Paperi- ja selluteollisuuden käyttövarmuuden mittarit Raportti RIS B005 Tampere, 15.9.1999
AUTOMAATIO 1(22) Raportin nimi Paperi- ja selluteollisuuden käyttövarmuuden mittarit Toimeksiantaja/rahoittaja ja tilaus Ahlstrom Machinery Oy Projekti Tuotantolinjan käyttövarmuuden kokonaismalli Laatija(t) A Työraportti B Julkinen raportti x C Luottamuksellinen raportti Raportin numero RIS B005 Suoritteen numero V7SU00800 Sivujen/liitesivujen lkm Helena Kortelainen 22 s./3liitettä Avainsanat Käyttövarmuus, käytettävyys Tiivistelmä Käyttövarmuudella tarkoitetaan kohteen ja sen kunnossapito-organisaation kykyä suorittaa vaadittu toiminto määräoloissa vaaditulla ajan hetkellä tai aikavälillä kun ulkoiset toiminnon edellytykset ovat olemassa. Käyttövarmuuden mittari on käytettävyys, jolle luotettavuusalan standardeissa ja kirjallisuudessa esitetään lukuisia määritelmiä ja laskentakaavoja. Käytettävyyden määritelmiä ei voida sellaisenaan käyttää paperin ja selluntuotannon käytettävyyden mittarina, koska prosessiteollisuuden moninaisia käyttökeskeytysten syitä ei ole yksiselitteisesti huomioitu. Käytettävyyden seurannan ja ohjaamisen tueksi valittavat mittarit on sovellettava teollisuudenalan ominaispiirteitä vastaaviksi. Prosessiteollisuuden käytettävyyden mittareissa on otettava kantaa erityisesti prosessihäiriöistä ja tuotannon seisokeista johtuviin keskeytyksiin sekä huomioitava ehkäisevän kunnossapidon merkitys. Käytettävyyden mittareita tarvitaan niin uuden laitoksen suunnittelussa kuin käyvän laitoksen toiminnan tehostamiseen tähtäävien toimenpiteiden valinnassa. Mittareiden yksityiskohtainen määrittely on tärkeää erityisesti, kun verrataan eri laitetoimittajien tai eri laitoksien käytettävyysarvoja toisiinsa. Sovellettavien mittareiden on oltava yksiselitteisiä, jotta kaikki osapuolet ymmärtävät mittarin perusteet samalla tavalla. Allekirjoitukset Tampereella..1999 Perttu Heino Helena Kortelainen Janne Sarsama Tutkimuspäällikkö Erikoistutkija Tarkastanut Jakelu: VTT Automaatio Muu jakelu VTT Automaatio Riskienhallinta PL 1306 33101 Tampere Puh.vaihde: (03) 316 3111 Faksi: (03) 316 3499 Sähköposti:.@vtt.fi WWW: www.vtt.fi/aut/rm 1
Alkusanat Tämä raportti liittyy 'Tuotantolinjan käyttövarmuuden kokonaismalli' - projektiin, joka toteutetaan Tekesin Käyttövarmuus Kilpailutekijänä (KÄKI) Teknologiaohjelmassa. Projektiin osallistuvat VTT Automaation lisäksi Ahlstrom Machinery Oy, Valmet Oyj, UPM Kymmene Oyj Kajaanin ja Kaukaan tehtaat, Metsä-Serla Savon Sellu Oy sekä ABB Industry Oy Pulp&Paper. Projektin johtajana toimii Ahlstrom Machinery Oy. Raportissa tarkastellaan standardeissa esitettyjä käyttövarmuuden mittareita, määritelmiä ja käytettävyyden laskentaa ja sovelletaan niitä paperi- ja selluteollisuuden käytettävyyden laskentaan. Tekijä kiittää VTT Automaation projektiryhmän puolesta Ahstrom Machinery Oy:tä kohdassa Sellutehtaan osaprosessien katkot ja seisokit käytetyn materiaalin toimittamisesta ja Valmet Oyj:tä kohdassa Paperitehtaan katkot ja seisokit käytetyn lähdekirjallisuuden toimittamisesta. Lisäksi tekijä kiittää DI Pasi Ristimäkeä ja FM Jukka Salmikuukkaa sekä raportin tarkastajana toiminutta DI Janne Sarsamaa kommenteista. Tampereella syyskuussa 1999, Helena Kortelainen 2
Sisällysluettelo 1 Johdanto... 4 2 Tavoite... 4 3 Käyttövarmuuden osatekijät... 4 3.1 Vaadittu toiminto ja vika... 5 3.2 Toimintavarmuus... 5 3.2.1 Vikataajuus... 6 3.3 Kunnossapidettävyys... 6 3.4 Kunnossapitovarmuus... 6 4 Käyttövarmuuden mittarit... 7 4.1 Käytettävyys ja epäkäytettävyys... 7 4.2 Käytettävyys IEC-standardin valossa... 7 4.2.1 Vikaantumiseen liittyvät aikakäsitteet... 7 4.2.2 Korjausaikaan liittyviä käsitteitä... 8 4.3 Keskimääräinen ja asymptoottinen käytettävyys... 8 4.4 Muita käytettävyyden määritelmiä... 9 4.4.1 RAC, Reliability Analysis Center... 9 4.4.2 Prosessiteollisuuden standardi... 10 4.5 Sellu- ja paperiteollisuudessa sovelletut hyötysuhteen määrittelyt... 10 4.6 Taloudellinen näkökulma käyttövarmuuden mittareihin... 11 4.7 Käytettävyyden laskentayhtälöiden yhteenveto... 11 4.8 Vian määrittelyyn liittyviä ongelmia... 12 5 Sellun ja paperin tuotannon keskeytyminen... 13 5.1 Tuotannon keskeytymisen syitä... 13 5.2 Osajärjestelmän vaikutus tuotantojärjestelmän käytettävyyteen... 14 5.2.1 Laitteiden ja osajärjestelmien käytettävyyden vaikutus järjestelmän käytettävyyteen... 14 5.2.2 Sellutehtaan osaprosessien katkot ja seisokit... 15 5.2.3 Paperitehtaan katkot ja seisokit... 16 6 Paperin ja selluntuotannon käytettävyyden mittarit... 16 6.1 Käyttövarmuustiedon hyödyntäminen... 18 6.2 Aikahyötysuhde on kokonaiskäytettävyys... 18 6.3 Teknisen järjestelmän käytettävyyteen eivät vaikututa tuotannon seisokit... 19 6.4 Käytettävyyttä voidaan suunnitella... 19 6.5 Käytettävyyden mittarit suunnittelussa ja laitehankinnoissa... 20 7 Yhteenveto... 20 8 Kirjallisuusviitteet... 21 LIITTEET 1 Käytettyjä termejä ja lyhenteitä 2 Paperikoneen hyötysuhde 3 Esimerkki paperikoneen käytettävyyden laskennasta 3
