Thiết kế để Bảo trì là một tập hợp con của triết lý Thiết kế để Xuất sắc (DFX). Triết lý xem xét thực tế rằng thiết kế sản phẩm có thể có ảnh hưởng đáng kể đến các khía cạnh vòng đời của sản phẩm như sản xuất, lắp ráp, độ tin cậy, tính bền vững , v.v.
Bằng cách tính đến các yếu tố này trong giai đoạn đầu của quá trình thiết kế, chúng tôi có thể ngăn chặn các vấn đề tốn kém thông qua các giải pháp dễ dàng và tiết kiệm chi phí .
Trong bài viết này, chúng ta xem xét Thiết kế để Bảo trì và cách sử dụng các quy tắc cơ bản nhất định có thể giúp chúng ta đảm bảo bảo trì sản phẩm tối ưu.
Thiết kế để bảo trì là gì?
Thiết kế để bảo trì (hoặc Thiết kế để bảo trì) là một triết lý nhằm giảm bớt những khó khăn và chi phí liên quan đến việc bảo trì sản phẩm. Một thiết kế tập trung vào bảo trì sẽ xem xét hoạt động và bảo trì sản phẩm trong tương lai. Điều này đảm bảo rằng chúng tôi có thể đáp ứng các mục tiêu về khả năng bảo trì một cách nhanh chóng, dễ dàng và giá cả phải chăng.
Việc tập trung vào bảo trì có thể bắt đầu từ chính giai đoạn thiết kế.
Thiết kế của bất kỳ sản phẩm nào cũng có ảnh hưởng đáng kể đến khả năng bảo trì của nó. Bằng cách áp dụng cách tiếp cận liên ngành giữa chức năng, chi phí, độ phức tạp và bảo trì, chúng tôi có thể đạt được thiết kế sản phẩm với hiệu suất vòng đời tốt hơn chỉ với một khoản tăng nhỏ trong đầu tư ban đầu.
Lợi ích chính
Những lợi ích chính của việc áp dụng thiết kế cho các nguyên tắc bảo trì như sau:
- Giá rẻ
- Ít lỗi hơn
- Giảm thời gian chết
- Nhiệm vụ bảo trì an toàn hơn
- Xử lý sự cố và sửa chữa dễ dàng hơn
- Tiết kiệm thời gian (tháo gỡ, chỉnh sửa và lắp ráp nhanh hơn)
Chúng ta hãy xem xét một số nguyên tắc phổ biến có thể giúp chúng ta đạt được những lợi ích trên.
Thiết kế cho nguyên tắc bảo trì
Nhiều nguyên tắc thiết kế không phải là mới đối với những người quen thuộc với các kỹ thuật DFX khác, chẳng hạn như Thiết kế để lắp ráp (DFA) , Thiết kế để sản xuất (DFM) , v.v. Nhưng chắc chắn có một số góc độ độc đáo về cách áp dụng các nguyên tắc này để đơn giản hóa BẢO TRÌ.
Mười nguyên tắc phổ biến nhất như sau:
- tiêu chuẩn hóa
- mô đun hóa
- khả năng tiếp cận
- Thông báo trục trặc
- Thiết kế liên kết yếu
- Nhận dạng dễ dàng
- đóng gói hiệu quả
- Sử dụng chốt nhanh
- An toàn theo thiết kế
- Sử dụng các giao diện tiêu chuẩn
Tiêu chuẩn hóa
Tiêu chuẩn hóa đề cập đến việc sử dụng các thành phần tiêu chuẩn khi thiết kế sản phẩm. Đây có thể là một cái gì đó đơn giản như ốc vít như đai ốc và bu lông hoặc các bộ phận phức tạp như VFD được sử dụng để kiểm soát tốc độ động cơ.
Bằng cách sử dụng thiết bị tiêu chuẩn, các nhiệm vụ bảo trì trở nên hợp lý hơn nhiều vì các bộ phận này thường được sản xuất theo quy mô kinh tế giúp giảm chi phí riêng lẻ của chúng.
Chẳng hạn, có hàng chục thương hiệu sản xuất đồng hồ thông minh với kích thước mặt số tiêu chuẩn là 1,78″ vì đây là kích thước có thể mua dễ dàng và hợp túi tiền trên thị trường.
Các bộ phận tiêu chuẩn cũng ngăn ngừa sự nhầm lẫn và sai sót vì các kỹ thuật viên đã quen thuộc với việc sử dụng và lĩnh vực ứng dụng của chúng.
Mô đun hóa
Mô đun hóa đề cập đến việc thiết kế một thành phần sử dụng các thành phần con có thể hoán đổi cho nhau khi xảy ra lỗi. Tất cả các thành phần phụ là khép kín.
