Zastosowanie elementów Total Productive Maintenance w Komorze Maszyn Ciężkich w kopalni miedzi

Transkrypt

1 Szkoła Eksploatacji Podziemnej 2014, Materiały Konferencyjne Zastosowanie elementów Total Productive Maintenance w Komorze Maszyn Ciężkich w kopalni miedzi Anna Burduk, Tomasz Chlebus, Joanna Helman, Arkadiusz Kowalski, Michał Olejarczyk, Maria Rosienkiewicz Instytut Technologii Maszyn i Automatyzacji, Wydział Mechaniczny, Politechnika Wrocławska Łukasz Szwancyber KGHM Polska Miedź S.A. Paweł Stefaniak KGHM CUPRUM Sp. z o.o. Centrum Badawczo-Rozwojowe STRESZCZENIE: Niniejszy artykuł zawiera opis wykonanych prac w ramach projektu badawczorozwojowego Adaptacja i implementacja metodologii Lean kopalniach miedzi z zakresu metody Total Productive Maintenance. Prace badawczo-rozwojowe rozpoczęły się od ustandaryzowania nazewnictwa awarii i napraw maszyn dołowych, dzięki której następnie przeprowadzono analizę częstości występowania awarii oraz wytypowano obszar pilotażowy do dalszych prac. Na tej podstawie realizowano kolejne działania polegające na opracowaniu standardu przeprowadzania jednej z często występujących napraw wozów odstawczych. Opracowano również standard wykonywania oceny codziennej wozu odstawczego za pomocą metody MTM. Ponadto przygotowano koncepcję adaptacji istniejącej wnęki w Komorze Maszyn Ciężkich zgodnej z zasadami TPM i 5S, która zostanie przeznaczona dla mechaników zajmujących się wozami odstawczymi. SŁOWA KLUCZOWE: TPM, komora maszyn ciężkich, kopalnia, wóz odstawczy 1. WSTĘP W niniejszym artykule przedstawione zostaną wyniki prac dotyczących adaptacji i implementacji narzędzi pochodzących z metody Total Productive Maintenance (TPM) zrealizowanych w Ramach projektu badawczo-rozwojowego Adaptacja i implementacja metodologii Lean w kopalniach miedzi finansowanego przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju. Za główny cel projektu przyjęto zaadoptowanie metodologii Lean Production do warunków przemysłu wydobywczego oraz analizę i weryfikację przydatności poszczególnych metod i narzędzi Lean, w tym metody TPM. Projekt realizowany był przez trzech partnerów w ramach powstałego Konsorcjum. Liderem projektu była Politechnika Wrocławska, która do projektu wniosła wiedzę i doświadczenie z zakresu stosowania metodologii Lean Production, głównie w branży motoryzacyjnej. Beneficjentem projektu było KGHM Polska Miedź S.A. Przedsiębiorstwo to wniosło do projektu wiedzę praktyczną z zakresu systemów wydobywczych, dostarczyło danych potrzebnych do realizacji projektu oraz umożliwiło weryfikacje praktyczną wypracowanych rozwiązań. W trakcie prac projektowych korzystano z doświadczeń, konsultacji i ekspertyz trzeciego partnera Konsorcjum, pełniącego rolę eksperta w zakresie przemysłu miedziowego KGHM Cuprum sp. z o.o. Centrum Badawczo Rozwojowe. 1