1 Johdanto Käyttövarmuudella tarkoitetaan kohteen ja sen kunnossapito-organisaation kykyä suorittaa vaadittu toiminto määräoloissa vaaditulla ajan hetkellä tai aikavälillä kun ulkoiset toiminnon edellytykset ovat olemassa. Käyttövarmuuden mittari on käytettävyys. Käytettävyyden laskemiseksi on kirjallisuudessa esitetty lukuisia yhtälöitä ja mittarin lukuarvo riippuu aina käytetystä laskentatavasta. Jotta esim. eri tehtailla olevien laitteiden käytettävyyksiä tai eri laitevalmistajien ilmoittamia käytettävyysarvoja voitaisiin verrata toisiinsa, on oltava käytössä yhteinen käyttövarmuuden mittaristo. Käyttövarmuus on noussut kilpailutekijäksi. Tämä edellyttää käyttövarmuuden mittaamisen lisäksi tulosten hyödyntämistä toiminnan suunnittelun ja kehittämisen tukena. Esimerkki tästä ovat käyttövarmuustakuut, joissa laitteen valmistaja ja ostaja yhdessä sopivat toimitettavalta laitteelta tai järjestelmältä vaadittavasta käytettävyystasosta. Käyttövarmuuden systemaattinen seuranta sovittujen mittareiden avulla tarjoaa myös toiminnassa olevalle laitokselle työkalun, jonka avulla tuotantojärjestelmän ja sen toimintaan vaikuttavien tekijöiden vaikutuksia voidaan analysoida ja korjaustoimenpiteitä kohdistaa oikein. 2 Tavoite Raportin tavoitteena on selventää käyttövarmuuden käsitteitä ja käyttövarmuuden tunnuslukujen laskentaa sekä määritellä ne mittarit, jotka parhaiten soveltuvat käytettävyyden laskemiseen erityisesti paperi- ja selluteollisuudessa. 3 Käyttövarmuuden osatekijät Käyttövarmuudella tarkoitetaan kohteen ja sen kunnossapito-organisaation kykyä suorittaa vaadittu toiminto määräoloissa vaaditulla ajan hetkellä tai aikavälillä. Nämä kaikki yhdessä muodostavat kohteen luotettavuuden (SFS-IEC 50(191) 1996). KÄYTETTÄVYYS LUOTETTAVUUS TOIMINTAVARMUUS KUNNOSSAPIDETTÄVYYS KUNNOSSAPITOVARMUUS Kuva 1. Luotettavuuden osatekijät (SFS-IEC 50(191) 1996). Luotettavuus on yleiskäsite, jota käytetään kuvaamaan käyttövarmuutta ja siihen läheisesti liittyviä ominaisuuksia, kun ei tarkoiteta mitään ominaisuutta erityisesti. 4
Toimintavarmuudella tarkoitetaan standardissa kohteen 1 kykyä suorittaa vaadittu toiminto määräoloissa ja vaaditun ajan kun ulkoiset edellytykset toiminnon suorittamiselle ovat olemassa. Kunnossapidettävyydellä tarkoitetaan kohteen kykyä pysyä toimintakunnossa tai olla palautettavissa toimintakuntoon, kun kunnossapito suoritetaan määräoloissa käyttäen määrämenetelmiä, -välineitä ja -henkilöstöä. Kunnossapitovarmuus on kunnossapitoorganisaation kyky tarvittaessa järjestää kunnossapitovälineet, -tarvikkeet ja henkilöt kohteen kunnossapitoa varten (Sarsama 1997). 3.1 Vaadittu toiminto ja vika Käyttövarmuuteen olennaisesti liittyvä termi on myös vika, joka määritellään standardin (SFS-IEC 50(191) 1996) mukaan kohteen tilaksi, jolloin kohde on kykenemätön suorittamaan vaaditun toiminnon. Viaksi ei kuitenkaan lasketa tilaa, jolloin kohde ei voi suorittaa toimintoa ehkäisevän kunnossapidon tai muun ennalta suunnitellun toiminnon aikana tai välttämättömien ulkoisten edellytysten puutteen takia. Vikaantumisella tarkoitetaan tapahtumaa, jonka tuloksena kohde menettää kykynsä suorittaa vaadittua toimintaa. Vikaantumisen jälkeen kohteessa on vika. Vaadittu toiminto on toiminto tai toiminnot, joita pidetään välttämättömänä kohteen käytön kannalta (SFS-IEC 50(191) 1996). Esimerkiksi pumpun vaaditut toiminnot voivat olla: nesteen pumppaaminen nesteen sekoittaminen nesteen pitäminen pumpun sisällä ulkopuolisten väliaineiden, kuten poksivesien pitäminen pumpun ulkopuolella. Monimutkaisella kohteella voi olla lukuisia vaadittuja toimintoja, joista usein vain osa tunnistetaan. Rausand & Øien (1996) ovat esittäneet toimintojen yleisen luokituksen, jonka tarkoituksena on helpottaa vaaditun toiminnon tunnistamista. Toimintojen yleistä luokittelua on käsitelty myös viitteessä Rosqvist T. & al. (1997). 3.2 Toimintavarmuus Toimintavarmuuden (reliability performance) mittana voidaan pitää toimintatodennäköisyyttä, jolla tarkoitetaan todennäköisyyttä sille, että kohde pystyy suorittamaan halutun toiminnon vaaditulla aikavälillä määräoloissa. Laitteen toimintavarmuuteen liittyvät mm. seuraavat ominaisuudet (Lyytikäinen 1996): laite on suunniteltu oikeaan käyttöympäristöön laite on yksinkertainen laitteen komponentit ovat luotettavia valmistusprosessin laadunhallinta ja valvonta ennakkohuolto hyvin suunniteltu ja sitä noudatetaan käyttäjä riittävän hyvin perehtynyt laitteen hallintaan Toimintavarmuuden mittareita ovat standardin SFS-IEC50(191) (1996) ovat toimintatodennäköisyyden lisäksi esim. vikaantuvuus, vikaantumisaika (MTTF) ja toiminta- 1 Kohde voi olla tuotantolinja, sen osa, laite tai yksittäinen komponentti. 5
aika vikaantumisvälillä (MTBF) sekä yleisti käytetyt mittarit, kuten vikataajuus ja vikojen määrä aikajaksolla. 3.2.1 Vikataajuus Vikataajuus havainnollistaa komponentin tai laitteen luotettavuuden kehitystä. Järjestelmän vikataajuus noudattaa usein ns. kylpyammekäyrää, jonka mukaisesti järjestelmän vikataajuus pienenee ensin ajan funktiona käyttöönottohetkestä ja saavuttaa vakioarvon. Järjestelmän ikääntyessä vikataajuus alkaa uudelleen kasvaa. Vikataajuusfunktio kuvaa vioittumistodennäköisyyttä aikayksikköä kohden. Populaatiotasolla vikataajuus tietyllä aikavälillä on vioittuneiden laitteiden määrän suhde niiden laitteiden määrään, jotka olivat kunnossa alkuhetkellä. (Lyytikäinen 1987) 3.3 Kunnossapidettävyys Kunnossapidettävyys kuvaa vioittuneen laitteen ominaisuutta olla palautettavissa toimintakuntoon kunnossapidon toimenpiteiden ansiosta. Kunnossapidettävyyteen liittyviä laitteen teknisiä ominaisuuksia ovat mm. (Lyytikäinen 1996): laite helppopääsyinen ja helppo käsitellä testaus ja diagnosointi helppoa korjaus ja huolto vakiotyökaluilla standardiosat, keskenään vaihdettavia kalibroinnin tarve vähäinen ennakoivan huollon tarve pieni. Kunnossapidettävyyden mittareita ovat standardin SFS-IEC50(191) (1996) mukaan mm. korjausaika (MRT), toipumisaika (MTTR) ja keskimääräiset kunnossapitotunnit sekä yleisti käytetyt mittarit, kuten vian havaitsemisaika/-viive, henkilöiden lukumäärä/toimenpide ja työtunnit/käyttötunnit. 