Bảo trì dựa trên tình trạng (Condition-Based Maintenance – CBM) là một phương pháp bảo trì rất quan trọng trong hệ thống công nghiệp hiện đại ngày nay. Phương pháp bảo trì này được sử dụng để duy trì hiệu suất và tuổi thọ của các thiết bị công nghiệp thông qua giám sát liên tục các thông số hoạt động của thiết bị. Ứng dụng bảo trì CBM sẽ giúp phát hiện sớm các vấn đề và lỗi trong quá trình vận hành, từ đó giảm thiểu sự cố và giảm thiểu chi phí bảo trì.
1. Khái niệm Bảo trì dựa trên tình trạng CBM
Không giống như bảo trì phòng ngừa , trong đó việc lập kế hoạch bảo trì sẽ dựa trên lịch hoặc các phương tiện khác để xác định thời điểm lên lịch và thực hiện công tác bảo trì.Bảo trì dựa trên tình trạng CBM lại dựa trên nguyên tắc: Các thiết bị sẽ báo hiệu về các vấn đề sắp xảy ra thông qua sự thay đổi của các thay đổi của các thông số trong quá trình vận hành của chúng. Các thông số này bao gồm nhiệt độ, áp suất, dòng điện, tốc độ
quay, rung động và các thông số khác tùy thuộc vào từng loại thiết bị…
Việc bảo trì chỉ diễn ra khi các chỉ số này có dấu hiệu bất thường hoặc có dấu hiệu giảm hiệu suất.
2. Mục tiêu Bảo trì dựa trên tình trạng CBM
Mục tiêu của Bảo trì Condition-Based Maintenance (CBM) là liên tục giám sát tình trạng của tài sản để phát hiện các vấn đề sắp xảy ra. Từ đó cho phép việc bảo trì có thể được lên lịch trước khi xảy ra hỏng hóc. CBM cho phép các nhà quản lý chủ động và linh hoạt hơn trong việc quản lý bảo trì, đảm bảo rằng các thiết bị được bảo trì đúng lúc để giảm thiểu thời gian gián đoạn sản xuất và tăng hiệu quả.
3. Nguyên lý hoạt động Bảo trì dựa trên tình trạng CBM
Bảo trì dựa trên tình trạng CBM sử dụng các cảm biến để giám sát thời gian thực các thông số hoạt động của thiết bị, chẳng hạn như nhiệt độ, áp suất, độ rung và dòng điện… Các dữ liệu thu thập được từ cảm biến sẽ được AI hoặc phần mềm quản lý bảo trì CMMS phân tích để xác định các dấu hiệu cảnh báo của sự cố. Khi tín hiệu cảnh báo được phát hiện, các nhóm bảo trì có thể lên kế hoạch bảo trì trước khi sự cố xảy ra, tránh gián đoạn sản xuất.
4. Ứng dụng Bảo trì dựa trên tình trạng CBM
Các ứng dụng của CBM rất đa dạng, từ các hệ thống sản xuất công nghiệp, tàu thủy, máy bay, máy nông nghiệp đến các hệ thống điện lực, nước và khí. CBM giúp tăng tính sẵn sàng của thiết bị, giảm thiểu thời gian dừng sản xuất và giảm thiểu chi phí bảo trì.
Một ví dụ về việc ứng dụng bảo trì dựa trên tình trạng CBM là trong ngành sản xuất điện. Theo một báo cáo của hãng Siemens, việc ứng dụng CBM đã giúp họ tối ưu hóa quá trình sản xuất điện bằng cách giảm thiểu thời gian dừng máy do bảo trì định kỳ. Siemens đã triển khai bảo trì CBM cho một trong các dự án thủy điện tại châu Âu để giám sát thông số hoạt động của các thiết bị quan trọng như bơm, động cơ, máy phát điện và máy biến áp.
Kết quả là, hệ thống giám sát đã phát hiện ra các tình huống cần thiết phải bảo trì trước khi các sự cố xảy ra. Trước đây, Siemens đã phải dừng vận hành của nhà máy để thực hiện bảo trì định kỳ mỗi năm, dẫn đến mất khoảng 500 giờ vận hành. Nhưng nhờ vào CBM, họ đã giảm thiểu thời gian
dừng chương trình đến mức chỉ cần ngừng vận hành mỗi 2-3 năm/ 1 lần cho công tác bảo trì định kỳ. Từ đó giúp họ tiết kiệm được khoảng 350 giờ vận hành. Điều này đã giúp họ tối ưu hóa quá trình sản xuất điện, tăng hiệu suất và giảm chi phí bảo trì cần thiết.
