چکیده

هدف اصلی از این مطالعه، بررسی امکان سنجی و پیشنهاد استقرار روش نت پیشگیرانه در پروژه های کشاورزی کشور و ذکر پاره ای از خسارتهای وارده بر اثر نبود سیستم جامع و مفید نگهداری و تعمیرات می باشد. به منظور مطالعه اثر مهندسی نت پیشگیرانه بر زمان توقف، هزینه ها، تعمیرات اساسی و زمان اتمام پروژه، آزمایشی در سال ۱۳۸۳ در منطقه باغین کرمان اجرا شد. در سال اول کارآیی یک دستگاه گاوآهن سه خیش، یک دیسک و یک عدد غلتک بدون اعمال نت پیشگیرانه و در سال دوم با اعمال نت پیشگیرانه بررسی شد. نتایج بدست آمده نشان داد که تأثیر میزان حجم خاک تیمار شده توسط هر وسیله، هزینه تعمیرات، زمان تلف شده و بازده بر پذیرش کلی روش نت پیشگیرانه معنی دار می باشد. ارزیابی بازده هر ماشین در حالات مختلف که با استفاده از جدولهای ارزش افزوده و با احتساب نرخ تورم (با میانگین ۱۴%) انجام شد، نشان داد که در مدت استفاده از نت پیشگیرانه اختلاف قابل توجهی در میزان خاک جابجا شده توسط هر ماشین بوجود آمده است. بر مبنای نتایج حاصله از این پژوهش، با بکارگیری مهندسی نت پیشگیرانه زمان توقف و هزینه ها به ترتیب کاهش ۴۸% و ۸۴% و میزان بهره برداری از ماشین آلات افزایش ۱.۲ برابر را بدست دادند.

واژه های کلیدی: نت پیشگیرانه، ماشین آلات کشاورزی، راندمان، زمان خرابی

مقدمه

بر اساس گزارش بانک جهانی در سپتامبر ۲۰۰۶ میلادی، ایران از نظر بهره وری در بخش کشاورزی در بین ۱۳۵ کشور جهان در رتبه پنجاهم قرار دارد و میزان ارزش افزوده ای که هر کارگر در بخش کشاورزی تولید می کند ۲۴۳۸ دلار است. اگر چه این رقم نسبت به دهه ۱۹۹۰ با رشد ۱۹ درصدی مواجه بوده است. با این وجود، هنوز هم میزان بهره وری در بخش کشاورزی در سطح پایینی قرار دارد. بر اساس این گزارش، علل اصلی پایین بودن بهره وری در بخش کشاورزی، روشهای سنتی کاشت، داشت و برداشت، به کارگیری ابزار آلات غیر پیشرفته، استفاده از ماشین آلات کهنه و عدم وجود سیستم نگهداری و تعمیرات مناسب ذکر شده است[۱].

رقابت شدید به همراه فن آوری پیشرفته و رو به رشد کنونی، تغییرات زیادی را در دورنمای صنعت پدید آورده است. به طور پیوسته محصولات، روش ها، فرآیند ها و سیستم های جدید، ابداع و مورد بهره برداری قرار می گیرند. به همین دلیل باید با رعایت برنامه های صحیح، سطوح بهره برداری از تجهیزات بهبود یابد. علیرغم افزایش هزینه های مواد و کارکنان، تلاش مداومی جهت کاهش یا تثبیت هزینه های بهره برداری و تولید وجود دارد. لذا افزایش اثر بخشی^١، کارائی^٢، بازدهی، قابلیت اطمینان(پایایی)^٣، به کارگیری وبهره برداری دستگاه ها، تجهیزات و ماشین آلات، یک ضرورت اقتصادی می باشد.