3.4 Kunnossapitovarmuus Kunnossapitovarmuus kuvaa kunnossapito-organisaation kykyä palauttaa vioittunut laite takaisen toimintakuntoon. Kunnossapitovarmuuteen vaikuttavia tekijöitä ovat mm. (Lyytikäinen 1996): varaosia on riittävästi ja ne ovat nopeasti saatavilla asianmukaiset välineet ja työtilat asiantunteva ja riittävästi koulutettu henkilöstö dokumentit saatavilla ja ajan tasalla Kunnossapitovarmuuden mittareita ovat standardin SFS-IEC 50(191) (1996) ovat mm. korjauksen odotusaika (MWT), hallinnollinen viive (MAD) ja logistinen viive (MLD). Kunnossapitovarmuutta kuvaava suure on myös varaosien puuteriski. 6
4 Käyttövarmuuden mittarit Tuotantojärjestelmän tai yksittäisen laitteen käyttövarmuutta kuvaavia mittareita on lukuisia. IEC 50(191)-standardissa vuodelta 1996 määritellään yli 30 mittaria, joista osa on mainittu edellisessä luvussa toimintavarmuuden, kunnossapidettävyyden ja kunnossapitovarmuuden kohdalla. Muita tärkeitä mittareita ovat keskimääräinen toimintakelpoisuusaika (Mean Up Time, MUT) ja toimintakelvottomuusaika (Mean Down Time, MDT). Toimintakelpoisuusaika on yleensä pidempi kuin tuotantoaika, koska kohde voi olla toimintakelpoinen, mutta sen toimintaa ei tarvita ts. tuotantoa ei synny. Toimintakelpoisuusaikaa havainnollistetaan myöhemmin taulukossa 5 ja liitteen 3 esimerkissä. Käytettävyyttä käyttövarmuuden tärkeintä mittaria käsitellään yksityiskohtaisemmin seuraavissa luvuissa. 4.1 Käytettävyys ja epäkäytettävyys Käytettävyys on todennäköisyys sille, että kohde kykenee suorittamaan vaaditun toiminnon määräoloissa vaaditulla ajan hetkellä, kun tarvittavat ulkoiset edellytykset ovat olemassa (SFS-IEC50(191) 1996). Käytettävyys voidaan yleisesti ilmaista toteutuneen (T op ) ja suunnitellun toiminta-ajan (T pl ) suhteena: Top A = (1) T pl Käytettävyys vaihtelee ajan funktiona: hetkellisestä käytettävyydestä käytetään symbolia A(t). Koska käytettävyys on todennäköisyys, voidaan epäkäytettävyys esittää yksinkertaisesti käytettävyyden komplementtina: U = 1 A (2) Hetkellisestä epäkäytettävyydestä käytetään symbolia U(t). Käyttövarmuuden laskeminen on yhtälön (1) näennäisestä yksinkertaisuudesta huolimatta sangen monimutkaista ja siihen liittyviä laskentakaavoja ja määritelmiä on esitetty useissa standardeissa ja muissa kirjallisissa lähteissä. Sovellutusten kannalta tärkeintä on määritellä yksityiskohtaisesti ne syyt, joiden katsotaan alentavan käytettävyyttä sekä ne perusteet, joilla suunniteltu toiminta-aika määrätään. 4.2 Käytettävyys IEC-standardin valossa 4.2.1 Vikaantumiseen liittyvät aikakäsitteet Kuvassa 2 havainnollistetaan joitain korjattavan järjestelmän käytettävyyden laskentaan liittyviä aikakäsitteitä. Korjattava järjestelmä korjataan sen vikaantuessa, ei-korjattava 7
järjestelmä vaihdetaan uuteen. Esimerkkinä edellisestä olkoon auto ja jälkimmäisestä hehkulamppu. Vika! Vikaantumisväli, TBF Vika! Kohde toimintakelpoinen (upstate) TTF TTF TTF TTR TTR TTR Kohde toimintakelvoton (downstate) Kuva 2. Käyttövarmuuteen liittyviä vikaantumisaikojen määrittelyjä korjattavalle järjestelmälle (IEC 50(191) 1996). Vikaantumisväli TBF (Time Between Failures) on kahden perättäisen vikaantumisen välinen aika, Toipumisaika TTR (Time To Recovery tai Restoration), ja Vikaantumisaika TTF (Time To Failure) on kohteen toiminta-aika vikaantumisvälillä. Vastaavat odotusarvot ovat MTBF, MTTR ja MTTF. Keskimääräinen vikaantumisväli tarkoittaa jatkuvasti toimivan, korjattavan järjestelmän kahden perättäisen vikaantumisen välistä keskimääräistä ajanjaksoa. Korjausaika lasketaan tällöin mukaan vikavälille (SFS-IEC 50(191) 1996, IEC/TC56 1996). MTBF= MTTF + MTTR (3) 4.2.2 Korjausaikaan liittyviä käsitteitä Keskimääräisellä toipumisajalla (MTTR) tarkoitetaan ajanjaksoa, jolloin kohde on toimintakelvoton vikaantumisen vuoksi (IEC 50(191) 1996). Toipumisaikaan lasketaan aktiivisen korjausajan lisäksi myös vian havaitsemisviive, hallinnolliset, logistiset ja tekniset viiveet. Toipumisaikaan vaikuttavia tekijöitä ovat tarkastelleet lähemmin Konola & Mäki (1999). Tyypillisiä teknisen viiveen aiheuttajia ovat prosessin alasajo tai putkilinjan tyhjentäminen ennen korjauksen aloittamista. Paperikoneella päänvienti on luokiteltavissa tekniseksi viiveeksi, joka sisältyy toipumisaikaan, muttei aktiiviseen korjausaikaan. Varsinainen korjausaika muodostaa siis vain osan toimintakelpoisuuden palauttamiseen tarvittavasta ajasta. Seisokin havaittu kesto vastaa käytännössä standardin SFS-IEC 50(191) (1996) mukaisesti määriteltyä toipumisaikaa. 4.3 Keskimääräinen ja asymptoottinen käytettävyys Käytettävyys on järjestelmän toiminta-aikojen ja tarkastelujakson pituuden suhde ja se voidaan laskea yhtälöstä. Korjattavan kohteen keskimääräinen käytettävyys voidaan laskea yhtälöllä (4), kun samanlaisia kohteita on n kappaletta 8
