dr hab. inż. Piotr KURYŁO, prof. nadzw.
Instytut Budowy i Eksploatacji Maszyn
Zakład Automatyzacji Procesów Produkcyjnych Uniwersytet Zielonogórski
ul. Szafrana 4 65-246 Zielona Góra
e-mail: P.Kurylo@ibem.uz.zgora.pl
Recenzja
rozprawy doktorskiej
Zielona Góra, 07.03.2019r.
mgr inż. MAREK JASIŃSKI
pt. ,,METODYKA PLANOWANIA DZIAŁAŃ PREWENCYJNYCH UTRZYMANIA RUCHU MASZYN DOŁOWYCH'
1. Uwagi ogólne
Rozprawa doktorska mgr inż. Marka Jasińskiego poświęcona jest istotnym problemom pla
nowania działań w zakresie utrzymania ruchu maszyn dołowych jakie eksploatowane są w kopalniach KGHM Polska Miedź S.A.
Praca powstała na Wydziale Inżynierii Zarządzania Politechniki Poznańskiej, a jej promoto
rem jest dr hab. inż. Stanisław Janik, prof. nadzw. Politechniki Poznańskiej, promotorem pomocniczym jest dr inż. Małgorzata Jasiulewicz-Kaczmarek.
Recenzowana rozprawa mieści się w dyscyplinie naukowej - Budowa i eksploatacja maszyn, w szczególności można ją zaliczyć do istotnego nurtu rozwoju współczesnej inżynierii utrzymania ruchu.
2. Zakres rozprawy
Przedmiotem rozprawy jest opracowanie metodyki planowania działań prewencyjnych utrzymania ruchu maszyn dołowych. Do przeprowadzonych badań wybrany został jeden ze światowych liderów produkcji miedzi i srebra - KGHM Polska Miedź S.A.,
Treść rozprawy składa się zasadniczo z sześciu rozdziałów, spisu rysunków, tabel oraz spisu literatury (146 pozycji literaturowych).
W początkowej części pracy zamieszczone zostało streszczenie pracy w języku polskim i języku angielskim, ważniejsze symbole i skróty oraz kopia porozumienia w sprawie udo
stępnienia materiałów do napisania rozprawy doktorskiej przez KGHM Polska Miedź. S.A.
W rozdziale pierwszym przedstawiona została problematyka utrzymania ruchu w za
kładach produkcyjnych ze szczególnym uwzględnieniem specyfiki pracy parku maszynowego w oddziałach górniczych oraz uzasadnienie podjęcia tematu dysertacji. W dalszej części przedstawiono założenia badawcze, hipotezę badawczą i cel pracy. W końcowej części roz
działu podano koncepcję rozwiązania problemu.
W rozdziale drugim podany został ogląd literatury przedmiotu i jej analiza pod kątem podjętej przez doktoranta problematyki. W rozdziale tym omówiono definicję, cel i zakres stosowania utrzymania ruchu. Przedstawiono także stosowane w utrzymania ruchu strategie, współczesne koncepcje oraz technologie informacyjne wspomagające eksploatację parku ma
szynowego. W dalszej części rozdziału omówiono zagadnienia związane z niezawodnością oraz prognozowaniem stanu technicznego obiektów technicznych.
W rozdziale trzecim został opisany teren badań, kryteria doboru obiektu badawczego oraz zastosowany system informatyczny wspomagający utrzymanie ruchu maszyn w anali
zowanym przedsiębiorstwie. W kolejnej części została zaprezentowana populacja generalna i dobór próby badawczej, a w końcowej części rozdziału przeanalizowana została zapropono
wana metodyka oraz przedstawiono koncepcję realizacji badań.
W rozdziale czwartym przedstawione zostały wyniki badań istniejącego stanu nieza
wodności układów i podzespołów wozów odstawczych oraz wyniki badań, a w nich określo
ny został poziom niezawodności układów i podzespołów wozów odstawczych na podstawie diagramów Pareto-Lorenza.
W rozdziale piątym przedstawiono analizę badań niezawodności układów i podzespo
łów wozów odstawczych oraz analizę badań poziomu niezawodności układów i podzespołów wozów odstawczych na podstawie diagramów Pareto-Lorenza w kierunku planowania działań prewencyjnych utrzymania ruchu maszyn dołowych.