Việc có một sản phẩm được mô-đun hóa tốt cho phép các kỹ thuật viên và kỹ sư bảo trì thay thế các bộ phận bị lỗi mà không ảnh hưởng đến các bộ phận khác. Hơn nữa, chỉ cần thay thế các thành phần bị lỗi, điều này cũng làm giảm chi phí và thời gian bảo trì.
Một ví dụ điển hình về mô đun hóa hiệu quả có thể thấy trong các hệ thống điện công nghiệp nơi có nhiều bộ phận độc lập như rơle, công tắc tơ và cầu chì kết hợp với các thiết bị hiện trường như động cơ, bộ truyền động, van, quạt, cảm biến, bộ giảm chấn và VFD.
Bất cứ khi nào phát sinh lỗi, do mô-đun hóa hiệu quả, lỗi có thể được cách ly và khắc phục dễ dàng bằng cách chỉ thay thế các mô-đun có thể tháo rời bị lỗi.
Khả năng tiếp cận
Các bộ phận được thiết kế để bảo trì phải nằm trong tầm tay của các kỹ sư và kỹ thuật viên. Chúng cũng phải có đủ không gian xung quanh để cho phép di chuyển các dụng cụ như cờ lê lực và búa mà không bị cản trở.
Lỗi thường cung cấp đủ tín hiệu yếu trước khi xảy ra sự cố. Đủ không gian xung quanh thiết bị cũng cho phép kiểm tra liên tục thiết bị, điều này rất quan trọng đối với chương trình theo dõi tình trạng.
Tương tự như vậy, các bộ phận này không được yêu cầu tháo các bộ phận khác càng nhiều càng tốt để tăng khả năng tách chúng ra khỏi hệ thống một cách dễ dàng khi thực hiện sửa chữa.
Thông báo trục trặc
Khi một sản phẩm bị hỏng, đôi khi người ta mất rất nhiều thời gian để tìm ra lỗi. Điều này được nhìn thấy đặc biệt là trong các hệ thống điện. Việc khắc phục sự cố có thể mất nhiều thời gian hơn so với việc khắc phục.
Trong chừng mực có thể, hệ thống phải có khả năng thông báo lỗi cho kỹ thuật viên. Có thể thấy một ví dụ về thông báo trục trặc trong các máy giặt hiện đại nơi màn hình hiển thị các mã lỗi hoặc ký hiệu khác nhau cho các lỗi khác nhau.
Các kỹ thuật viên có thể dễ dàng xác định lỗi bằng cách tham khảo hướng dẫn sử dụng sản phẩm. Điều này làm tăng hiệu quả bảo trì bằng cách giảm chi phí và thời gian liên quan đến quy trình.
Thiết kế liên kết yếu
Tất cả các hệ thống và sản phẩm có thể được thiết kế với một liên kết yếu, là liên kết đầu tiên bị lỗi trong trường hợp có lỗi. Ví dụ đơn giản nhất về liên kết yếu như vậy là cầu chì trong hệ thống điện.
Khi xảy ra lỗi điện, cầu chì sẽ nổ và ngăn không cho lỗi gây hại cho bất kỳ thành phần nào khác. Nó hoạt động như một cơ chế dự phòng an toàn, ngăn chặn thiệt hại cho các thành phần đắt tiền và khó thay thế hơn, đồng thời là điểm bảo trì để đưa hệ thống trở lại trực tuyến.
Nhưng phải cẩn thận để đảm bảo rằng liên kết yếu có thể thay thế dễ dàng, nhanh chóng và tương đối rẻ.
Nhận dạng dễ dàng
Nhận dạng dễ dàng có thể tiết kiệm rất nhiều thời gian, đặc biệt là trong các hệ thống phức tạp có nhiều thành phần trông giống nhau.
Trong chừng mực có thể, quy ước đặt tên cho các phần khác nhau phải đơn giản và dễ nhớ. Trong trường hợp có quá nhiều thành phần thì phải theo một hệ thống thống nhất trong toàn bộ hệ thống để dễ hiểu.
Một ví dụ tuyệt vời về các quy ước đặt tên có hệ thống có thể được nhìn thấy trong các hệ thống điện lớn. Ví dụ, nếu bạn nhìn vào sơ đồ điện của một con tàu, bạn sẽ thấy rằng nó có hàng trăm trang thiết bị kết nối với nhau có thể trở nên rất khó theo dõi nếu không có một hệ thống đáng tin cậy.
Do đó, mỗi trang của sơ đồ điện được chia thành các cột (và đôi khi là các hàng) và các thành phần được đặt tên theo vị trí của chúng trong sơ đồ điện.