A( t 1,.t 2 ) = n i= 1 ( up times ) ( t 2 t 1 )n i (4) jossa (up times) i n kohteen i havaittujen toimintakelpoisuusaikojen summa aikavälillä (t 1,t 2 ) kohteiden lukumäärä Asymptoottinen käytettävyys on käytettävyyden lukuarvo, jota lyhyellä aikavälillä vaihteleva käytettävyys lähestyy tarkasteluajan kasvaessa äärettömän pitkäksi. Mikäli kohteen keskimääräinen vikataajuus ja toipumisaika ovat vakioita, ja kohde on jatkuvasti toiminnassa, asymptoottinen käytettävyys voidaan laskea yhtälöllä (5), joka on ehkä tunnetuin käytettävyyden määritelmä. A = MTTF MTTF + MTTR (5) Usein laitteet eivät kuitenkaan ole jatkuvasti toiminnassa, vaan toiminta keskeytyy eri syistä, esim. ehkäisevän kunnossapidon vuoksi. Tällöin keskimääräinen toimintakelpoisuusaika on pienempi kuin keskimääräinen vikaantumisaika ts. MUT<MTTF, ja asymptoottinen käytettävyys lasketaan yhtälöllä (6) A = MUT MUT + MTTR (6) 4.4 Muita käytettävyyden määritelmiä 4.4.1 RAC, Reliability Analysis Center Amerikkalainen MIL-standardeihin perustuva Reliability Toolkit määrittelee lukuisia käytettävyyden laskentakaavoja, joista toiminnallinen käytettävyys ottaa huomioon käytettävyyttä alentavana tekijänä myös käytön keskeyttävän ehkäisevän kunnossapidon (Reliablity toolkit, p.12). Toiminnallinen käytettävyys A o lasketaan yhtälöllä (7) MTBM A = o MTBM + MDT (7) jossa MTBM MDT keskimääräinen kunnossapitoväli, ja keskimääräinen toimintakelvottomuusaika. Keskimääräistä toimintakelvottomuusaikaa MDT laskettaessa huomioidaan siis sekä korjaavien että ehkäisevien kunnossapitotoimien vaatimat ajat sekä normaalissa toiminnassa aiheutuvat erilaiset viiveajat, kuten varaosien toimitusviiveet tai hallinnolliset viiveet. Keskimääräinen kunnossapitoväli MTBM lasketaan toiminnan keskeyttävän ehkäisevän ja korjaavan kunnossapidon taajuudesta. 9
Reliablity Toolkit ei mainitse käytöstä johtuvia viiveaikoja. Prosessiteollisuuden laitteiden kohdalla nämä voivat kuitenkin olla huomattavan pitkiä. SFS-IEC 50(191) (1996) sisällyttää MDT-käsitteeseen myös tekniset viiveet, jotka liittyvät kunnossapitotoimen suorittamiseen. 4.4.2 Prosessiteollisuuden standardi Suomalainen prosessiteollisuuden standardi-ehdotus määrittelee käytettävyyden (PSK 6201 EHD 1994) yhtälöllä (8) T DT A = (8) T jossa T DT tarkastelujakson pituus, ja tarkastelujakson seisokkiaika (Down Time) Termille DT, Down Time on olemassa erilaisia tulkintoja. Standardin SFS-IEC 50(191) (1996) mukaisesti toimintakelvottomuusaikaan lasketaan vioista tai ehkäisevästä kunnossapidosta johtuvan toimintakyvyttömyysajan lisäksi ulkoisista syistä johtuva toimintakyvyttömyysaika. Tällainen ulkoinen syy voi olla esim. energian tai raaka-aineen puute, jotka eivät IEC:n suosittaman käytettävyyden määritelmän mukaisesti vaikuta käytettävyyteen. PSK 6201 puolestaan määrittelee seisokkiajan (DT) ajanjaksoksi, jolloin järjestelmä ei ole tuotannossa. Tällöin käytettävyyttä alentavat kaikki seisokit syystä riippumatta. 4.5 Sellu- ja paperiteollisuudessa sovelletut hyötysuhteen määrittelyt Sellu- ja paperitehtailla lasketaan useita erilaisia hyötysuhteita, jotka liittyvät läheisesti käytettävyyteen. Esimerkki paperitehtaan hyötysuhteiden määrittelyistä on esitetty liitteessä 2. Paperikoneen aikahyötysuhde, jossa verrataan tuotantoaikaa (ts. aikaa, jolloin rata on päällä rullaimella) käytettävissä olevaan maksimaaliseen tuotantoaikaan, kuvaa hyvin myös järjestelmätason eli paperikoneen käytettävyyttä. Aikahyötysuhde lasketaan yhtälöllä (Merkblatt II/2/81, 1981): Aikahyötys uhde = 100%* Tuotantoaika T Maks.käytössä oleva tuotantoaika T TU MT (9) Maksimaalinen, käytettävissä oleva tuotantoaika on kalenteriaika, josta vähennetään eikäytettävissä oleva aika. Ei-käytettävissä olevaa aikaa ovat työehtosopimusten mukaiset vapaapäivät, tuotannonrajoitusseisokit, lakot, ulkopuolisesta tilaus-, raaka-aine- tai energiapulasta johtuvat seisokit, koneen uusinnasta tai korjauksesta johtuvat yli 48 tuntia kestävät seisokit sekä luonnonmullistuksista tai onnettomuuksista johtuvat yli 48 tuntia kestävät seisokit. Sellutehtaalla aikahyötysuhde voidaan määritellä vastaavalla tavalla. Yrityskohtaiset erot maksimaalisen käytössä olevan tuotantoajan laskennassa ovat kuitenkin suuria. 10
Maksimaalisesta käytettävyysajasta vähennetään joissain yrityksissä myös suunnitellut seisokit (Piilonen 1982). 4.6 Taloudellinen näkökulma käyttövarmuuden mittareihin Tuotantojärjestelmään sitoutunut pääoma ja kiinteät kustannukset aiheuttavat jatkuvia kustannuksia laitoksen toiminnasta riippumatta. Laitoksen kannattavuuden näkökulmasta katsottuna vikaantumisen tai muun häiriön aiheuttaman suunnittelemattoman ja suunnitellun seisokin kustannusvaikutus on lähes sama, koska seisokkien vuoksi menetetyn tuotannon arvo aikayksikössä on huomattavan suuri verrattuna kunnossapitokustannuksiin. Kustannusperusteisesti ajatellen käytettävyyden laskenta pitäisi perustaa kalenteriaikaan (Järviö 1998). 