W rozdziale szóstym przedstawiono wnioski i określono kierunki dalszych badań.
Obiektem badań doktoranta jest jeden ze światowych liderów produkcji miedzi i sre
bra - KGHM Polska Miedź S.A. którego siedziba zlokalizowana na terenie województwa dolnośląskiego.
Zasadniczym przedmiotem rozprawy było opracowanie metodyki planowania działań prewencyj-nych utrzymania ruchu maszyn dołowych, jakie wykorzystywane są w pozyski
waniu rudy miedzi.
3. Ocena celowości podjęcia problematyki
Oprócz surowców energetycznych niezwykle ważną z punktu widzenia przemysłu rolę odgrywają rudy metali. Polska dysponuje dużymi złożami rud miedzi (LGOM- Legnicko - Głogowski Okręg Miedziowy), które przetwarza się w hutach zlokalizowanych w Legnicy i Głogowie.
Wydobycie rud miedzi wiąże się głównie z operacjami technologicznymi wykonywa
nymi w podziemiach kopalni. Do realizacji każdej z operacji przeznaczone są specjalistyczne samojezdne maszyny górnicze typu: wozy wiercące, kotwiące, do obrywki, odstawcze, łado
warki kopalniane i inne. Cel realizacji pracy oceniam pozytywnie, gdyż dla zapewnienia peł
nej zdolności produkcyjnej zakładu górniczego wymagana jest właściwa eksploatacja całego parku maszynowego pracującego w polu eksploatacyjnym przedsiębiorstwa górniczego. Od
powiadają za nią zarówno pracownicy służb utrzymania ruchu zakładu górniczego, jak rów
nież coraz częściej pracownicy firm zewnętrznych.
W podziemnych komorach naprawczych samojezdnych maszyn górniczych umiej
scowione są także stanowiska serwisowe poszczególnych producentów maszyn górniczych, których zadaniem jest wykonywanie planowanych napraw maszyn oraz usuwaniem powstają
cych w okresie gwarancyjnym wszelkiego rodzaju awarii.
Wszystkie procesy w zakresie eksploatacji maszyn i urządzeń technicznych to istotny składnik procesu produkcyjnych a w szczególności procesów wydobywczych. Koszty gene
rowane w podsystemie obsługi łącznie z kosztami kapitałowymi przeznaczonymi na zakup nowych środków transportu wpływają istotnie na rentowność takiej inwestycji. Ma to szcze
gólne znaczenie w przypadku pojazdów kołowych charakteryzujących się dość krótkim, lecz bardzo intensywnym okresem ich eksploatacji. W takiej sytuacji każdy sposób obniżenia kosztów związanych z procesami obsługi pojazdów jest niezwykle ważny dla przedsiębiorstw użytkujących te pojazdy. Aby podjąć wnikliwą analizę kosztów obsługi niezbędna jest do
głębna znajomość miejsc i przyczyn ich powstawania, a także systematyczna rejestracja da
nych z tym związanych, umożliwiająca następnie wielokryterialną analizę. Wymaga to co jest oczywiste, dysponowania specjalistycznym oprogramowaniem posiadającym takie funkcje.
Oprogramowanie wspomagające kierowanie eksploatacją koncentruje się najczęściej jednak na procesach użytkowania pojazdów, które są szczególnie pracochłonne biorąc pod uwagę planowanie i rozliczanie ich ruchu w procesie użytkowania. Każde poszerzenie moż
liwości objęcia rejestracją zdarzeń w zakresie obsługi pojazdów wymaga uprzedniego zreali
zowania stosownych prac o charakterze studialnym, takich jakie zostały przeprowadzone w
recenzowanej pracy.
Biorąc to pod uwagę, wybór tematyki pracy, koncentrującej się na problemach projek
towania procesu obsługiwania środków transportu kołowego, należy uznać za uzasadniony zarówno z punktu widzenia poznawczego jak i praktycznego.
Nie ulega wątpliwości, co dobrze zauważył doktorant, układ taki jest dążeniem do minimalizacji kosztów funkcjonowania przedsiębiorstwa w obszarze wydobycia. Istotnym uzasadnieniem analizy problematyki jest także to, że we wcześniejszej fazie kopalnie doko
nywały napraw większości maszyn dołowych własnym zasobami ludzkimi i sprzętowymi.