از آنجائی که حجم سرمایه گذاری در احداث مراکز صنعتی و تولیدی قابل ملاحظه است، مدیریت مناسب نظام های " نت" به منزله صیانت از سرمایه های ملی کشور لازم است، و برای استفاده بهینه و افزایش عمر مفید دستگاهها، تجهیزات، ماشین آلات در مراکز صنعتی و تولیدی، نیاز به یک تشکیلات منسجم و پایدار که متولی" نت" علمی باشد اجتناب ناپذیر است. از این رو، سیاست مناسب " نت" می تواند نقش بسیار مهمی در دسترس پذیری^٤ و پایایی، کیفیت تولید و ایمنی سیستم داشته باشد.

به طور کلی نگهداری و تعمیرات را می توان به دو بخش عمده تقسیم کرد: " نت" اصلاحی^٥ و " نت" پیشگیرانه^۶ [۱۲و۱۱] . تعمیرات اصلاحی نوعی از تعمیرات است که بعد از خرابی سیستم بوقوع می پیوندد و هدف آن جلوگیری از رخ دادن حوادث ناشی از خرابی است. " نت" پیشگیرانه نوعی از تعمیرات است که قبل از خرابی سیستم بوقوع می پیوندد و هدف آن حفظ حالت سیستم در وضعیتی کاملا مشخص است که از طریق بازرسی، شناسائی و پیشگیری از وقوع خرابی انجام می گیرد[۱۴].

" نت" پیشگیرانه نیز خود شامل ۳ بخش است: " نت" مبتنی بر زمان^٧ ، " نت" تعمیرات مبتنی بر شرایط^٨ و" نت" پیشگویانه.

توزيع نرمال^۹ خرابي ها در روش پيشگيرانه

تا پیش از اجرای نت پیشگیرانه، در شرکت ها و کارگاه ها، سیستم نگهداری و تعمیرات بدین صورت بوده که دستگاها، تجهیزات و ادوات تا زمان خرابی به فعالیت خود ادامه داده و در هنگام خرابی تعمیر می شده است. این روش دارای مشکلات عدیده ای می باشد زیرا زمان وقوع خرابی یک پدیده کاملاً تصادفی بوده ولذا در هنگام وقوع خرابی مشکلات عمده ای برای شرکت و دستگاه بوجود می آورد. این وضعیت منجر به کاهش بازدهی و طولانی شدن زمان از کار افتادگی می شود.

در " نت پیشگیرانه" ، به منظور جلوگیری از خرابی های نا بهنگام ماشین آلات، تعمیر و یا تعویض به صورت دوره ای، در فواصل زمانی معین، انجام می گیرد. بدین منظور برای تخمین عمر ماشین یا زمان تعمیر از روش های آماری استفاده می شود. در روش آماری عمر ماشین یک متغیر تصادفی در نظر گرفته شده و توزیع تعداد خرابی بر حسب زمان کارکرد ماشین به صورت یک توزیع نرمال (شکل۱)، نشان داده می شود. در نتیجه فاصله زمانی بین تعمیرات، بر اساس منحنی توزیع نرمال خرابی تعیین می شود. این منحنی به شکل زنگ می باشد و حول محور وسط خود تقارن دارد. سطح زیر منحنی نرمال برابر با واحد می باشد. یعنی شامل صد در صد وقایعی است که توسط توزیع تشریح می گردد. منحنی یا (تابع) مربوطه "منحنی چگالی توزیع احتمالی^۱۰" نامیده می شود. از لحاظ تئوری منحنی در هر دو سمت به سمت بینهایت میل می کند و مجانب محور افقی می شود. اجرای روش نت پیشگیرانه هر چند از تعداد خرابی های ناگهانی و توقف های خارج از برنامه می کاهد، ولی نمی تواند آن را به صفر کاهش دهد. این مسأله در شکل(۱) که نرخ خطر یا شکست (h(t بر حسب زمان ( که دلالت بر دوره عمر تجهیزات دارد ) را نشان می دهد. نرخ خطر، مقیاس نرخ لحظه ای شکست است یعنی احتمال شکست مابین زمان t و t+dt ، که نشان می دهد در آنجا هیچ شکستی تا زمان t وجود ندارد و به صورت نشان داده می شود. هرچه نرخ شکست کمتر باشد محصول با دوام تر است. در این فرمول (h(t تابع چگالی شکست و (F(t تابع توزیع شکست نام دارند[۱۱].