4.7 Käytettävyyden laskentayhtälöiden yhteenveto Luotettavuuden ja käyttövarmuuden standardeissa ja oppikirjoissa esitetyt käytettävyyden määritelmät ja laskennan pohjana olevat suureet poikkeavat toisistaan. Samastakin aineistosta lasketut käytettävyysarvot vaihtelevat siten melkoisesti. Liitteessä 3 on esitetty laskentaesimerkki, jossa edellisissä luvuissa esitettyjä käytettävyyden laskentakaavoja on sovellettu paperikoneen toimintaympäristössä kuvitteelliselle tiedolle. Tulokset ja on esitetty taulukossa 1. Taulukko 1. Käytettävyyden laskentayhtälöiden vertailua. Käytettävyyden lukuarvot on laskettu liitteessä 3 esitetyistä tiedoista. Lähde, nimi IEC Keskimääräinen käytettävyys IEC Asymptoottinen käytettävyys IEC Asymptoottinen käytettävyys RAC, Toiminnallinen käytettävyys PSK- standardi (ehdotus) Käytettävyys Yhtälö Käytettävyys % Huomatus 4 92,77 - kohteen toiminta voi keskeytyä eri syistä - kaikki toimintakelpoisuusaikaa vähentävät tekijät alentavat käytettävyyttä 5 97,56 - kohde jatkuvasti toiminnassa - vain viat alentavat käytettävyyttä 6 93,16 - kohteen toiminta ei ole jatkuvaa, vaan se keskeytyy esim.ehkäisevän kunnossapidon vuoksi - vain viat alentavat käytettävyyttä 7 95,10 - kohteen toiminta keskeytyy vain vikojen ja kunnossapidon vuoksi - viat ja ehkäisevä kunnossapito alentavat käytettävyyttä 8 80,00 - kohde jatkuvasti toiminnassa - kaikki seisokkiaikaa (DT) aiheuttavat tekijät alentavat käytettävyyttä Aikahyötysuhde 9 91,70 - kohteen toiminta voi keskeytyä eri syistä - kaikki tuotantoajan menetystä aiheuttavat tekijät alentavat käytettävyyttä Taloudellinen näkökulma 80,00 - toteutunut toiminta-aika on tuotantoaika ja kaikki tuotantoajan menetystä aiheuttavat tekijät alentavat käytettävyyttä - suunniteltu toiminta-aika on kalenteriaika 11
Taulukossa 1 esitetyt yhtälöt suhtautuvat varsin eri tavoin käyttökeskeytyksiin. Osa käytettävyyden laskemiseksi esitetyistä yhtälöistä on johdettu jatkuvasti toimivalle järjestelmälle. Paperi- ja selluteollisuudessa tuotanto pysähtyy lukuisista eri syistä, joten käytettävyyden määrittelyssä on huomioitava eri syistä aiheutuvat seisokit joko suunniteltua tai toteutunutta toiminta-aikaa lyhentävinä tekijöinä. Jatkuvasti toiminnassa olevalle järjestelmälle johdetut käytettävyyden yhtälöt eivät siis sovellu suoraan prosessiteollisuuteen. Suunniteltu toiminta-aika on enintään kalenteriaika, mutta ulkoisten toiminnan edellytysten puute voi lyhentää sitä. Järviön (1998) esittämä taloudellinen näkökulma ei siis tarkkaan ottaen vastaa käytettävyyden määritelmän periaatetta, jonka mukaisesti ulkoisten toiminnan edellytysten puute ei alenna käytettävyyttä. Kalenteriaika tarjoaa kuitenkin yksiselitteisen laskentaperustan, jota voidaan käyttää hyödyksi esim. suunnitteluvaiheessa tai eri vaihtoehtoja vertailtaessa. Keskimääräistä käytettävyyttä ja aikahyötysuhdetta laskettaessa tarkastelujakso voi toisaalta olla lyhytkin. Toteutunut toiminta-aika on vähintään tuotantoaika, jolloin tuotantoa syntyy. Toteutunut toiminta-aika voi olla pidempi, jos käytettävyyttä alentavina tekijöinä pidetään vain teknisten järjestelmien vikoja. 4.8 Vian määrittelyyn liittyviä ongelmia Keskeisessä asemassa käyttövarmuuden tunnusluvuissa on vikaantumisen ajankohta. Käytettävyyden laskentakaavoissa ei oteta huomioon kohteen toimintakunnon asteittaista vähenemistä: vain toiminnon täydellisen keskeytymisen aiheuttavat viat huomioidaan. Toimintakunnon heikentymiselläkin voi olla vakavia seurauksia tuotteen laadun tai tuotantomäärän suhteen. Joidenkin kohteiden, esim. mittalaitteiden vikaantuminen ei aina aiheuta lainkaan tuotannon keskeytymistä, mutta tuotteen laatu laskee merkittävästi. Käytettävyyden laskennalle toimintakunnon asteittain vähentyessä on esitetty kirjallisuudessa laskentamenetelmiä, jotka edellyttävät kuitenkin vikaantumisprosessin parametrien tuntemista (Pham et al., 1997) Teollisuudessa vikoja pyritään ennakoimaan esim. kunnonvalvonnalla tai tarkastuksilla, jolloin vikaantumassa oleva kohde korjataan tai vaihdetaan uuteen suunnitellussa seisokissa ennen kuin kohde menettää kykynsä suorittaa vaadittua toimintoa. Vian määritelmän mukaisesti kohde ei siis tässä tapauksessa vikaannu lainkaan! Kuitenkin kohteen toimintakunnon palauttaminen edellyttää kunnossapitotoimia. Käytännön tarpeisiin vian määrittelyssä olisi lähdettävä liikkeelle kohteen toiminnan sallituista rajoista. Vian varsinainen aiheuttaja - vian syy - ei aina ole yksiselitteisesti määritettävissä. Laitteen toiminnan keskeytyminen tukkeutumisen tai likaantumisen vuoksi voi johtua prosessiolosuhteista, mutta se voi johtua myös huonosta suunnittelusta, pesujen laiminlyömisestä, pinnan kulumisesta jne. Tukkeutuminen voi olla myös seurausta esim. sakeusmittarin vikaantumisesta. Tällaisen, yleensä prosessihäiriöksi luokiteltavan tapauksen vaikutus tuotantolinjan käytettävyyteen riippuu siitä, huomioidaanko tuotannon seisokit käytettävyyden laskennassa ja onko tuotannon keskeytymiseen johtanut syy selvitetty ja allokoitu oikealle kohteelle. 12
Konola ja Salmikuukka (1999) ehdottavat käyttövarmuustakuiden kohdalla, että käytettävyyden laskennassa huomioidaan vain ne viat, jotka voidaan riittävän luotettavasti todentaa. Tällöin kyseeseen tulevat laitteen vaaditun toiminnon pysäyttävät viat. On myös mahdollista määritellä vikaantuminen siten, että laitteen suorituskyvyn laskiessa tietyn rajan alapuolelle, kohteen katsotaan olevan vikaantunut. Kriteerinä voidaan pitää esim. myös tuotteen laadun merkittävää huononemista. 