Suunnittelemassa turvallisempaa maailmaa

Miten luotettavuus auttaa suunnittelijoita tasapainottamaan kilpailevat vaatimukset

Luonnonkatastrofeista tulee todennäköisesti tälle vuosisadalle tyypillinen ominaisuus. Vaikutukset ihmiskuntaan Australian helleaalloista länsi-Yhdysvaltojen maastopaloihin, Karibian hurrikaaneihin ja kaakkois-Aasian tulviin ovat karut. Niitä voivat vielä pahentaa huterat rakennukset, laitokset ja infrastruktuuri.

Rakenne- ja konesuunnittelijoiden täytyy huomioida tällaiset odottamattomat tapahtumat, mutta samaan aikaan heiltä vaaditaan edullisempia, kevyempiä ja hiljaisempia tuotteita. Voidaanko suunnittelijoiden todella odottaa löytävän sijaa luotettavuudelle näiden paineiden alla?

Täytyy ottaa askel taaksepäin ja ymmärtää, että suunnittelijoiden kohtaamien vaatimusten ristiriitaisuudessa ei ole mitään uutta. Vaatimukset vaikuttavat
yhä suuremmilta, mutta muutos ei välttämättä ole näin jyrkkä.

Parempi, nopeampi, edullisempi

Fred Schenkelberg on luotettavuussuunnittelija ja -konsultti, joka on työskennellyt luotettavuuden parissa ja opettanut sitä yli 20 vuoden ajan. Hänen mukaansa tilanne ei ole muuttunut niin olennaisesti. ”Haluan parempaa, nopeampaa ja halvempaa! Ei tämä ole muuttunut. Voidaan kuitenkin sanoa, että sen tahti on kiihtynyt.”

"Mutta sitä on insinööritaito: vaihtokauppoja ja kilpailevien tarpeiden täyttämistä.”

"Suunnittelutiimillä on todennäköisesti kustannustavoite, haluttu päivämäärä tuotteen julkaisulle ja päämäärät toiminnallisuudelle. Ne saavat suunnitteluprosessissa paljon tilaa ja painoarvoa. Luotettavuuden ammattilaisena haluan varmistaa, että myös luotettavuuden arviointi näkyy kaikissa suunnitteluvaiheissa.”

Yksi keino painottaa sen näkyvyyttä on Design for Reliability eli luotettavuuteen perustuva suunnittelu, joka yhdistää useita luotettavuussuunnittelussa kehitettyjä työkaluja ja menetelmiä.

Luotettavuutta koko käyttöiän

Luotettavuussuunnittelu eli Design for Reliability (DfR) on vaiheittainen prosessi, joka tukee luotettavuutta tuotteen koko käyttöiän sen syntymisestä vanhentumiseen. Luotettavuussuunnittelu ei siis kuulu ainoastaan luotettavuusalan ammattilaisille. Organisaatiotasolla laadittuna ja toteutettuna
se ohjaa tuotteen suunnittelua, valmistusta ja kunnossapitoa, joten siihen saattavat osallistua yhtiön kaikki osat.

Luotettavuussuunnittelun perustana olevan periaatteen mukaan luotettavuus tapahtuu päätöksentekohetkellä. Näin ollen luotettavuus täytyy ottaa huomioon kauan ennen fyysisen tuotannon aloittamista.

Tämän tekeminen edellyttää kunnollista ymmärrystä luotettavuuden olemuksesta. Konetekniikassa luotettavuus on todennäköisyys, jolla esine toimii käyttötarkoituksessaan tietyn ajan tietyissä olosuhteissa.

Kun luotettavuudesta on näin yleinen ymmärrys, voidaan tunnistaa ja määrittää tuotteen luotettavuusvaatimukset, jotka yleensä ovat samankaltaiset tai samat kuin asiakkaan odotukset. Vasta kun vaatimukset ovat selvät, pitäisi aloittaa ne täyttävän tuotteen suunnittelu.

Yksi koko ei sovi kaikille

Luotettavuussuunnittelulle ei ole yleismaailmallisesti hyväksyttyä mallia, mutta mihin tahansa ohjeeseen kuuluu todennäköisesti viereisen kaavion perusvaiheiden noudattaminen.

Se ei kuitenkaan ole yksisuuntainen prosessi. Odotus on, että suunnittelu-, analyysi- ja varmistusvaiheisiin palataan useita kertoja ennen kuin tuote on valmis lanseerattavaksi. Näissä vaiheissa voidaan käyttää paljon työkaluja, testejä ja prosesseja, jotka osoittavat tuotteen heikot kohdat, toleranssit ja lujuuden. Schenkelberg antaa luotettavuussuunnittelusta tiiviin yhteenvedon:

“Se on sarja sääntöjä, ohjeita jatoimintoja, jotka auttavat päätöksiä tekeviä, niin asentajia, suunnittelijoita kuin päälliköitäkin, ymmärtämään täysin luotettavuuden seuraukset.”

"Se ei kuitenkaan ole saman pysyvä sarja työkaluja tai toimintoja. Jokainen tilanne, tuote ja käyttökohde on erilainen.”

Askel taaksepäin arvon lisäämiseksi

Nämä erot ovat keskeisiä, koska luotettavuussuunnitteluun käyttäminen tarkistuslistana voi aiheuttaa ongelmia.