منحنی تاریخچه عمر محصول

شکل(۲) منحنی تاریخچه عمر تعداد نامتناهی از یک محصول را نشان می دهد. این منحنی بیانگر تغییرات نرخ شکست نسبت به زمان است. منحنی دارای سه مرحله یا سه بخش متمایز است. مرحله جا افتادگی یا نوپایی، مرحله عمر طبیعی یا خرابی بر شانس و مرحله فرسایش. این منحنی به نام منحنی وان حمام نیز معروف معروف است[۱۱ و ۱۲].

الف- مرحله جا افتادگی

همانطوری که در شکل(۲) دیده می شود، در ابتدای راه اندازی ماشین، دستگاهها احتیاج به تنظیم شدن و رفع نواقص و سازگاری با محیط را دارند و لذا امکان خرابی، بالا است، این موضوع بیشتر ناشی از شکست های نخستین قطعات و اجزا می باشد. در این ناحیه،(h(t نرخ شکست یاخطر و (f(t تابع چگالی شکست شکل (۲) ، با زمان کاهش می یابد و مقارن با توابع فوق نمائی^۱۱ می باشد. در دوران جا افتادگی سیستم ها مخصوصا سیستم های مکانیکی نظیر موتور اتومبیل همواره توصیه می شود که موتور ها در دور کم کارکنند تا از بروز خرابی( سائیدگی) در آنها جلوگیری شود. عوامل شکست های نخسین عبارتند از: عیب های طراحی، عیب های ساخت، عیب های نصب، عیب های راه اندازی و بهره برداری.

ب-مرحله عمر طبیعی

در ناحیه میانی تعداد کمتری شکست رخ می دهد، به عبارتی در دوران عمر طبیعی باید " نت" پیشگیرانه عمدتاً معطوف به انجام عملیات لازم برای حفظ سیستم در موقعیت موجود باشد. بخش مستقیم منحنی موازی با محور، که بر ثابت بودن نرخ شکست در این مرحله دلالت دارد. شکست ها به دلیل نرخ ثابت به شیوه ای کاملا تصادفی رخ می دهد و غیر قابل پیش بینی بوده و پیشگیری آنها نیز ممکن نیست. ولی بخشی از علت آنها می تواند تغییرات تند در توزیع تنش در اجزا باشد. در این وضعیت عملیاتی شامل روغنکاری، تمیز کاری و بازرسی های متناوب برای دست یابی به اشکالات احتمالی و رفع آنها مؤثر می باشد. جالب توجه است که در این دوران، اعمال عملیات پیشگیری شامل تعویض(نوسازی) قطعات نه تنها به حال سیستم نافع نخواهد بود بلکه احتمال و سرعت خرابی ها را افزایش خواهد داد. شکست هنگامی رخ می دهد که تنش های محیطی یا عملیاتی از مقاومت طراحی قطعات و اجزا تجاوز کند. در ناحیه شکست تصادفی، نرخ شکست (h(t، گرایش به ثابت بودن وتابع چگالی شکست (f(t، گرایش به نمائی منفی^۱۲ ، بودن را دارد[۳].

ج-مرحله فرسایش

سومین مرحله از عمر یک محصول، مرحله فرسودگی است که در شکل (۲) با شیب تند افزایشی، نشان داده شده است. هم چنانکه قطعات و اجزا یا تجهیزات به سن فرسودگی می رسند، علائم زوال و شکست زیاد رخ می دهد. به عبارتی سرعت خرابی لحظه ای دستگاهها روند افزایشی به خود گرفته و در نتیجه در این دوران هر مقدار که از عمر دستگاه می گذرد، سرعت لحظه ای احتمال خرابی در آن بیشتر خواهد شد. در ناحیه شکست فرسایشی، افزایش در نرخ شکست(h(t و تابع چگالی شکست (f(t ظاهر کوهان مانندی به خود می گیرند. در این ناحیه از سرعت خرابی های لحظه ای سیستم کاسته می شود. عوامل مهم در شکست فرسایشی عبارتند از اضافه بار، لق بودن و زوال متالوژیکی .روش نت پیشگیرانه در فاز آخر منحنی تاریخچه عمر مؤثر است و قبل از اینکه ماشین به این فاز وارد شود، آن را تعمیر می نمایند. اگر در دوران فرسودگی تعداد شکست را بر حسب زمان در یک دستگاه مختصات رسم نمائیم منحنی توزیع نرمال به دست می آید ( شکل ۱)