5 Sellun ja paperin tuotannon keskeytyminen 5.1 Tuotannon keskeytymisen syitä Sellu- ja paperitehtailla tuotanto voi keskeytyä suunnitellusti ja suunnittelemattomasti lyhyeksi tai pidemmäksi ajaksi sekä tuotannollisista syistä että teknisten järjestelmien vikaantumisen vuoksi. Tyypillisiä paperi- ja selluteollisuuden tuotannon keskeytymisen syitä on koottu alla olevaan taulukkoon 2. Taulukko 2. Tyypillisiä paperin ja sellun tuotannon keskeytymisen syitä. Tuotannon keskeytymisen Esimerkki keskeytyksen aiheuttajasta syy Ulkoisten toiminnan edellytysten puute Luonnonmullistuksesta tai onnettomuudesta johtuvat seisokit Koneen uusinnasta johtuvat seisokit Suunnitellut kunnossapitoseisokit Suunnitellut tuotannon seisokit Suunnittelemattomat kunnossapidon seisokit ja katkot Suunnittelemattomat tuotannon seisokit ja katkot - TES-seisokit (työvoiman puute) - lakot (työvoiman puute) - käyttöhyödykkeiden puute (sähkö, vesi, höyry, jne.) - tuotannonrajoitukset, tilauspula - raaka-aineiden puute, massapula, rautapula - tulipalo tai muu onnettomuus - ukkonen Käytettävissä/ ei-käytettävissä oleva aika 2 ei-käytettävissä oleva aika ei-käytettävissä oleva aika - korjaus-, täydennys- tai uusintainvestointi ei-käytettävissä oleva aika - suunnitellut kunnossapitoseisokit (muut käytettävissä kuin TES) oleva aika - paperikoneen pesuseisokit, viirojen ja käytettävissä muiden kudosten vaihdot, teränvaihdot oleva aika - teknisten järjestelmien viat ja häiriöt käytettävissä oleva aika - suunnittelemattomat pesut, viirojen ja kudosten vaihdot, tukkeutumien poistot, lajinvaihdot prosessihäiriöistä tms. johtuvat katkot käytettävissä oleva aika 2 Kalenteriajan jako käytettävissä ja ei-käytettävissä olevaan aikaan perustuu Merkblatt II/2/81 (1981) luokitteluun. 13
Suunniteltujen ja suunnittelemattomien seisokkien välinen raja on hyvin epämääräinen: seisokki voidaan tarvittaessa suunnitella alkamaan samana päivänä, jos jonkin laitteen arvioidaan esim. kunnonvalvonnan tuloksien perusteella olevan rikkoutumassa. Tuotannon seisokkien - niin suunniteltujen kuin suunnittelemattomienkin - aikana tehdään kunnossapitotöitä. Vastaavalla tavalla työehtosopimusten mukaisten seisokkien aikana tehdään kunnossapitotöitä. Suunniteltujen seisokkien aikana tehdään yleensä lukuisia kunnossapitotöitä yhtäaikaisesti, jolloin seisokin kesto on lyhyempi kuin seisokin aikana tehtyjen kunnossapitotöiden yhteenlaskettu kesto. Mikäli järjestelmätason käytettävyys lasketaan laitteiden käytettävyyksien perusteella, on yhtäaikaisesti tehtävä työ huomioitava esim. kertoimilla tai järjestelmätason käytettävyyden laskennan on perustuttava järjestelmätasolla kerättyihin tietoihin. 5.2 Osajärjestelmän vaikutus tuotantojärjestelmän käytettävyyteen Yksittäisen laitteen tai jopa osaprosessin vikaantuminen ei aina välttämättä aiheuta vastaavan järjestelmätason toiminnan keskeytymistä. Mikäli käytettävyyden kriteeri on esim. sellun jatkuva tuotanto, ei lyhytaikainen hakkeen syöttöpumpun vikaantuminen laske selluntuotannon käytettävyyttä, vaikkakin vika alentaa itse pumpun käytettävyyttä. Laitteille lasketuista käytettävyyksistä ei siis voida vielä suoraan päätellä tuotantolinjan käytettävyyttä, vaan järjestelmän rakenne on tunnettava ja mallinnettava. Laskelmissa on myös huolehdittava siitä, että järjestelmän toiminnan pysäyttävät tapahtumat huomioidaan vain kerran. Pursio (1999) on käsitellyt diplomityössään tuotantojärjestelmän käytettävyyden laskemista laitetason tiedoista lähtien. 5.2.1 Laitteiden ja osajärjestelmien käytettävyyden vaikutus järjestelmän käytettävyyteen Yksittäisen kohteen - koneen, laitteen tai osajärjestelmän - toiminnan keskeytyminen vian tai muun syyn vuoksi ei aina välttämättä aiheuta koko järjestelmän toiminnan pysähtymistä. Syynä tähän voi olla esimerkiksi: Kohde on kahdennettu. Rinnakkainen kohde alkaa suorittaa vaadittua toimintoa varsinaisen kohteen pysähtyessä. Tyypillinen esimerkki on rinnakkainen suodatin tai pumppu prosessilinjassa. Toisena esimerkkinä olkoon prosessin ohjaus, joka voidaan siirtää tarvittaessa käsisäädölle. Järjestelmässä on varastoja, jolloin yhden laitteen tai osajärjestelmän toiminnan keskeytyminen ei välittömästi heijastu koko järjestelmän toimintaan. Esimerkkinä olkoon sellutehtaan osastojen väliset säiliöt. Järjestelmän toimintaa voidaan pitää yllä vaihtamalla tuotettavaa tuotelajia tai pienentämällä väliaikaisesti tuotantonopeutta. Järjestelmän käytettävyys on siis harvoin suoraan laskettavissa järjestelmään kuuluvien laitteiden käytettävyyksistä. Riippuvuuksien selvittämiseksi tarvitaan riittävän yksityiskohtainen käyttövarmuusmalli jossa luotettavuustekniset rakenteet ja eri 14
laitteiden/vikamuotojen kriittisyys huomioidaan (SFS 5415, 1987). Laskennan pohjana olevan vika-, häiriö- ja seisokkitiedon tulee olla luokiteltua (Konola & Mäki, 1999). 5.2.2 Sellutehtaan osaprosessien katkot ja seisokit Tuotantokatko on sellun valmistuksen osaprosessin sisäinen toimintahäiriö, joka viiveiden, säiliövarantojen tai muun prosessikytkentäsyyn vuoksi ei aiheuta tuotantokatkoa tai seisokkia muille osaprosesseille. Seisokki on osaprosessin laitteiden pysähtyminen tai pysäyttäminen, joka aiheuttaa tuotantokatkon tai seisokin myös muille osaprosesseille. On sopimusasia, miten suunnitellussa seisokissa seisokin alkamis- ja päättymisajankohta määritetään. Taulukko 3. Sellutehtaan katkojen ja seisokkeihin määrittely osaprosesseittain (Ahlstrom Machinery 1998). Osaprosessi Tuotantokatko Seisokki Erityistä Kuorinta ja haketus Keitto puun syöttö rumpuun seis, hakkurin syöttö seis Kuorintarumpu seis, hakkuri seis hakkeen syöttö keittoon seis Pesu massan syöttö pesuun seis pesuri ei pyöri Ruskean massan lajittelu / jälkilajittelu Valkaisu Kuivatus Mustalipeän haihdutus Mustalipeän poltto ja höyryn tuotanto soodakattilassa Valkolipeän valmistus Meesan poltto Valkaisukemikaalien valmistus ei massan syöttöä lajitteluun ei massan syöttöä valkaisuun massan syöttö kuivauskoneelle seis jokin haihduttamon laite pysähtyy lyhyeksi