیدن به پیشرفتهای بزرگی در هزینه های نگهداری و تعمیرات ، كاهش خرابیهای برنامه ریزی نشده ماشین آلات¹ ، كاهش زمان ازكارافتادگی(بیكاری) ناشی از تعمیر² تجهیزات و بهبود موجودی قطعات یدكی می شود[7].

نگهداری پیشگویانه  یکی از استراتژی‌های نگهداری و تعمیرات است که بر مبنای آن در بازه‌های زمانی معین و یا به صورت مستمر تعدادی از پارامترهای تجهیرات اندازه‌گیری می‌شود و بر اساس این داده‌ها برای تعمیر و یا تعویض قطعات و تجهیزات تصمیم‌گیری می‌شود.

1-3- هدف از انتخاب موضوع

 هدف از اجرای برنامه نگهداری و تعمیرات پیشگویانه شناسایی و تشخیص عیوب تجهیزات از بدو پیدایش و برنامه ریزی به موقع جهت انجام اقدامات اصلاحی است.

روش نگهداری و تعمیر پیشگویانه بر این اصل استوار است که دستگاهی را که با شرایط مطلوب در حال کارکرد است نباید برای تعمیر باز کرد. در این روش تلاش می شود با بهره گرفتن از تکنیکهای مناسب هر دستگاه نظیر لرزه نگاری³ ، ترموگرافی⁴ ، صوت سنجی⁵ ، آنالیز روغن⁶ و

سایر تكنیكها ضمن رسیدن به حد اکثر بهره وری ، دستگاه فقط هنگام نیاز به تعمیر باز شود و همچنین با اعمال تعمیرات کوچک و به موقع ، نظیر هم محوری و بالانس ، از نتایج زیانبار خرابی های ثانویه که معلول مشکلات کوچک هستند پیشگیری شود.[9]

_______________________________________________________

¹ Unscheduled Machine Failures

² Repair Downtime

³Vibration Monitoring

⁴ Thermography

⁵ Sound or acoustic Monitoring

⁶ Oil-analysis or lubricant monitoring

در این روش عمر قسمتهای مهم بر اساس تعمیرات پیشگیرانه و سایر داده های تاریخی قبلی¹ ، تعمیرات و بازرسی ها محاسبه شده و بر اساس آن به صورت منظم فعالیت تعمیرات انجام می شود.

تعمیرات پیشگویانه یک روش تعمیرات مبتنی بر شرط است كه در این روش پارامترها و ویژگی های مهم تجهیز و دستگاه به صورت طبیعی محاسبه می گردد و مقادیر بدست آمده به عنوان مبنا در نظر گرفته می شوند، سپس در هنگام استفاده و بكارگیری تجهیز این پارامترها و ویژگی ها به صورت مستمر و مرتب سنجیده شده و با مقایسه با میزان مبنا، زمان خرابی ، علت آن و احتمال وقوع آن محاسبه می شود[7].

اساس و ذات پیش بینی عیب و نقص، برآورد و تخمین زمان باقیمانده از عمر تجهیز در دوره های معنی داری است كه می خواهد به سمت یک فرایند تصمیم گیری نگهداری و تعمیرات عمیق و هوشمند هدایت شود[9].

پیش بینی ها به عنوان یک ویژگی اضافه بر امكانات تشخیص عیب نمایش داده می شوند.آنها سلامت و بهبودی جاری یک سیستم را ارزیابی می كنند و میزان زمان از باقیمانده عمر تجهیز را پیش بینی می كنند.پیش بینی ها برای بهبود امنیت ، برنامه ریزی ماموریتهای موفق ، نگهداری های برنامه ریزی شده  و كاهش هزینه های نگهداری و زمان بیكاری حیاتی هستند .تكنیكهای نگهداری مبتنی بر شرط یک ارزیابی از شرایط سیستم بر اساس داده های جمع آوری شده از سیستم با مشاهده مستمر را فراهم می كنند[7].