“Yksi ansa, johon organisaatiot lankeavat, on sanoa, että edellinen tuote oli oikein hyvä. Se täytti odotukset luotettavuudesta ja asiakkaiden odotukset, joten tehdään kaikki niin kuin viimeksikin. Tämä on vaarallista, koska seuraavalla tuotteella on ehkä eri käyttökohteet ja eri päämäärä ja se menee ehkä eri asiakkaalle”, Schenkelberg selittää.

”Seurauksena voi olla tarkistuslista-ajattelutapa: Tehdään nämä testit, täristetään kaksi tuntia, ja se on siinä. Mutta

lisätäänkö näin todella arvoa? Pitää istua alas miettimään, mitkä testit saattavat paljastaa mahdollisia tulevaisuudessa tapahtuvia ongelmia.” Ja tulevien ongelmien löytämiseksi täytyy ehkä tehdä se, mitä suunnittelijat yleensä välttävät, eli toivottaa tervetulleeksi vikaantuminen.

Epäonnistumisen edut

Tuotteen testaaminen sen vikaantumiseen asti voi olla hyödyllinen työkalu luotettavuuden selvittämisessä. Tämä lähestymistapa voi kuitenkin haastaa
tavalliset suunnitteluperiaatteet.

“Suunnittelijat ja insinöörit pyrkivät yleensä estämään vikaantumisen ja ajattelevat sitä paljon esineen kehittämisen aikana.” Schenkelberg sanoo ja jatkaa:

“Luotettavuussuunnittelu pystyy tekemään vikaantumisen näkyvämmäksi.”

“On tärkeää pystyä oppimaan vikaantumisesta. Liian moni haluaa testauksen osoittavan, että tuote toimii. Testit tehdään olosuhteissa, joissa tuotteen odotetaan läpäisevän ne, mutta jos yritetään saada uutta tietoa, tuote pitää ajaa vikaantumiseen asti.”

“Niin saadaan selville vikaantumisen luonne, miten se ilmeni ja minkälaiset rasitukset yhdistyvät ja aiheuttavat vikaantumisen. Sen voi tehdä eri tavoilla, mutta edellytys on halu löytää vikaantumiset.””

ksi tapa tuoda mahdolliset vikaantumiset esiin on nopeutettu käyttöikätestaus eli HALT (Highly Accelerated Life Test). Sitä voidaan käyttää osana luotettavuussuunnitelun varmistus- ja validointivaihetta.

Todellisen luotettavuuden ymmärtäminen

"Miellän HALTin löytämisprosessiksi”, Schenkelberg sanoo. ”Siinä käytetään paljon erilaisia käyttökohteen kannalta olennaisia rasituksia ja lisätään niitä, kunnes tuotteen on pakko vikaantua. Sillä saadaan selville, vikaantuuko tuote odotetulla rasitustasolla, ja voidaan tehdä sen perusteella päätöksiä marginaaleista. Yhtä tärkeää on oppia vikaantumisen luonteesta: miten se tapahtui.”

Teorian ja käytännön asiantuntijat ovat koonneet listoja rasituksista, joita rakennuksiin, laitoksiin ja infrastruktuuriin saattaa kohdistua ilmastonmuutoksen ja muiden katastrofitapausten seurauksena. Tapaukset asettavat suunnittelijoille uusia vaatimuksia, mutta todellinen muutos
on kohdistuvien rasitusten suuruusluokka ja yhdistelmä.

Schenkelbergin mukaan vikaantumisia etsimällä voidaan ymmärtää tuotteen
todellista luotettavuutta ja lujuutta ja saada enemmän tietoa sen kestokyvystä odottamattomien tapahtumien sattuessa.

Luotettavien pulttiliitosten suunnittelua nord-lock groupin kanssa

Mahdollisten vikaantumislähteiden löytäminen on yksi Nord-Lockin tekemistä monista testausmenettelystä, selittää Euroopan alueen tekninen johtaja Cyril Cadoux.

”Pulttiliitoksissa ajamme testejä harvoin vikaantumiseen asti, koska meillä on oikeat tiedot vaurioituneiden osien juurisyyn selvittämiseen. Jo ensimmäisten muutaman tuhannen käyttösyklin katsominen kertoo meille suuntaukset. Näin se antaa tiedon ja varmuuden tuotteen luotettavuudesta, jotta sille voidaan antaa elinikäinen takuu”, hän sanoo.

"Ei kuitenkaan riitä, että vain tarkastelemme tuotteita erikseen ja vahvistamme niiden olevan lujia ja luotettavia. Testaamme pulttimme ja aluslevymme niissä ympäristöissä, joissa niitä käytetään.”

“Keskustelemme asiakkaiden kanssa, selvitämme käyttökohteet ja teemme sen perusteella syvällisemmän analyysin. Hankimme heiltä mahdollisimman paljon tietoa ja tuotamme sitten skenaarioita. Joskus kaikki ei selviä 3D-piirustuksista tai kaavioista, joten tarpeen mukaan käymme paikan päällä”

“Emme siis vain testaa Nord-Lockin tuotteita, vaan oikeastaan testaamme heidän pulttiliitoksiaan. Voimme tuoda asiakkaiden avuksi analyysimme ja simulaatiomme ja sisäiset työkalumme”, sanoo Cadoux lopuksi.

Haluatko lukea lisää? White paperimme turvallisten pulttiliitosten malliperiaatteista voi lukea englanniksi osoitteesta www.nord-lock.com/safe-bolts