مواد و روشها

این آزمایش در سال ۱۳۸۳ در منطقه باغین واقع در ۲۵ کیلومتری شهرکرمان به اجرا درآمد. متوسط بارندگی سالانه منطقه ۱۸۰ میلیمتر و حداکثر و حداقل دمای مطلق سالانه به ترتیب ۴۱ و ۵- درجه سانتیگراد گزارش شده است. آب و هوای منطقه بر اساس روش آمبرژه سرد و خشک تعیین شده است. آزمایش به صورت اندازه گیری میزان خاک تیمار شده توسط یک گاوآهن دو طرفه سه خیش، یک غلتک و یک عدد دیسک در طی یک دوره ۷ روزه در دو حالت عادی و استفاده از نت پیشگیرانه در دو مرحله اجرا شد. پس از تعیین حدود نقشه طرح، به منظور آگاهی از ویژگی های خاک محل آزمایش و به ویژه مقدار نیتروژن معدنی خاک، از ۵ نقطه از زمین محل اجرای طرح نمونه هایی در دو عمق ۰ تا ۵۰ سانتیمتر و ۵۰ تا ۱۰۰ سانتیمتری تهیه شد که پس از انتقال به آزمایشگاه و ادغام نمونه های مربوط به اعماق مشترک، ویژگی های فیزیکو شیمیایی خاک محل آزمایش تعیین شد

مرحله اول

ابتدا گاوآهن برگرداندار^۱۳ دو طرفه سه خیش را به اتصال سه نقطه تراکتور MF 285 متصل نموده و گاوآهن را از لحاظ عرضی و طولی تراز کردیم. با در نظر گرفتن ساعت کاری بکار گرفته شده در هر روز، میزان حجم خاک تیمار شده توسط گاوآهن را برای هر دو حالت عادی(بدون بکارگیری نت پیشگیرانه) و استفاده از نت پیشگیرانه بر اساس میزان پیشروی، عرض و عمق شخم محاسبه شد(جدول۱). در نهایت اطلاعات بدست آمده با داده های حاصل از گزارشات موجود در بخش برنامه ریزی و کنترل پروژه این شرکت که در طی یک دوره سه ماه بدست آمده بودمورد مقایسه قرار گرفت.(جدول۲).

شکل ۱ – راست: گاو آهن دوطرفه قبل از کار. چپ: گاوآهن در حین کار

مرحله دوم

در این مرحله، ماشین مرکب از دیسک و غلتک را به تراکتور MF 285 متصل کرده و مطابق روش استفاده شده در حالت قبل عمل شد(جدول۳). درعملیات زراعی بعد از دیسک زنی از غلتک استفاده شد، در نتیجه شرایط کاری آنها و میزان خاک تیمار شده توسط دیسک و غلتک مساوی در نظر گرفته می شود. بدین دلیل اطلاعات مربوط به آنها در یک جدول درج شده است. پارامتر حجم خاک تیمار شده در واحد زمان معیاری از عملکرد دستگاه و در دسترس پذیری آن است. در تمام مراحل عمق و شرایط کار ( سرعت، نوع تراکتور و وضعیت خاک مزرعه) ادوات مشابه در نظر گرفته شده است.