2 2. TPM TPM (ang. Total Productive Maintenance) w tłumaczeniu dosłownym oznacza całkowite produktywne utrzymanie ruchu i definiowane jest jako obsługa konserwacyjna maszyn i urządzeń, realizowana przez operatorów tych maszyn i dział utrzymania ruchu danego przedsiębiorstwa. TPM to koncepcja, której celem jest wzrost produktywności i efektywności procesów związanych z utrzymaniem ruchu dzięki zwiększeniu konstruktywnego zaangażowania pracowników biorących udział w tych procesach [1]. Celem podejścia TPM jest maksymalne wykorzystanie zdolności produkcyjnych maszyn, które osiągnąć można przez wprowadzenie planowych przeglądów maszyn, a także przerzucenie podstawowych działań związanych z obsługą i konserwacją maszyn na ich operatorów. Wszyscy pracownicy od najwyższego kierownictwa do pracowników produkcyjnych powinni być zaangażowani w dążeniu do osiągnięcia sukcesu Błąd! Nie można odnaleźć źródła odwołania.. Głównym celem TPM jest osiągnięcie poziomu trzech zer: zero awarii, zero defektów wynikających z pracy maszyny oraz brak wypadków przy pracy. Kiedy awarie i defekty zostaną wyeliminowane, tempo operacyjne maszyn wzrośnie, koszty zostaną zredukowane, produkcyjność wzrośnie Błąd! Nie można odnaleźć źródła odwołania., Błąd! Nie można odnaleźć źródła odwołania.. TPM jest metodą opartą na pięciu głównych filarach: poprawa środowiska pracy, autonomiczne utrzymanie, planowane utrzymanie, opracowanie standardów oraz utrzymanie TPM. Każdy z tych filarów składa się z kolejnych kroków umożliwiając osiągnięcie poszczególnych zadań. Całość wsparta jest na praktykach 5S i pracy grupowej zorientowanej na ciągłe doskonalenie i zmianę świadomości. Ważnym, a nawet niezbędnym aspektem staje się tu program szkoleń pracowniczych. Wszystkie te działania przebiegają wielowymiarowo na różnym stopniu organizacji, a co więcej, są od siebie zależne. Rys. 1. Filary TPM Figure 1. Pillars of TPM Dążąc, do jak najbardziej efektywnego wykorzystania maszyn górniczych, bez których żaden proces górniczy nie może przebiegać sprawnie, należy określić pojęcie wartości, jaka powstaje w procesie udostępniania maszyn i zidentyfikować marnotrawstwo - straty jakie mogą występować w tym procesie. Definiowanie wartości z punktu widzenia użytkownika usługi sprowadza się do 2

3 określenia tych jej cech, które użytkownik uważa za kluczowe i niezbędne do sprawnego przeprowadzenia danego procesu górniczego. W tym kontekście wartością jest usługa dostarczenia odpowiedniej, w pełni sprawnej, funkcjonalnej, przygotowanej do pracy i sprawdzonej przez operatora maszyny górniczej, wraz z operatorem w odpowiednie miejsce i na czas uzgodniony z zamawiającym [5]. Stratą jest to wszystko, co nie przyczynia się do powstania lub dodania wartości z punktu widzenia odbiorcy usługi i powoduje, że jest ona niekompletna lub opóźniona. Stratę należy rozumieć jako każde działanie, które jest wykonywane, ale które nie dodaje wartości do produktu. Zgodnie z terminologią stosowaną w podejściu Lean Manufacturing wszelkiego rodzaju straty nazywa się marnotrawstwem. Zjawisko marnotrawstwa może występować w wielu obszarach procesu dostępniania maszyn, począwszy od prac na Komorze Maszyn Ciężkich, związanych z przygotowaniem maszyn do pracy tak zwaną obsługą codzienną, przywróceniem im funkcjonalności poprzez naprawy i remonty, jak i w obszarze pracy udostępnionych już maszyn. 3. ELIMINACJA PROBLEMÓW GŁÓWNYCH Z uwagi na zróżnicowanie maszyn pracujących w procesie eksploatacji oraz duży zakres prac, w tym obszarze zdecydowano się do prac pilotażowych wybrać jedną grupę maszyn. Analiza danych zebranych w kopalni w okresie styczeń marzec 2012 na jednej z Komór Maszyn Ciężkich wykazała, że najbardziej awaryjne są wozy odstawcze, dlatego też zdecydowano, że dalsze prace pilotażowe będą prowadzone dla wozów odstawczych. Dodatkowym czynnikiem przemawiającym za wyborem tej grupy maszyn jest fakt, że w przypadku wybranej komory wozy odstawcze stanowiły najliczniejszą grupę maszyn oraz występował tylko jeden typ i producent tych maszyn. W ramach prac na eliminacja problemów głównych przeprowadzono analizę danych zebranych w okresie obserwacji pilotażowych, dotyczącą awaryjności wozów odstawczych. Dane te następnie zostały uzupełnione o analizę wyników prac powołanych grup roboczych Zapobieganie Awariom. W efekcie stworzono spójny dokument zawierający standardowe nazewnictwo awarii i odpowiadające im nazwy napraw z podziałem na zespoły funkcjonalne maszyny uzupełniony później o czasochłonność, liczbę osób wymaganych do przeprowadzenia danej awarii, wykaz części zamiennych oraz narzędzi. W dalszym toku opracowany został formularz zbierania danych, stanowiący narzędzie do gromadzenia informacji o czasie wystąpienia awarii, maszynach na których wystąpiły, typach awarii i uszkodzonych częściach\podzespołach, potencjalnej przyczynie uszkodzenia, czasie jaki maszyna oczekiwała na wykonanie naprawy, przyczynie oczekiwania, czasie naprawy i uwagach wpisującego. Przy tworzeniu formularza uczestniczyli pracownicy dozoru mechanicznego wybranej do obszaru pilotażowego Komory Maszyn Ciężkich. Dzięki zastosowaniu formularza możliwe było uzyskanie informacji nie tylko o występujących typach awarii, ale również jakiego Konkretnego podzespołu ona dotyczy, przyczynach wystąpienia ponad to czy maszyna była naprawiana czy oczekiwała na naprawę oraz z jakiego powodu i ile czasu trwała naprawa. Na podstawie tego formularza możliwe było dokonanie wyboru zakresu naprawy do dalszych analiz. 3