ajaksi, eikä polttolipeän virtaus soodakattilalle keskeydy tai ettei laiha-lipeän varastosäiliöt tule täyteen ei mustalipeän virtausta polttoon (< 5% nimellisestä) mikä tahansa kaustistamon laite pysähtyy niin lyhyeksi aikaa, ettei valkolipeän pumppaus keittoon keskeydy jokin meesauunin laite pysähtyy niin lyhyeksi aikaa, ettei uunikalkkisiilo tyhjene keitin seisoo, ruskean massan varasto tyhjä lajittamo seis pesurit seis, valkaistun massan varasto tyhjä kuivauskone seis polttolipeän pumppaus soodakattilalle keskeytyy, polttolipeän varastosäiliö tyhjä soodakattilan päähöyryntuotanto alle mittaustekn. alarajan (<5% nimellisestä), soodakattila on irti tehtaan höyryverkosta valkolipeäpumppu ei käy ja valkolipeäsäiliön pinta on alle alarajan uunikalkkia ei voida syöttää sammutuk-seen (siilon pinta on alle alarajan, muu häiriö) valkaisukemikaalien siirto valkaisuun seis Miten huomioidaan hakevarastot? Miten huomioidaan massankierrätys pulpperin kautta? Miten huomioidaan ostokalkin käyttö meesauunin remonttien yhteydessä Eri valkaisukemikaaleilla erilaiset tulkinnat prosessiteknisistä syistä. Tulisiko kytkeä valkaisun käyntitietoon eikä erillisenä osaprosessina 15
5.2.3 Paperitehtaan katkot ja seisokit Paperitehtaalla esiintyy sekä katkoja että seisokkeja, joiden aikana ei tuoteta myyntiin kelpaavaa paperia. Katkolla tarkoitetaan tilannetta, jossa paperirata on mennyt poikki ja pää joudutaan viemään uudestaan rullaimelle. Katkon aikana paperiraina ajetaan jostain kohtaa konetta suoraan pulpperiin. Katkot ovat tyypillisesti lyhyitä, kestoltaan muutamasta minuutista pariin tuntiin. (Kallela & Tuominen 1992) Seisokille tyypillinen tunnusmerkki on se, että perän syöttöpumppu ei käy. Rajanveto on kuitenkin vaikeaa; joillakin tehtailla kaikki pidemmät katkot kirjataan seisokeiksi. Seisokit jaetaan tavallisesti suunniteltuihin ja suunnittelemattomiin (Taulukko 4). Taulukko 4. Katkojen ja seisokkien piirteitä (Kallela & Tuominen 1992). Käyttöhyödykkeiden kulutus Esimerkki aiheuttajasta Katko kulutus kuten normaaliajossa Suunnittelematon seisokki kulutus pienempi Suunniteltu seisokki kulutus vähäinen Aloitushetki satunnainen lähes satunnainen etukäteen tiedossa Kesto muutamasta minuutista muutamaan tuntiin muutamasta tunnista noin vuorokauteen muutamasta tunnista useaan vuorokauteen Toimenpiteet päänvienti ja vähäistä huoltoa huoltotehtäviä huolto- ja korjaustehtäviä formaatio, massaroiskeet, rikkoutuneen huovan vuosihuolto, tuotannon tippuva vesi vaihto, rautapula rajoitus, TES 6 Paperin ja selluntuotannon käytettävyyden mittarit Luotettavuusalan standardeissa esitettyjä käytettävyyden määritelmiä ei voida sellaisenaan käyttää paperin ja selluntuotannon käytettävyyden mittarina, vaan valittavat mittarit on sovellettava teollisuudenalan ominaispiirteitä vastaaviksi. Perustellulta näyttää myös se näkemys, että eri käyttötarkoituksia varten määritellään käytettävyys eri tavoin. Luotettavuusalan standardit käyttävät pääosin paperi- ja selluteollisuudessa tuntematonta terminologiaa. Taulukossa 5 on verrattu IEC 50(191) (1996) käyttämää kohteen tilojen luokittelua ja paperikoneen tai sellutehtaan toimintatiloja toisiinsa. 16
Taulukko 5. Standardin SFS-IEC 50(191) (1996) mukainen tilojen luokittelun tulkinta paperija sellutehtaalla. IEC 50(191) standardin mukaiset termit Joutotila (kohde ei ole toiminnassa, eikä vaadittua toimintoa vaadita) Ei-käytettävissä oleva aika: Tuotannonrajoitusseisokki, tilauspula, koneen uusinnasta johtuva seisokki Ei-käytettävissä oleva aika: Laite on toimintakelpoinen, mutta tuotantolinja seisoo jonkin muun laitteen korjauksen vuoksi Toimintakelpoisuustila (Up state) Mean Up Time, MUT Varattu tila (tai toimintatila) (kohde suorittaa vaadittua toimintoa) Ulkoinen toimintakyvyttömyystila Toimintakelvottomuustila (Down state) Mean Down Time, MDT Toimintakyvyttövyystila Toimintakelvottomuustila Ehkäisevä kunnossapito Tulkinta paperikoneella tai sellutehtaalla Tuotantoaika, paperikone käy, kuivatuskone käy tai sellua ajetaan sellutorniin Tuotantoaika, Laite on käytössä ja toimii Ei-käytettävissä oleva aika: Paperi- tai kuivauskone ei käy raaka-aine, rauta-, energia- työvoima tms. pulan vuoksi Tulkinta yksittäisellä laitteella Ei-käytettävissä oleva aika: laite ei käy energia- tai työvoima tms. pulan vuoksi Vika Seisokki- ja katkoaika Suunnitellut tuotannon ja kunnossapidon seisokit (sis. prosessin alasja ylösajon) Suunnittelemattomat seisokit ja katkot (sis. prosessin alas- ja ylösajon) Seisokki- ja katkoaika Laitteen kunnossapidon vaatima aika suunnitelluista tuotannon ja kunnossapidon seisokeista 3 Laitteen vikaantumisesta johtuvat seisokit ja katkot (sis. prosessin alas- ja ylösajon) Suunniteltujen ja suunnittelemattomien tuotannon seisokkien ja katkojen tarkastelu luotettavuusstandardien valossa on ongelmallista, koska standardeissa toiminnan keskeytymisen syynä keskitytään vikojen ja ehkäisevän kunnossapidon tarkasteluun. Jos lähdetään liikkeelle vaadittu toiminto käsitteestä, voidaan tuotannon katkot ja seisokkit perustellusti sisällyttää toimintakelvottomuusaikaan. Käytettävyyden mittaamisella ja mittareilla voidaan ohjata ja tehostaa laitoksen toimintaa. Mittareiden on siis oltava selektiivisiä siten, että ne ohjaavat toiminnan oikeaan suuntaan. Kokonaiskäytettävyys tai aikahyötysuhde kuvaa toiminnan kokonaistehokkuutta hyvin, mutta mittari ei ohjaa kunnossapidon tehostamiseen, koska hyötysuhteeseen vaikuttavat myös tuotannon seisokit. Kunnossapidon tehostamiseen ohjaavan mittarin on siis huomioitava vain 3 Laitteelle tulisi allokoida osa seisokin vaatimasta alas- ja ylösajoajasta. Käytännössä seisokin aikana kunnossapito kohdistuu useaan laitteeseen ja laitekokonaisuuteen, joten allokointi on vaikea toteuttaa. 17