از عوامل مؤثر در کارایی و راندمان دیسک می توان به سلامت بلبرینگ ها، تیزی و عدم شکستگی و خمیدگی لبه پره ها، وضعیت و تنظیم بودن چرخ های تنظیم عمق می توان اشاره کرد. با اعمال نت پیشگیرانه موارد ذکر شده قبل از شروع کار بررسی و به منظور کاهش زمان از کارافتادگی دستگاه قطعات و لوازم یدکی در مدت آزمون در دسترس قرار داده شدند. از عوامل مهم از کار افتادگی غلتکها می توان به خرابی بلبرینگ های انتهایی اشاره نمود. با اعمال مهندسی نت پیشگیرانه، بازدید های منظم وضعیت قسمتهای متحرک و بلبرینگ ها انجام شد و در صورت نیاز گریس کاری صورت گرفت. همچنین در صورت مشاهده خرابی در آنها با تعویض به موقع بلبرینگ ها از توقف کار غلتک در فصل کار جلوگیری و در زمان و هزینه عملیات صرفه جویی نمودیم.

جهت انجام ارزیابی حسی در این پژوهش، پس از برگزاری آزمون های حسی مقدماتی و قرار دادن یک نمونه تکراری در هر بار آزمون، نهایتاً ۱۰ کارشناس که از بیشترین دقت در ارزیابی و تشخیص آزمون های مشابه برخوردار بودند، برای آزمون حسی اصلی انتخاب شدند. سرانجام، پردازش داده های مربوط به مدت ۷ روز برای هر دو حالت ذکر شده با استفاده از نرم افزارهای Quatropro ,Mstatc و Excel انجام شد.

نتایج و بحث

نتایج مرحله مقدماتی نشان داد که با بکارگیری نت پیشگیرانه میزان حجم خاک جابجا شده در هر دو حالت به میزان پیش بینی شده نزدیکتر می شود و اختلاف بین حالت استفاده از نت پیشگیرانه و میزان پیش بینی شده تا حد قابل توجهی کاهش می یابد. همچنین مشخص شدکه با بکارکیری نت پیشگیرانه تا روز آخر آزمایش، روند کاهش از سرعت بالاتری برخوردار می شود(شکلهای۱و۲).

در این پژوهش، بهترین ضرایب صفات مورد ارزیابی جهت تخمین امتیاز پذیرش نت پیشگیرانه به روش رگرسیون چند متغیره محاسبه شدند که معادله تابعیت پذیرش عبارت بود از:

که:

Y= میزان پذیرش نت پیشگیرانه.

= مجموع هزینه ها.

= مجموع زمان های تلف شده.

= مدت زمان انجام پروژه.

با توجه به این معادله می توان نتیجه گرفت عامل هزینه بیش از سایر عوامل در پذیرش کلی مؤثر می باشد و جهت بکارگیری نت پیشگیرانه نخست می توان از عوامل درگیر در هزینه ها بهره جست.

مقایسه هزینه های هر دو حالت عادی و نت پیشگیرانه در هر دو مرحله(جدولهای۴و۵) با نتایج بدست آمده در سایر نقاط جهان نشان می دهد که با بکارگیری نت پیشگیرانه به صورت مداوم، سطوح بهره برداری از تجهیزات بهبود می یابد[۱۴].

آمار کاهش هزینه های تعمیرات در حالت بکارگیری از نت پیشگیرانه نیز حاکی بر این مطلب است که اعمال یک برنامه مؤثر پیشگیری کاهش هزینه های مستقیم و غیرمستقیم را به دنبال خواهد داشت(شکلهای ۵ و۶). تحقیق انجام شده توسط آقای دارابی(۴) نیز نشان می دهد که با بکارگیری یک سیستم مؤثر نگهداری و تعمیرات، هزینه ها به میزان قابل توجهی کاهش می یابد.

با توجه به نتایج این پژوهش می توان عنوان نمود که با بکارگیری سیستم نت پیشگیرانه، زمان تلف شده و هزینه تعمیرات کاهش و بازده ماشین افزایش می یابد که با توجه به بررسی های صورت گرفته علت امر اجرای مهندسی نت پیشگیرانه می باشد، با اجرای این طرح درصد توقف به علت نقص فنی جزئی که درصد قابل توجهی از دوره توقف ماشین را به خود اختصاص می دهد کاهش یافته و با صرف اندکی هزینه، راندمان ادوات افزایش می یابد.

