장비 유지 보수 및 수리
산업 제조
내결함성을 염두에 두지 않고 설계된 장비와 시스템은 신뢰성이 떨어지는 경우가 많습니다.
이것이 바로 내결함성 시스템 설계가 대부분의 신뢰성 및 설계 엔지니어에게 명백한 선택인 이유입니다. 특히 고장이 전체 시스템의 신뢰성, 가용성, 유지보수성 및 안전성(RAMS)을 손상시킬 수 있는 중요 장비의 경우에는 더욱 그렇습니다. 일부입니다.
내결함성 시스템의 특성을 탐색하고 중복 설계를 통해 내결함성을 개선하는 방법에 대해 논의하는 데 참여하십시오.
내결함성은 오류가 있는 동안 작동을 지속할 수 있는 시스템 또는 장비의 능력을 나타냅니다.
채택된 내결함성 메커니즘에 따라 내결함성이 높은 시스템 및 장비는 장애 발생 시 작동을 완전히 또는 부분적으로 유지할 수 있습니다. 이것이 실제로 작동하려면 이러한 시스템에는 단일 장애 지점(SPOF)이 있을 수 없습니다.
내결함성 설계를 개발하려면 가능한 원인 및 결과와 함께 장비 수명 주기 전반에 걸쳐 나타날 수 있는 오류에 대한 신중한 고려가 필요합니다.
그러나 설계 엔지니어는 필요한 수준의 허용 오차, 신뢰성 및 장비 신뢰성을 달성하는 데 필요한 비용 및 리소스 요소도 고려해야 합니다.
내결함성 설계가 모든 유형의 결함에 대해 완전한 허용 오차를 제공해야 한다는 사실이 종종 오해됩니다. 이것은 사실이 아닙니다. 좋은 디자인은 비용 및 리소스 효율성의 전반적인 최적화가 달성될 수 있도록 결함의 심각도에 대한 허용 수준과 일치해야 합니다.
예를 들어, 발생할 가능성이 극히 낮은 결함을 해결하기 위해 제품 재설계에 돈을 쓰는 것은 비용 효율적이지 않을 수 있습니다.
내결함성 시스템을 만들기 위해서는 장비 수명 주기의 모든 단계에서 노력이 필요합니다. 여기에는 사양 및 설계 단계(설계에 결함 감지 제어 통합), 검증 및 검증(V&V), 유지보수 및 운영(정규 유지보수를 위한 OEM 승인 교체 부품 및 지침 사용), 폐기 단계가 포함되지만 이에 국한되지 않습니다. .
각 단계는 새로운 설계를 개발하기 위해 아래 기술된 기술의 조합을 채택하거나 결함 허용 수준을 향상시키기 위해 현재 설계를 개선할 수 있습니다.
<올>오류 감지는 시스템/장비가 오류를 감지하고 표시하는 기능을 나타냅니다. 내결함성 시스템의 기본 측면입니다. . 다른 모든 측면은 오류 감지 프로세스의 효율성에 달려 있습니다. 시스템이 결함을 감지하도록 설계되지 않았거나 어떻게든 결함을 잘못 감지하면 나머지 측면도 효과가 없습니다.
예를 들어, 자동차 타이어 공기압 모니터링 시스템(TPMS)의 간단한 공기압 센서는 공기 과잉을 감지하고 자동차 대시보드를 통해 운전자에게 알릴 수 있습니다.
TPMS 활성화 표현
이 경우 감지 및 표시는 이 오류 이벤트에 대해 허용되는 유일한 허용 수준입니다. 고객은 타이어가 파열되기 전에 에어 호스를 안전하게 분리할 수 있습니다.
압력 감지가 정확하지 않으면 운전자가 너무 빨리/늦게 호스를 풀고 주행 중 타이어 고장을 경험할 수 있습니다. 기압의 자동 보정이 없기 때문에 이 결함에 대한 허용 범위는 감지 및 표시에만 국한됩니다.
보다 정교한 시스템에서는 제품 설계 단계에서 추가 레이어가 추가되는 경우가 많습니다. 그들의 목적은 탐지 및 전시에 더해 격리를 진단하고 수행하는 것입니다. 이러한 추가 계층은 시스템의 중요성 또는 다양한 안전 문제로 인해 보증됩니다.
예를 들어, 공정 플랜트용 제어 시스템인 분산 제어 시스템(DCS)은 센서 세트를 통해 중요한 공정 매개변수를 모니터링할 뿐만 아니라 진단을 수행하여 결함 위치를 감지하고 필요한 억제를 수행합니다.
DCS 시스템의 표현
예를 들어, 선박 내 석유 제품의 과압의 경우 관련 압력 센서에 의해 시스템이 트리거됩니다. 그것은 안전 압력 밸브를 열고 플레어 스택에서 증기를 배출합니다.
이 예에서 억제는 고압 가연성 증기를 배기 스택으로 전환하여 시스템을 화재나 폭발로부터 보호함으로써 수행됩니다.