هدف مشخص كردن زودتر برنامه نگهداری مورد نیاز برای هر خرابی پیش بینی شده است.بنابراین استراتژی های نگهداری برای كمینه كردن هزینه با بهبود ایمنی عملیات و تعداد خرابی های سیستم در حال كار كمك می كند.

¹Historical Data

1-4- وضعیت تعمیرات پیش گویانه در کشور

چند سالی می شود كه ابزارهای پایش وضعیت در كشور رونق خوبی پیدا كرده است و شركتهای تخصصی نیز در این زمینه ارائه دهنده ابزار CBM و آموزشهای وابسته به آن هستند.

حال برخی به صورت تخصصی فقط یک ابزار و تخصص كشف عیوب احتمالی را پیش برده اند و برخی از شركتها تمامی ابزارها را كار می كنند.اما در اكثر كارخانجات بزرگ و استراتژیک كشور رویكرد پیاده سازی سیستم مدیریت نگهداری و تعمیرات پیشگویانه و استفاده از ابزارهای پایش آن طور كه باید موفقیت آمیز نبوده است و به صورت موردی آن هم بواسطه یک پروژه تحقیقاتی یا خاص كارهایی انجام شده است ولیكن در قالب یک رویكرد پایدار و برنامه ریزی شده پیش نرفته است.با توجه به موارد ذكر شده می توان به برخی علتهای ناكافی بودن و چالشهای صنعتمان در پیاده سازی نت پیشگویانه اشاره نمود.عدم توانایی در محاسبه هزینه نگهداری و تعمیرات ، نبود چشم انداز هزینه ای در پیاده سازی نت پیشگویانه ، دانش كم نسبت به ابزارهای CBM  و نداشتن استراتژی و رویكرد در پیاده سازی PDM و استفاده از ابزارهای CBM  اشاره نمود.همه موارد ذكر شده به همراه نبود یک سیاست مشخص و از قبل تعیین شده در كارخانه ها و موسسات برای نگهداری و تعمیرات باعث شده است كه حتی پژوهش و تحقیقات كافی و مناسبی در صنعت كشورمان پیرامون نگهداری و تعمیرات پیشگویانه انجام نشود و كمبود پیشرفت و حركت در این زمینه به شدت احساس شود.

گرچه در سالهای اخیر در برخی سازمانها و شركتهای نفتی برنامه ریزی و نگرشهایی برای نگهداری و تعمیرات پیشگویانه مد نظر قرار گرفته اما در بیشتر مواقع به صورت مقطعی و گسسته بوده و هیچ یک از این تفكرات باعث ایجاد برنامه مدون ، مشخص و از قبل تعیین شده ای برای نگهداری و تعمیرات پیشگویانه در صنایع مختلف كشورمان نشده است.البته مواردی مانند شرایط كنونی صنعت و كاهش بودجه و مشكلات مالی سازمانها به همراه كمبود نیروی انسانی متخصص در این زمینه و آموزش آنها از جمله موارد مهمی است كه مانع اجرا و پیاده سازی نگهداری و تعمیرات پیشگویانه می گردد.

استقرار و اجرای منظم برنامه پایش وضعیت تجهیزات (بررسی شرایط تجهیزات) یکی از نیازهای اساسی برای سیستم نگهداری تعمیرات پیشگیرانه است.وضعیت یک ماشین می تواند در حالت خاموش یا در حال کار تشخیص داده شود.عموما نتایج مفید برای تشخیص عیب یک ماشین خاموش تنها زمانی حاصل می شود که ماشین کلا باز شده باشد و تمامی اجزا آن به منظور بازرسی از لحاظ سایش¹، خوردگی² ، خستگی³ و فرسودگی⁴در دسترس باشند. این کار یک فرایند بسیار پر هزینه است که بخاطر هزینه های مرتبط با آن، تنها در زمینه های خاص مانند صنعت هوانوردی بکار برده می شود. تشخیص عیب روی یک ماشین خاموش علی رغم هزینه بالا نمی تواند آسیب یا تاثیر آسیب دیدگی ناشی از اثرات عملیاتی مثل سرعت، دما، طراحی نامناسب و بارگذاری را آشکار سازد. در ایران از حدود 10 سال قبل با بکارگیری آنالیز ارتعاشات به عنوان یکی از روش ها، پایش وضعیت شروع گردیده که در صنایع نفت ، گاز و پتروشیمی بسیار مورد توجه قرار گرفته است[7].