نتیجه گیری

توسعه ماشین آلات و ایجاد سیستم های پیشرفته در قرن اخیر، باعث استفاده کمتر از نیروی درگیر در پروژه شده است. از آنجا که صنعت کشاورزی در کشور ما روند رو به رشد خود را به سرعت طی می کند، در آینده ای نه چندان دور مجبور به رقابت با شرکت های بزرگ خواهد شد، مدیران بایستی آمادگی لازم برای تطبیق با سیستم های جدید مدیریتی از جمله مدیریت نگهداری و تعمیرات را داشته باشند تا بتوانند بر پایه نظم نوین حاکم بر این مدیریت، امتیاز رقابت در عرصه جهانی را بدست آورده و در جهت رسیدن به بهترین میزان بهره وری و قابلیت اطمینان حرکت نمایند. در واقع پیش بینی زمان دقیق خرابی و تعمیرات باعث کاهش هزینه تعمیرات، کاهش وقفه های زمانی در بهره برداری از ماشین آلات، امکان برنامه ریزی مؤثر، افزایش ایمنی، صرفه جوئی های مالی و به طور کلی افزایش بازده اقتصادی می شود.

منابع

۱- گزارش سالیانه بانک جهانی، سپتامبر ۲۰۰۶ .

۲- هنت، د. ۱۳۸۱. مدیریت تراکتور و ماشین های کشاورزی، ترجمه بهروزی لار. انتشارات دانشگاه تهران.

۳- رستمیان،ه.۱۳۸۶. نگهداری و تعمیرات بهره ور فراگیر۲، انتشارات ترمه.

۴- دارابي، ي.۱۳۸۱.كاربرد تكنيك Condition Monitoring دربهينه سازي برنامه نگهداري و تعميرات ماشين آلات كشاورزي(تراكتور)، پايان نامه كارشناسي ارشد.

۵- جوشی، ج.نگهداری وتعمیرات(نت) بهره ور و فراگیر- ترجمه علی حاج. مؤسسه مهندسین نگهداری وتعمیرات ژاپن..

۶- حاج شیر محمدی، ع. ۱۳۷۷. برنامه ریزی نگهداری و تعمیرات(مدیریت فنی). انتشارات غزال.

۷- بهزاد، م. سپنا لو،ك.۱۳۸۶ اصول و مبانی ارتعاشات در نگهداری و تعمیرات و عیب یابی ماشین های دوار. شرکت ملی صنایع پترشیمی.

۸- رضائی، و. سعیدی،س.۱۳۸۵. مبانی ارتعاشات و ارزیابی. نشر حسام

۹- تمیزی،ه. رضائی،و. خسروی،م.۱۳۸۱. عیب یابی ماشین های دوار، نشر حسام.

10-Luize Otavio Amaral,"Machinary failure analysis Hand book"Gulf cover publication, 2006.

11-Robert Kertis,"Effective Maintenance Planing and Scheduling"Carolina

Plant Engineering and Maintenance Conference, March 2003 Greenville, SC.

12- Li,J.R., Khoo,L.P., Tor,S.B., 2006 “Generation of posit multiple Components disassembly sequence for maintenance using a disassembly constraints graph. International Journal Production Economics 102, 51-65.

13- Wayenbergh, G., Pintelon, L., 2004. “Maintenance concept development: A case study”, International Journal of Production Economics 89, 395-405

14- Bateman,J.” Preventive Maintenance: stand alone manufacturing compared with cellular manufacturing industrial management”, ۳۷(۱)(۱۹۹۵)۱۹-۲۱

^١ effectivness

^٢ Efficiency

^٣ Reliability

^٤ Availability

^٥ Corrective Maintenance

^۶ Preventive Maintenance

^٧ Time Based Preventive Maintenancez

^٨ Condition Based Preventive Maintenance

^۱۱ Hyper Exponential Distribution Function

^۱۲ Negative Exponential Distribution Function

^۱۳ Moldboard plow