결함 허용에 대한 또 다른 효과적인 접근 방식은 결함 상태를 마스킹하는 것입니다. IoT(사물인터넷) 기술을 통해 모니터링 및 제어할 수 있는 장비에 매우 효과적입니다.
이러한 장비를 사용하면 가장 중요한 문제 중 하나가 사이버 보안 위협의 형태로 발생합니다. 이러한 유형의 위협은 서버에 잘못된 장비 데이터를 주입하여 장비의 상태를 변경하여 장애를 유도할 수 있습니다.
장비 상태 기록이 올바르지 않으면 원래 보호하려는 바로 그 제어 및 모니터링 시스템이 자산의 고장을 유발할 수 있습니다. 또는 자산이 실제로는 좋지 않은 상태인데도 자산이 양호한 상태라고 생각하도록 "속일 수" 있습니다.
결함 마스킹을 통합함으로써 시스템은 잘못된 값을 인식하고 마스킹할 수 있도록 설계되었습니다.
예를 들어, 전력망에서 회로 차단기는 SCADA(Supervisory Control and Data Acquisition)를 통해 제어 및 모니터링되는 경우가 많습니다.
SCADA 시스템의 표현
이러한 시스템은 전기 장비의 전압 및 주파수 매개변수를 면밀히 모니터링하고 전력 네트워크 안정성을 유지하기 위해 전기 장비를 닫거나 열도록 합니다.
들어오는 사이버 공격은 장비의 전압 및 주파수 제한을 변경할 수 있습니다. 결과? 시스템은 정전을 방지하는 대신 정전을 일으킬 수 있습니다.
결함 마스킹은 종종 비정상적인 데이터 스트림을 감지하고 장비의 결함 상태를 나타내는 데이터를 마스킹할 목적으로 잘못된 데이터를 주입하는 알고리즘을 통해 수행됩니다. 이는 불량 데이터 행위자가 결함을 확산시키고 그리드의 신뢰성을 더욱 악화시키는 것을 방지합니다.
내결함성을 높이기 위해 취할 수 있는 간단한 조치 중 하나는 설계에 중복성을 통합하는 것입니다. 이중화는 단순히 기본 시스템이 실패할 경우 의도한 기능을 대신할 수 있는 대체 시스템 또는 솔루션의 존재를 의미합니다.
<블록 인용>이중화는 내결함성을 향상시키지만 새로운 시스템을 추가하는 데 필요한 비용이 달성 가능한 안정성 이점을 훨씬 초과할 수 있으므로 무작정 시스템을 추가하는 것이 목표가 되어서는 안 됩니다.
물리적 장비의 관점에서 볼 때 이러한 장비는 활성 또는 수동적 중복 .
여러 장비가 동시에 작동될 때 활성 이중화를 설정할 수 있습니다. 이 구성에서 장비의 각 부분은 서로를 위해 여전히 중복 역할을 하는 동시에 의도한 기능을 달성하는 데 기여합니다.
단순한 능동 이중화는 정격 용량의 절반으로 두 개의 펌프를 병렬로 작동하는 것입니다. 두 펌프는 공동으로 작동하여 원하는 토출 압력을 얻습니다. 한 펌프가 고장나더라도 다른 펌프는 자체적으로 의도한 토출 압력에 도달하기 위해 정격 용량까지 계속 높일 수 있습니다. 설계의 경제성을 달성하기 위해 안정성 엔지니어는 N/N 중복 및 단계적 성능 저하와 같은 활성 중복을 달성하기 위해 다양한 다른 복잡한 방법을 생각해 냈습니다.
K/N 중복 , 장비의 지정된 하위 집합이 항상 작동 중입니다. 이렇게 하면 일부 장비가 여전히 상시 대기 상태에 있고 일부 장비에 장애가 발생하면 작업에 참여할 수 있으므로 시스템의 신뢰성이 높아집니다. 이것은 더 많은 수의 작은 펌프가 작동하므로 두 개의 펌프를 병렬로 작동하는 것보다 더 큰 신뢰성을 보장합니다.
완벽한 저하 비용이 많이 드는 동일한 병렬 시스템을 추가하는 대신 사용할 수 있습니다. 전체 장비의 기능이 고장난 구성 요소의 수에 비례하여 저하되도록 합니다. 이러한 확장 가능한 성능 저하를 달성하려면 모든 구성 요소 내에서 가능한 모든 오류에 대한 검사를 수행해야 합니다. 전체 시스템 성능에 미치는 영향을 분석하고 문서화해야 합니다.
이러한 기술은 부분적 오류에 대한 내성을 제공하고 시스템이 저하된 용량에서 기능을 계속할 수 있도록 합니다.
수동 이중화는 대체 장비가 있는 대기 이중화이지만 기본 장비에 장애가 발생한 경우에만 의도한 기능을 인수할 수 있습니다.
두 가지 유형의 수동 중복을 구분할 수 있습니다.