4 Rys. 2. Zakres arkusza zbierania danych w okresie pilotażowym - przykład Figure 2. The scope of the data collection sheet during the pilot - an example 4. AUTONOMICZNE UTRZYMANIE RUCHU Drugie w kolejności zadanie z zakresu TPM odnosiło się do autonomicznego utrzymania ruchu, czyli grupy działań, których celem było włączenie operatorów w utrzymanie i konserwacje obsługiwanych przez nich pojazdów, niezależnie od działań mechaników. W ramach tego zadania opracowano materiały szkoleniowe TPM/5S dla pracowników oraz przeprowadzono szkolenie z tego zakresu. Podczas prac wdrożeniowych przygotowano, krótkie szkolenia dla wszystkich pracowników dołowych pracujących w obszarze pilotażowym. Czas trwania wynosił ok. 15 min, i został tak dostosowany, aby szkolenie to nie kolidowało z bieżącymi pracami. Najlepszym okresem był moment przejęcia zmian, co pozwoliło na udział wszystkich pracowników podczas szkolenia. Ze względu na fakt, iż w kopalni brakuje odpowiednich warunków do przeprowadzenia szkolenie należało zaadaptować istniejące miejsce zbiórek. Prezentacja w postaci arkuszy A0 przedstawiana była przez pracowników projektu nie należących bezpośrednio do kadry zakładów górniczych. Przygotowano, krótką prezentację pokazującą miejsce i rolę jaką odgrywa metoda 5S w szczupłej organizacji, przedstawienie metody TPM z jej pięcioma filarami oraz wykazem dobrych praktyk. Metoda 5S jest podstawowym i najbardziej rozpowszechnionym narzędziem wykorzystywanym przy wprowadzeniu zasad Lean w organizacji i pozwala na organizację bezpiecznego, czystego, wydajnego i humanitarnego miejsca pracy. Oprócz tego, każdy mechanik i operator otrzymał prezentację w formie papierowej, aby mógł jeszcze raz zapoznać się z jej treścią. Podczas prezentacji zaprezentowano dobre praktyki stasowane w branżach produkcyjnych oraz przedstawiono miejsca potencjalnych wdrożeń na kopalni, co stanowiło główny punkt dyskusji. 4

5 Rys. 3. Materiały szkoleniowe z zakresu TPM i 5S dla pracowników dołowych Figure 3. Materials about TPM and 5S for underground workers 1. STANDARYZACJA WYKONYWANIA NAPRAWY Kolejne zadanie zrealizowane w ramach części projektu dotyczącej TPM polegało na przygotowaniu standaryzacji wykonywania naprawy wraz z opisem procedury jej powstawania oraz opracowaniem szablonu dokumentu. W ramach tej części projektu członkowie zespołu odbyli zjazd do kopalni w celu obserwacji usuwania awarii piasty, wymiany łożysk, uszczelnień, tarczy hamulcowej i zbloczy hamulcowych jednego z wozów odstawczych. Przebieg wykonywania naprawy został udokumentowany za pomocą nagrania filmowego, dokumentacji zdjęciowej oraz opisu słownego wszystkich wykonywanych przez mechaników czynności. Następnie przeprowadzono wstępną analizę danych zebranych podczas wykonywania naprawy oraz przygotowano schemat procedury opisu standardu. W dalszej kolejności opracowano zakres oraz wygląd szablonu, w którym zapisany zostanie standard przeprowadzania naprawy. Całość analizy materiałów filmowych, zdjęciowych oraz notatek członków zespołu podzielono na dziewięć etapów m.in. zdejmowanie koła, demontaż piasty, czyszczenie itp., z kolei każdy etap składał się z szeregu różnych czynności. Opis wszystkich 65 czynności składających się na naprawę awarii piasty zawiera informacje o miejscu wykonywania pracy, ilości wymaganych osób, czasu potrzebnego na realizacje zadania, wymagane części zamienne i narzędzia. Dodatkowo w celu zobrazowania opisu dodano stosowną ilustrację. Całość opracowania zawiera wykaz wszystkich niezbędnych narzędzi, części zamiennych, materiałów, płynów i smarów oraz mediów niezbędnych do przeprowadzenia naprawy. Podczas przygotowywania dokumentu opisującego standard przeprowadzania naprawy opracowana została procedura przygotowywania standardu naprawy. Uznano iż schemat formularza jest 5