Chẳng hạn, nếu sơ đồ nối dây của động cơ có ở trang 25 trong cột số. 2, động cơ được đặt tên là M252 để truy cập nhanh vào sơ đồ trong trường hợp có lỗi. Một thẻ vật lý có cùng số được đặt trên động cơ. Kỹ thuật viên có thể truy cập ngay vào sơ đồ động cơ mà không cần phải sàng lọc qua hàng trăm trang.
Đóng gói hiệu quả
Chúng tôi cũng có thể sử dụng bao bì để cải thiện tốc độ bảo trì. Tất cả các thành phần cần thiết để thực hiện một nhiệm vụ bảo trì nhất định có thể được thu thập và đóng gói lại với nhau để xúc tiến hoạt động.
Điều này giúp tránh mất thời gian tìm kiếm các bộ phận và công cụ khi bảo trì đang được tiến hành.
Có thể thấy một ví dụ về bao bì chức năng trong cách cung cấp bộ dụng cụ bảo trì máy tách ly tâm. Bất cứ khi nào tiến hành quy trình làm sạch bát, kỹ thuật viên sẽ tháo bộ dụng cụ bảo trì do nhà sản xuất cung cấp. Bộ này bao gồm tất cả các vòng chữ O, vòng đệm và ốc vít cần thiết cho công việc trong một gói.
Kỹ thuật viên có thể dễ dàng thực hiện bảo trì hoàn chỉnh và đảm bảo rằng anh ta đã thay thế tất cả các bộ phận bằng cách kiểm tra gói hàng.
Sử dụng chốt nhanh
Chốt nhanh có thể được sử dụng trong trường hợp không có sự tích tụ áp suất bên trong thành phần và không cần có nguy cơ rò rỉ hoặc tiếp cận nhiều lần vào thành phần.
Các móc khóa nhanh chẳng hạn như bảng điều khiển vừa vặn, kẹp đẩy vào, núm xoay một phần tư, pít tông chịu tải bằng lò xo, đai ốc cánh, móc khóa nhanh, chốt phồng và chốt trượt đều rất hiệu quả trong việc giảm thời gian tiếp cận các bộ phận được bảo vệ.
An toàn theo thiết kế
Đôi khi, trong quá trình bảo trì, những nhân viên có kinh nghiệm nhất có thể mắc lỗi vì nhiều lý do, chẳng hạn như mệt mỏi hoặc hướng dẫn mơ hồ.
Để giải quyết những vấn đề này, các nhà thiết kế có thể kết hợp các tính năng an toàn vào thiết kế bộ phận để ngăn việc định vị sai các thiết bị quan trọng. Thiết bị chỉ có thể được lắp đúng cách.
Điều này có thể được thực hiện bằng cách làm cho kết nối không đối xứng hoặc thông qua các dấu hiệu trực quan chẳng hạn như phích cắm và ổ cắm phù hợp theo màu sắc. Kỹ thuật này được gọi là chống lỗi (poka-yoke) .
Một ví dụ điển hình là thẻ SIM điện thoại của bạn, thẻ này chỉ khớp đúng hướng. Bất kỳ hướng nào khác sẽ không thể chứa thẻ SIM trong khe cắm.
Sử dụng các giao diện tiêu chuẩn
Việc sử dụng các giao diện tiêu chuẩn làm tăng sự dễ dàng kết nối giữa các thành phần.
Kỹ thuật viên hiếm khi mắc lỗi khi xử lý các thành phần quen thuộc. Chúng cũng dễ thay thế hơn. Một số ví dụ phổ biến về giao diện tiêu chuẩn là ổ cắm điện và kết nối USB.
Tóm tắt
Bảo trì là một khía cạnh không thể tách rời của nhiều sản phẩm, đặc biệt là trong các ngành thâm dụng vốn. Thông thường, chi phí bảo trì trong vòng đời của sản phẩm có thể tăng gấp nhiều lần so với chi phí đầu tư ban đầu, đặc biệt nếu sản phẩm đó có thiết kế kém.
Tuy nhiên, việc không ưu tiên bảo trì và vận hành thiết bị đến mức hỏng hóc có thể tốn kém gấp 10 lần so với chương trình bảo trì thông thường. Điều quan trọng là chúng tôi phải cân nhắc kỹ lưỡng khả năng bảo trì của thiết bị trong tất cả các giai đoạn.
Đây là lý do tại sao thiết kế để bảo trì là rất quan trọng. Bằng cách kết hợp các chiến lược đơn giản, hiệu quả về chi phí, chúng tôi có thể phát triển các sản phẩm dễ bảo trì và đảm bảo rằng chúng tồn tại lâu hơn và mang lại nhiều giá trị hơn cho khách hàng.