<올>수동적 중복 운영 대체 장비가 핫 스페어로 존재하는 장비입니다. 대기 장비는 무부하 조건에서 작동할 수 있기 때문에 뜨겁습니다. 경우에 따라 기본 장비의 기능 정의를 벗어난 기능을 제공할 수 있습니다.
1차 장비에 장애가 발생하면 작동 중인 대기 장비가 1차 장비의 기능을 수행하도록 자동 전환될 수 있습니다.
수동 이중화를 작동하는 예로는 무부하 조건에서 작동하고 동일한 단자 전압, 주파수 및 위상 시퀀스와 같은 다른 모든 병렬 조건을 충족하는 보조 교류 발전기를 들 수 있습니다. 1차 교류 발전기에 장애가 발생하면 2차 교류 발전기가 시스템과 자동으로 동기화되어 부하를 인계받을 수 있습니다.
비작동 수동 중복의 경우 , 대기 장비의 전원이 꺼집니다. 기본 장비에 장애가 발생하면 대기 장비를 자동 또는 수동으로 작동 조건으로 설정하고 기본 장비의 기능을 인수할 수 있습니다.
비작동 수동 이중화의 좋은 예는 기본 수도 펌프가 오작동하는 경우 주민들에게 물을 공급하기 위해 수동으로 시작 및 작동할 수 있는 대기 시립 수도 펌프입니다. 작동 복구가 중요하지 않기 때문에 작업자는 펌프를 시작하여 펌프를 가동할 수 있습니다(필요에 따라 나중에 시스템과 동기화).
내결함성은 신뢰성 엔지니어링 노력의 일부이며 장비 내에서 발생할 수 있는 모든 가능한 오류에 대한 주의 깊은 검사가 필요합니다. FMEA(Failure Mode Effect Analysis) 및 FTA(Fault Tree Analysis)는 각각 상향식 및 하향식 접근 방식에서 시스템 설계를 분석하는 두 가지 잘 알려진 기술입니다.
허용 오차를 더 잘 이해하려면 실패 순서와 종속성을 분석하고 조사해야 합니다. 종속성과 순서를 분석하는 데 특히 유용한 기술은 고장 이벤트의 확률이 이전 이벤트의 상태에 따라 달라지는 Markov 모델입니다.
마찬가지로, 또 다른 강력한 기술은 시스템 성능에 대한 장애 이벤트의 불확실성 영향을 모델링하는 데 사용할 수 있는 Monte Carlo 시뮬레이션입니다.
내결함성 시스템은 유지 관리가 덜 필요합니까? 예, 아니요.
앞서 논의한 중복성 및 기타 특성으로 인해 이러한 시스템은 일반적으로 기능이 손상되기 전에 더 많은 결함이 발생할 수 있습니다. 그러나 문제가 해결되지 않으면 결함이 누적되어 결국 시스템 또는 장비 고장으로 이어집니다. 따라서 유지보수 팀은 CMMS 시스템을 사용하여 적시에 수정 유지보수 조치를 취해야 합니다.
어떤 의미에서 내결함성은 유지 관리 및 지원 팀에 더 많은 호흡 공간을 제공합니다. 그들은 여전히 문제를 해결해야 하지만 당장은 아닐 수도 있습니다.
내결함성 설계는 비용 증가와 복잡성 측면에서 문제가 있지만 향상된 장비 안정성의 형태로 이를 보완합니다.
장비 유지 보수 및 수리
예, 에어컨이 새고, 변기가 물 내리지 않고, 시트가 더러웠지만 그 외에는 훌륭한 호텔이었습니다. .” 그러한 시설이 얻을 수 있는 유일한 것은 나쁜 리뷰입니다. 그리고 나쁜 평가와 호텔 수익 하락 사이의 상관 관계를 확인하는 것은 어렵지 않습니다. 이제 게스트 경험에 영향을 미치는 다양한 요소가 있습니다. 당신이 믿을 수 있는 것은 체류의 질에 영향을 미치는 기술적인 문제가 대부분의 사람들이 간과할 수 있는 것이 아니라는 것입니다. 좋은 소식은 호텔 유지 관리에 대한 적절한 접근 방식으로 이러한 문제의 대부분을 예방할 수 있
유압 시스템에 의존하고 있으며 고장이 나면 계획에 없던 가동 중단이 발생하여 심각한 생산성 손실, 생산에 대한 주요 문제, 값비싼 수리 비용 및 기타 골칫거리가 발생할 수 있습니다. 그러나 유압 시스템의 신뢰성을 크게 향상시키고 비용이 많이 드는 가동 중지 시간을 최소화할 수 있는 몇 가지 사항이 있습니다. 시스템을 깨끗하고 건조하며 시원하게 유지하는 것으로 시작되며 예방 유지 관리 및 정기 테스트가 포함됩니다. 유압 시스템을 깨끗하게 유지 모든 유압 고장의 약 75%는 미립자 물질로 오염된 작동유로 추적될 수 있습니다. 최신