6 na tyle uniwersalny, iż można z powodzeniem stosować do go opisu innych napraw oraz czynności związanych z remontami i przeglądami maszyn dołowych w kopalni. Rys. 4. Pierwsze strony dokumentu opisującego standard naprawy Figure 4. First pages of document describing the repair standard Rys. 5. Przykład opisu czynności dla standardu przeprowadzania naprawy 6

7 Figure 5. Example of repair standard s description steps. 2. STANDARYZACJA OBSŁUGI CODZIENNEJ WOZÓW ODSTAWCZYCH W ramach realizacji zadania Przeprowadzenie standaryzacji i usprawnienia wyznaczonych i zmapowanych procesów opracowano standard wykonywania obsługi codziennej (OC) wozów odstawczych, który jest zespołem czynności kontrolnych wykonywanych przed wyjazdem Maszyny do prac wydobywczych. Do określenia normatywu czasu oraz zapisu przebiegu tej kontroli posłużono się narzędziem MTM (UAS). Pomiar czasu pracy w MTM opiera się na analizie ruchów wykonywanych podczas danego zadania. Systemy czasów elementarnych wychodzą z założenia, że metoda określa czas wykonania pracy zatem dzięki dokładnej analizie sposobu wykonywania operacji i podziale tejże na odpowiednio małe bloki, istnieje możliwość przypisania każdemu z tych bloków standardowej wartości czasu potrzebną na jego poprawne wykonanie. Do przeprowadzenie analizy wykonania posłużono się zapisem wideo przebiegu obsługi codziennej wykonanej przez operatora wozu oraz dokumentacją techniczno-ruchową wozu. Przeprowadzona analiza przebiegu tego procesu ma zasadnicze znaczenie dla wyznaczenia ram czasowych i ustalenia obowiązującego standardu wykonania OC. Obiektywne określenie limitu czasu potrzebnego na wykonanie tych czynności umożliwia poprawne wykonanie kontroli, która pozwala jeszcze na etapie oddania wozu do prac eksploatacyjnych, wykryć i wyeliminować usterki, a to z kolei wpływa na późniejsze podwyższenie współczynnika czasu między awariami, a także poprawie bezpieczeństwa środowiska pracy. Drugą kwestią wynikająca z zastosowaniem metodologii UAS, jest ustalenie standardu wykonania OC. Sama informacja z dokumentacji techniczno-ruchowej sygnalizuje tylko punkty kontrolne bez podania odpowiedzi na pytanie w jaki sposób wykonać daną czynność. Wykonana analiza pozwoliła na wyznaczenie optymalnego przebiegu OC przez operatora począwszy od zapoznania się z książką pracy maszyny, poprzez dokonanie oględzin różnych podzespołów wozu, aż po dokonanie wpisu do Książki Pracy Maszyn. 7

