5.1 Mallintamisen perusteet
Järjestelmällä on yleensä toiminnallinen tavoite. Teknisellä järjestelmällä se voi olla järjes
telmän toiminta halutulla tavalla. Tekninen järjestelmä voi olla osa tuotantoprosessia tai - laitosta, tai osaprosessia tai -järjestelmää. Teknisen järjestelmän tulee siis toimia tuotantoprosessin asettamien vaatimusten mukaisesti. Paperikoneen sähkökäytölle asetettavat vaatimukset on esitetty luvussa 4.2.
Teknisen järjestelmän yksityiskohtaista tutkimista varten, on järjestelmä jaettava pienem
miksi kokonaisuuksiksi osajärjestelmiin tai -toimintoihin. Tällä tavalla muodostuu hierark
kinen laite- ja toimintorakenne. Jaottelu voidaan tehdä tarvittaessa komponentti tasolle saakka. Rajana voidaan pitää tasoa, jolla olevilla toiminnoilla tai komponenteilla ei ole suo
raa kytkentää toiminnan tavoitteen toteutumiseen. Suoralla kytkennällä tarkoitetaan tapah
tumaa, jossa kohteen vikaantuminen estää järjestelmän toiminnan.
Ympäristön vaikutukset eivät määrittelyjen perusteella alenna järjestelmän käytettävyysai- kaa, koska ne ovat järjestelmästä riippumattomia ulkopuolisia syitä. Kuitenkin on olemassa tapauksia, joissa ympäristöolosuhteilla voidaan olettaa olevan vaikutusta järjestelmän vikaantumiskäyttäytymiseen. Ympäristöolosuhteet eivät välttämättä aiheuta vikaantumista suoranaisesti tai ainakin syiden todentaminen on hankalaa. Vaikutus saatetaan havaita pit
källä aikavälillä. Seurauksena on kuitenkin järjestelmän ennenaikainen vanheneminen tai toiminnan heikkeneminen. Tämän johdosta ympäristöolosuhteet tulee ottaa huomioon mal
lintamisessa.
Käyttövarmuusanalyyseissä oletetaan yksiköiden vikojen olevan toisistaan riippumattomia.
Tällöin on mahdollista teknisellä järjestelmällä soveltaa moduuliajattelua (luku 2.8.1).
Moduuliajattelun perusteena on se, että moduulit ovat tilastollisesti toisistaan riippumatto
mia. Kun järjestelmä koostuu useasta toisistaan riippumattomasta laitteesta, järjestelmän vikataajuus on usein vakio.
Tarkasteltavan järjestelmän vikaantuminen noudattaa lähinnä Weibull-jakaumaa, jolloin järjestelmän vikataajuus käyttöönottovaiheessa voimakkaasti pienenee. Järjestelmän käyt
töönottovaiheessa on tarkoituksena poistaa asennusvaiheessa syntyneet viat, tarkastaa jär
jestelmä sekä virittää se käyttökuntoon ennen koneen luovutusta asiakkaalle. Luovutuksen jälkeen alkaa järjestelmän käytettävyystakuuaika, mikäli asiakas sitä vaatii. Pyrkimyksenä on, että käyttöönottovaiheen jälkeen järjestelmä on saavuttanut tai lähes saavuttanut vakio- vikataajuustason.
Ohjelmistoja kohdellaan kuin mitä tahansa järjestelmän kohdetta. Ohjelmiston kohdalla voi
daan myös soveltaa moduuliajattelua. Ohjelmisto muodostaa moduulin, joka on järjestelmän toisista kohteista tai moduuleista riippumaton. Ohjelmiston vikakäyttäytymistä tarkastellaan ohjausjärjestelmän osana ja vikataajuutta arvioidaan samalla tavalla kuin muidenkin kohtei
den.
5.2 Käyttövarmuusmallin rakenne
Käyttövarmuusmalli koostuu järjestelmän luotettavuusteknisestä rakenteesta, vikaantumrs- ja toipumisaikatiedoista ja edelliset yhdistävästä kvantitatiivisesta laskennasta. Laskennan lopputuloksena saadaan osajärjestelmien käytettävyydet ja edelleen järjestelmän käytettä
vyys. Järjestelmän käytettävyyden avulla voidaan arvioida sen käyttövarmuuden vaikutusta esimerkiksi tuotantojärjestelmän käyttövarmuuteen.
5.2.1 Luotettavuustekninen rakenne
Järjestelmän toiminnan tavoitteen toteutuminen edellyttää osajärjestelmien ja —toimintojen, ja edelleen laitteiden toimivuutta.
Sähköteknisen järjestelmän kohdalla jaottelu voidaan tehdä jakamalla järjestelmä osajärjes
telmiin (OJ) ja-toimintoihin (ОТ), ja edelleen pienemmiksi kokonaisuuksiksi (K) (kuva 14).