kunnossapidosta johtuvat seisokit. Kunnossapidon avulla pyritään ennalta ehkäisemään yllättäviä tuotantokatkoksia, joten tämän tavoitteen mittaamiseksi tarvitaan suunnittelemattomien seisokkien aiheuttamia häiriöitä kuvaava mittari. 6.1 Käyttövarmuustiedon hyödyntäminen Käytettävyyden laskennan perustana on laitoksilta kerätty käyttövarmuustieto. Tietojärjestelmistä saatava tieto on tietoa tapahtumista, niiden kestoista, syistä ja seurauksista eri ositustasoilla. Tiedonkeruulle asetettavia vaatimuksia ovat käsitelleet mm. Rosqvist et al. (1997), Ristimäki (1998) ja Konola & Mäki (1999). Käytettävyyden laskennan kannalta olennaista on: Kaikki kohteen toimintaan vaikuttavat tapahtumat kirjataan Kirjaukset kohdistuvat laitteelle tai sen osalle Kunnossapitotoimen syyt kirjataan. Kunnossapitotoimi voi olla myös tuotannon hoitama prosessihäiriö Kunnossapitotoimen seuraukset kirjataan Katkon tai seisokin kesto kirjataan. Mikäli saman seisokin aikana on tehty useita kunnossapitotöitä, kullekin laitteelle kirjataan ao. laitteen kunnossapitoon käytetty aika. Käytettävyyden laskenta voidaan siis perustaa kirjatulle tapahtumatiedoille. Luokitellut tapahtumatiedot mahdollistavat eri käyttötarkoituksiin soveltuvien käytettävyyden tunnuslukujen laskemisen. 6.2 Aikahyötysuhde on kokonaiskäytettävyys Aikahyötysuhde vastaa kokonaiskäytettävyyttä ja se kuvaa tuotantolinjan tuotantotehokkuutta. Laskennassa huomioidaan kaikki epäkäytettävyyttä aiheuttavat tekijät niiden aiheuttajasta riippumatta. Kokonaiskäytettävyyttä alentavat teknisten järjestelmien viat ja prosessihäiriöt sekä kaikki suunnitellut seisokit, jotka eivät aiheudu ulkopuolisten hyödykkeiden puutteesta. Aikahyötysuhde on aiemmin määritelty yhtälöllä (9) Aikahyötys uhde = 100%* Tuotantoaika T Maks.käytössä oleva tuotantoaika T TU MT (9) Kokonaiskäytettävyyden laskentaperusteena voi olla kalenterivuosi tai muu valittu ajanjakso, josta vähennetään taulukossa 2 määritelty ei-käytettävissä oleva aika. Tuotantoaika on se aika, jolloin tuotetta valmistuu. Kun kokonaiskäytettävyys lasketaan järjestelmä- tai osajärjestelmätasolle, siinä voidaan huomioida myös toiminnot, joiden allokoiminen laitetasolle ei ole mielekästä. Tällaisia toimintoja ovat tyypillisesti paperikoneella pesut tai narutyöt. 18
6.3 Teknisen järjestelmän käytettävyyteen eivät vaikututa tuotannon seisokit Teknisen järjestelmän käytettävyys kuvaa teknisen järjestelmän toiminnan tehokkuutta, ja laskennassa huomioidaan vain korjaavasta ja ehkäisevästä kunnossapidosta aiheutunut epäkäytettävyys. Tuotannosta johtuvat seisokit eivät alenna teknisen järjestelmän käytettävyyttä, vaikka näiden seisokkien aikana tehtäisiinkin kunnossapitotöitä. Teknisen järjestelmän käytettävyyden laskenta perustuu lähinnä RAC:n toiminnallisen käytettävyyden määritelmään (yhtälö 7), jota mm. Blanks (1992. p.67) pitää parhaiten soveltuvana teknisen järjestelmän käyttövarmuuden tunnusluvuksi. Yhtälössä (10) on kuitenkin huomioitu ulkoisten toiminnan edellytysten puutteesta johtuva ei-käytettävissä oleva aika. Lisäksi yhtälö (10) perustuu suoraan kirjauksista saatavaan tapahtumatietoon (seisokkien alku- ja loppumisajat), joka on saatavissa tietojärjestelmistä. Teknisen järjestelmän käytettävyys voidaan laskea laite-, osajärjestelmä- tai järjestelmätasolle, jolloin on huolehdittava siitä, että eri kohteissa tehtävien seisokkitöiden mahdollinen samanaikainen suorittaminen huomioidaan järjestelmätason käytettävyyttä laskettaessa. Tekn.järj. käytettävyys = Maks.käytössä oleva tuotantoaika seisokkiaika(korjaava + ehk.kupi) Maks.käytössä oleva tuotantoaika (10) Teknisen järjestelmän käytettävyys voidaan laskea kalenterivuodelle tai muulle valitulle ajanjaksolle, josta vähennetään ei-käytettävissä oleva aika (ks. taulukko 2). 6.4 Käytettävyyttä voidaan suunnitella Suunnittelujakson käytettävyys ilmaisee teknisen järjestelmän käyttövarmuuden tarkastelujaksolla, joka on kahden suunnitellun seisokin välinen aika. Matemaattisesti suunnittelujakson käytettävyys vastaa IEC:n keskimääräisen käytettävyyden määrittelevää yhtälöä (4). Laskennassa huomioidaan vain korjaavasta kunnossapidosta aiheutunut epäkäytettävyys. Keskimääräinen käytettävyys voidaan laskea laite-, osajärjestelmä- tai järjestelmätasolle. Vikaantunut kohde pyritään yleensä palauttamaan toimintakuntoon mahdollisimman nopeasti, eikä samanaikaisesti tehdä muita kunnossapitotöitä. Suunniteltu toiminta aika kunnossapidosta johtuva seisokkiaika Suunnittelujakson käytettävyys = Kahden suunnitellun seisokin välinen aika (11) Kahden suunnitellun seisokin välinen aika on tyypillisesti paperikoneella viikon tai kahden mittainen. Sellutehtaalla aika vaihtelee osastoittain. Suunnittelujakson käytettävyyttä laskettaessa tilanteen vaatiessa lyhyellä varoitusajalla suunniteltu seisokki vastaa korjaavaa kunnossapitoa ja se vaikuttaa suunnittelujakson käytettävyyteen alentavasti. Näin määritelty käytettävyys kertoo siis, kuinka hyvin laadittuja suunnitelmia, esim. pesusyklin tarjoamia kunnossapitomahdollisuuksia, voidaan noudattaa. 19