8 Rys. 6. Kolejność wykonywania czynności podczas OC określona za pomocą MTM Figure 6. Order of operations in OC determined by MTM method 3. WYKONANIE PROJEKTU WNĘKI WARSZTATOWEJ ZGODNIE Z ZASADAMI 5S Kolejne zadanie zrealizowane w ramach prac w obszarze TPM to wykonanie projektu wnęki warsztatowej. Po zdefiniowaniu i klasyfikacji sprzętu niezbędnego do wykonywania powierzonych prac wykonano projekt adaptacyjny wnęki, dedykowanej dla mechaników odpowiedzialnych za wozy odstawcze. Wnęka ta znajduje się na terenie analizowanej Komory Maszyn Ciężkich. Projekt adaptacyjny wnęki polegał na doborze szafki narzędziowej wraz z pełnym wyposażeniem dla mechanika wozów odstawczych, projekcie wykonawczym szaf brygadowych i pracowniczych oraz regału na węże hydrauliczne, a także sposobu przechowywania elementów łącznych. Układ warsztatu wypracowany został wspólnie z sugestiami pracowników kopalni, wymaganiami technicznymi w zgodzie z przyjętą praktyką 5S oraz zasadami BHP. Przedstawiona została propozycja rozmieszczenia wyposażenia oraz sposób przechowywania narzędzi, elementów łącznych, części zamiennych i węży wraz z podaniem maksymalnych i minimalnych poziomów zapasów. Realizacja projektu pozwoli na wydzielenie dedykowanego miejsca pracy, które umożliwi sprawne i bezpieczne działanie służb odpowiedzialnych za obsługę wozu, co przełoży się później na zwiększenie rzeczywistej dostępności do maszyn, a w konsekwencji wzrost wydobycia. Obecnie trwają prace nad wykończeniem zaprojektowanej wnęki zainstalowany został już regał na węże hydrauliczne oraz część innego wyposażenia. 8

9 Rys. 7. Projekt wnęki dla mechaników wozów odstawczych Figure 7. Haulage vehicles mechanics warehouse project Drugi filar 5S opiera się na systematyce, będącej podstawą standaryzacji, a jednym z etapów jej implementacji jest zastosowania sygnałów wizualnych (visual controls). W związku z tym opracowano wytyczne dotyczące oznakowania poziomego i pionowego na Komorze Maszyn Ciężkich zgodnego z zasadami 5S oraz przepisami BHP, normą dot. transportu wewnątrzzakładowego oraz technicznym wymaganiom dla dróg ewakuacyjnych 9

10 Rys. 8. Przykład oznakowania kanału serwisowego i słupów Figure 8. Example of service pit and pillars marking PODSUMOWANIE W artykule przedstawiono wybrane wyniki prac nad adaptacją niektórych metod Total Productive Maintenance do warunków przemysłu wydobywczego. Prace te były realizowane w ramach projektu badawczo-rozwojowego Adaptacja i implementacja metodologii Lean w kopalniach miedzi. W artykule omówiono podstawowe zagadnienia związane z TPM oraz nowoprzyjętą definicję wartości i marnotrawstwa w procesie udostępniania maszyn dołowych w przemyśle wydobywczym. Opisane zostały zadania związane ze standaryzacją nazewnictwa, przeprowadzania napraw, wykonywania oceny codziennej wozów odstawczych oraz przygotowywania innych standardów za pomocą opracowanych procedur. Przedstawiono także koncepcję adaptacji specjalnego pomieszczenia przeznaczonego dla mechaników związanych z utrzymaniem wozów. Opracowana w ramach realizacji zadań projektowych metodyka postępowania w zakresie TPM jest na tyle uniwersalna, iż istnieje możliwość zaadaptowania jej w innych przedsiębiorstwach przemysłu wydobywczego, zarówno specjalizujących się w eksploatacji podziemnej jak i odkrywkowej. 10

11 LITERATURA [1] Helman J., Analysis of the potentials of adapting elements of Lean methodology to the unstable conditions in the mining industry. AGH Journal of Mining and Geoengineering, 2012, [2] Nakajima S., Introduction to TPM, Productivity Press, Portland 1988 [3] Nakajima S., TPM Development Program, Productivity Press, 1989 [4] Brzeski J., Figas M., Wprowadzenie do TPM, Inżynieria i utrzymanie ruchu zakładów przemysłowych, czerwiec 2006 [5] Rosienkiewicz M., Idea of adaptation value stream mapping method to the conditions of the mining industry. AGH Journal of Mining and Geoengineering., 2012, str. 304 Application of Total Productive Maintenance Elements in Heavy Machinery Chamber in Copper Mine This paper presents the description of the work carried out within the framework of R&D project Adaptation and implementation of Lean methodology copper mines within the scope of the Total Productive Maintenance method. The research began from an attempt to standardize names of failure and repairs of underground machinery and was followed by an analysis of the incidence of failures, thus the pilot area was selected. On this basis, further activities were carried out aiming in developing the standard of conduct one of the frequently occurring repairs of haulage vehicles (HV) including the preparation methods of carrying out such standardization, so that it will be possible to develop other standards repairs. Also a standard of HV s OC (daily control) was developed using the MTM method. An adaptation of the concept of special warehouse for HV s mechanics was made in accordance with the principles of TPM and 5S. Additionally the description of conducted training for underground workers in the field of TPM and 5S method was provided. 11