Một trường hợp nghiên cứu khác được tiến hành tại một nhà máy năng lượng điện ở Mỹ, trong đó CBM được áp dụng để quản lý bảo trì cho hệ thống bơm làm mát chính. Hệ thống này cung cấp nước lạnh cho các thiết bị quan trọng trong nhà máy, bao gồm các tuabin và động cơ. Trước khi áp
dụng bảo trì CBM, hệ thống bảo trì được thực hiện định kỳ mỗi 12 tháng.
Tuy nhiên, phương pháp này không đảm bảo rằng các sự cố được phát hiện kịp thời, đồng thời cũng tốn kém và vẫn phát sinh sự cố gây gián đoạn sản xuất. Sau khi bảo trì CBM được áp dụng, các cảm biến được lắp đặt trên các bơm, giúp thu thập dữ liệu thời gian thực của thiết bị. Các dữ liệu sau đó được phân tích phần mềm quản lý bảo trì CMMS chuyên dụng, để phát hiện các dấu hiệu bất thường.
Kết quả của việc áp dụng này đã giúp nhà máy trên giảm đáng kể thời gian gián đoạn sản xuất. Theo số liệu thực tế, thời gian gián đoạn sản xuất do bảo trì giảm từ 32 giờ xuống còn 12 giờ mỗi năm. Đồng thời, chi phí bảo trì được giảm đáng kể, từ 200,000 đô la Mỹ/năm xuống còn 50,000 đô la Mỹ/năm, trong khi độ tin cậy của hệ thống bơm làm mát cũng được cải thiện đáng kể.
5. Lợi ích và hạn chế của Bảo trì dựa trên tình trạng CBM
Các lợi ích phương pháp Bảo trì dựa trên tình trạng CBM như sau:
- Bảo trì đúng thời điểm: Một trong những lợi ích lớn của CBM là bảo trì dựa trên trạng thái thực tế của thiết bị, thay vì bảo trì định kì theo thời gian. Từ đó, giúp giảm thiểu thời gian gián đoạn sản xuất. Chẳng hạn, nếu các thiết bị đang hoạt động tốt và không cần bảo trì, thì các hoạt động bảo trì định kỳ sẽ làm gián đoạn quá trình sản xuất mà không cần thiết. Ngược lại, nếu các thiết bị đang có vấn đề và không được bảo trì đúng lúc, thì chúng có thể gây ra sự cố và làm gián đoạn quá trình sản xuất một cách nghiêm trọng.
- Giảm chi phí bảo trì: Bảo trì CBM cũng giúp giảm chi phí bảo trì đáng kể. Thay vì bảo trì định kỳ hoặc thay thế toàn bộ thiết bị, CBM chỉ thực hiện bảo trì khi thiết bị thực sự cần được bảo trì. Điều này giúp giảm chi phí phát sinh và tối ưu hóa ngân sách bảo trì.
- Nâng cao độ tin cậy của thiết bị: Bằng cách giám sát liên tục tình trạng hoạt động của thiết bị, bảo trì CBM cho phép chúng ta phát hiện các tình trạng sớm, tránh được sự cố bất ngờ, giúp nâng cao độ tin cậy và độ an toàn cho thiết bị.
- Tăng hiệu quả sản xuất: bảo trì CBM tăng hiệu quả sản xuất bằng cách đảm bảo rằng các thiết bị đang hoạt động trong trạng thái tối ưu, đạt được hiệu suất tối đa và tiết kiệm năng lượng.
Các hạn chế của phương pháp Bảo trì dựa trên tình trạng CBM gồm:
- Chi phí đầu tư ban đầu cao: Việc cài đặt hệ thống giám sát tình trạng thiết bị có thể đòi hỏi chi phí đầu tư ban đầu rất cao. Tuy nhiên, chi phí này có thể bù đắp bằng các lợi ích về chi phí bảo trì, hiệu quả và độ tin cậy của thiết bị xét về lâu dài.
- Yêu cầu kỹ thuật viên có kinh nghiệm: Việc cài đặt, vận hành và phân tích dữ liệu của hệ thống giám sát tình trạng thiết bị đòi hỏi kỹ năng và kinh nghiệm đặc biệt. Kỹ thuật viên phải biết cách cài đặt các cảm biến, hiểu về hoạt động của các thiết bị và phân tích dữ liệu từ các cảm biến. Nếu kỹ năng của kỹ thuật viên không đủ, hệ thống này có thể không hoạt động đúng cách và dẫn đến kết quả không chính xác.
- Độ chính xác của dữ liệu: Để đưa ra quyết định bảo trì chính xác, bảo trì CBM yêu cầu dữ liệu đầu vào chính xác và đáng tin cậy. Nếu cảm biến không hoạt động đúng cách hoặc dữ liệu không được phân tích đúng cách, kết quả của quá trình bảo trì có thể không chính xác và dẫn đến hậu quả không mong muốn.