Jokaisella laitteella tai toiminnolla täytyy olla suora kytkentä järjestelmän toimintaan. Luo
tettavuusteknisestä rakenteesta siis poistetaan laitteet, joilla ei ole siihen suoranaista vaiku
tusta. Tärkeintä on, että laitteet ja toiminnot ovat oikeilla paikoillaan kytkettyinä toisiinsa siten, että vastaavuus todellisen järjestelmän kanssa säilyy. Järjestelmän laitteiden ja toi
mintojen väliset kytkennät perustuvat luotettavuusteknisiin sarja- ja rinnakkaisrakenteisiin.
Laitteiden ja toimintojen sijainti luotettavuusteknisessä rakenteessa noudattaa luvussa 4 esi
tettyä toiminnan kuvausta. Luotettavuusteknisen rakenteen alimmalla hierarkiatasolla ote
taan varsinaiset laitteet mukaan käyttövarmuustarkasteluun. Ympäristöolosuhteiden (O) vai
kutukset otetaan huomioon järjestelmätasolla.
Ympäristöolosuhteiden vaikutukset
Taso 0
— 01
Sähkökäyttö/toiminnan tavoite
Osajärjestelmien muodostama luotettavuustekninen rakenne
Osajärjestelmän osatoimintojen muodostama luotettavuustekninen rakenne
Taso 2
Osatoiminnon toteuttavat laitteet luotettavuusteknisenä rakenteena
— OT1 OTn —
— 0J1
A<1
Kuva 14. Hierarkkisen luotettavuusteknisen rakenteen muodostuminen
Järjestelmän luotettavuusteknistä rakennetta voidaan tarvittaessa yksinkertaistaa jättämällä tarkastelusta pois laitteet, joiden käytettävyys on lähes yksi. Tällöin jäljelle jää vain toimin
nan tavoitteen kannalta kriittiset laitteet. Mallin havainnollisuuden kannalta on kuitenkin parempi esittää myös laitteet, joilla epäkäytettävyyden esiintyminen on mahdollista.
5.3 Laskentaperusteen valinta
Järjestelmätoimittaja määrittelee sähkökäytön ongelmista aiheutuvan seisokki-Zkatkoajan seuraavasti: ”Toiminnan keskeytyminen on aika ratakatkosta tai hetkestä ei valmis käyt
töön’ hetkeen, jolloin sähkökäyttö on toiminnallinen paperikoneen näkökulmasta". Järjes
telmän ulkopuoliset syyt eivät kuulu epäkäytettävyysaikaan. Sähkökäyttö on paperikoneen näkökulmasta toiminnallinen hetkellä ’valmis käyttöön’. Hetkien välinen aika on epä- käytettävyysaikaa ja sen aikana voidaan tehdä joko korjaavan kunnossapidon tai ehkäisevän kunnossapidon toimenpiteitä.
Laskentaperusteeksi valittiin teknisen järjestelmän käytettävyyden määritelmä, yhtälö (12) (Kortelainen 1999, 19). Yhtälö ottaa huomioon korjaavan ja ehkäisevän kunnossapidon aiheuttaman epäkäytettävyysajan sekä järjestelmästä riippumattoman ei-käytettävissä olevan ajan.
Yksittäisen kohteen käytettävyys voidaan laskea yhtälön (12) avulla. Maksimaalista käytet
tävissä olevaa tuotantoaikaa käytetään vertailuaikana. Vertailuaika saadaan paperin tuotan
tolinjan käyttövarmuusmallista, jossa ajasta käytetään nimitystä suunniteltu vuotuinen käyt
töaika.
5.4 Käyttövarmuusmallissa tarvittavat tiedot
Järjestelmän käyttövarmuusmalli muodostetaan yhdistämällä laskenta luotettavuustekniseen rakenteeseen. Jotta laskenta on mahdollista yhtälön (12) avulla, täytyy luotettavuusteknisen rakenteen alimmalla hierarkiatasolla oleville laitteille määrittää halutut käyttövarmuuden tunnusluvut. Tunnuslukujen avulla voidaan määrittää laitteille keskimääräiset toipumis- ja seisokkiajat. Käyttövarmuuden tunnusluvut ovat:
■ vikataajuus Лк
■ toipumisaika 4
■ ehkäisevä kunnossapitotaajuus Л;
■ ehkäisevä kunnossapitoaika te
Käyttövarmuuden tunnuslukujen ja käytettävyyden laskentaperusteet määräävät käytettä
vissä olevan käyttövarmuustiedon sisällölle vähimmäisvaatimukset. Jotta käyttövarmuus- tietoa voidaan hyödyntää, täytyy sen sisältää vähintään seuraavat kohdat:
■ vikaantumisaj ankohta
■ vian korjauksen kesto
■ vian kohdistamistiedot (konetunnus)
■ kohteen tiedot
■ ehkäisevän kunnossapidon tarve/aikaväli ja toimenpideaika
Kun halutaan lisäksi tehdä järjestelmän kvalitatiivinen analyysi tulee käyttövarmuustiedon sisältää kuvaus viasta ja sen mahdollisesta syystä.