حال با روشها و تكنیكهای مختلف داده كاوی می توان نتایج و داده های هر یک از این روشها را بررسی كرد و با شناسایی الگوها و رفتارهای تجهیزات و دستگاه ها برنامه زمانبندی برای تعمیرات و نگهداری آنها ارائه نمود.با بررسی الگوها و قوانین استخراج شده می توان دو مورد احتمال وقوع خرابی و برآورد زمان خرابی را انجام داد و تیم نگهداری را برای واكنش مناسب آماده نمود.

¹ Friction

² Corrosion

³ Fatigue

⁴ Seediness

1-5-چالشهای پروژه

به منظور راه اندازی و پیاده سازی CBM ممکن است با برخی چالشها و مشکلات روبرو باشیم که به آنها اشاره می شود.

دقت و دسترسی کامل به داده ها

نکته اول در راه اندازی CBM بدست آوردن داده مورد نیاز و داده وضعیت تجهیزات است.بدست آوردن داده دقیق و صحیح و یکسان بسیار مهم و حیاتی است.داده های نادرست و کم دقت و غیر یکسان اساس پیش بینی و طراحی مدل را خراب می کند.بنابراین این مورد حیاتی است که با طراحی مکانیزمی مناسب از بدست آوردن داده مطمئن و دقیق اطمینان حاصل شود[10].

مستند سازی وثبت اطلاعات

یکی دیگر از موراد مهم و چالش برانگیز در زمینه CBM نگهداری و ثبت انواع داده ها و اطلاعات مورد نیاز راجع به سابقه تعمیر و خرابی تجهیزات و ماشین آلات است.نرم افزار CMMS ¹می تواند  با ثبت انواع اطلاعات مهم و حیاتی راجع به انجام انواع عملیات تعمیر و خرابی و همچنین نگهداری اطلاعات ساعت توقف و کارکرد تجهیزات و سایر داده های مورد نیاز به طراحی و استقرار بهتر CBM   کمک شایانی نماید[10].

1-6-معرفی شرکت بهره برداری نفت و گاز گچساران

شرکت بهره‌برداری نفت و گاز گچساران، شرکت نفت و گاز ایرانی است و یکی از شرکت‌های فرعی تابع شرکت ملی مناطق نفت‌خیز جنوب می باشد، که با تولید متوسط ۷۴۰ هزار بشکه نفت در روز، سهم عمده‌ای در تامین درآمدهای اقتصادی ایران دارد.اداره مرکزی این شرکت از حیث جغرافیایی در شهر گچساران، استان کهگیلویه و بویراحمد واقع شده، ولی تاسیسات شرکت در چهار استان خوزستان، بوشهر، کهگیلویه و بویراحمد و فارس قرار دارد.

¹

این شرکت وظیفه استخراج و بهره‌برداری از ۱۸ میدان نفتی را بر عهده دارد، که بخش اعظم آن، مربوط به میدان نفتی گچساران است، که به‌عنوان یکی از بزرگترین میادین نفتی جهان شناخته می شود.

1-7-مفاهیم نگهداری و تعمیرات

تعمیرات

به مجموعه فعالیتهایی که بر روی یک سیستم دچار خرابی و یا از کار افتادگی، انجام می گردد تا آن سیستم را به حالت آماده و قابل ب وبلاگ مهرداد آقاجانی، مشاور و روانشناس...