Ze względu na bardzo dużą liczbę samojezdnych maszyn górniczych ( około 300 ma
szyn) pracujących pod ziemią przy wydobyciu rud miedzi, doktorant właściwie wskazał ko
nieczność zastosowania informatycznych środków technicznych i odpowiedniego oprogra
mowania jakie może wspomagać prawidłową eksploatację wszystkich maszyn, w tym ich obsługi i użytkowania.
Ciągła analiza możliwości zastosowania informatycznego wsparcia w procesach eks
ploatacyjnych maszyn i urządzeń jest bardzo ważna, gdyż pozwala m.in. na właściwe i szybkie rozliczanie za usługi serwisowania maszyn dołowych, które z dnia na dzień stano
wią coraz większy udział w utrzymaniu ruchu parku maszynowego, w każdym nowoczesnym przedsiębiorstwie produkcyjnym a w kopalniach tym bardziej.
W pracy zostały ujęte następujące problemy naukowe:
1. Jaka jest awaryjność układów i podzespołów wozów odstawczych w poszczególnych latach eksploatacji maszyny?
2. Jak wykorzystać wyniki analiz intensywności uszkodzeń do planowania działań pre
wencyjnych w celu zmniejszenia zdarzeń awaryjnych wozów odstawczych?
Problem naukowy, jaki postawił sobie autor rozprawy w punkcie 1 uważam za dysku
syjny - raczej należy go uznać, jako problem inżynierski. Problem ten sprowadza się do od
powiedzi, od kogo pozyskać informację o awaryjności układów i podzespołów wazów do
stawczych w poszczególnych latach ich eksploatacji oraz jak gromadzić te informacje w celu ich dalszej obróbki.
Natomiast problem naukowy, jaki postawił sobie autor rozprawy w punkcie 2, należy uznać za prawidłowy, gdyż w wielu przypadkach pozyskana informacja o uszkodzeniach ma
szyn, ich awariach (małych, dużych średnich) jest w niewystarczającym stopniu wykorzysty
wana (a czasem w ogólne nie jest wykorzystywana) w dalszym planowaniu działań przez
służby utrzymania ruchu.
Jak pisze autor dysertacji, analiza przeprowadzona była w oparem o stosowany w przedsiębiorstwie system CMMS oraz w oparciu o informacje dotyczące utrzymaniu ruchu maszyn dołowych uzyskane bezpośrednio w badanym przedsiębiorstwie podczas wizyt robo
czych.
Niestety autor nie dokonał pełnej analizy funkcjonalności zastosowanego systemu i jego oceny na przykład metodą SWOT.
Trafnie autor zauważył, jak ważny jest problem zastosowania informatycznego wsparcia w procesie eksploatacji maszyn i urządzeń w kopalniach. Tym bardzie jest to istot
ne, gdyż do czasu wprowadzenia obsługi informatycznej nie była prowadzona dokumentacja ilościowa dotycząca liczby, rodzaju oraz przyczyn awarii w samojezdnych maszynach górni
czych. Powodem tego była m.in. trudność w zbieraniu informacji. Wszystkie zdarzenia doty
czące maszyny zapisywane były wyłącznie w książce pracy maszyny w formie papierowej, co wiązało się z koniecznością wypełniania wielu książek (8-1 O książek dla cyklu życia jednej maszyny, zapis na każdej zmianie roboczej). Książki te przechowywane były na dole kopalni w komorach naprawczych.
Na podstawie analizy literatury (m.in. pozycje książkowe Centrum Badawczo
Rozwojowego CUPRUM KGHM, czasopisma przedmiotowego „Czasopismo Naukowo
Techniczne Górnictwa Rud" i czasopisma „Eksploatacja i Niezawodność - Maintenance and Reliability") autor dysertacji trafnie zauważył, że jest niedobór aktualnych (nie starszych niż 3 lata) opracowań dotyczących:
badania niezawodności samojezdnych maszyn dołowych górnictwa rud miedzi,
metodyki planowania działań prewencyjnych utrzymania ruchu w oparciu o analizę niezawodności przeprowadzonej na podstawie danych kwantytatywnych.
Trafność tego spostrzeżenia nie odnosi się jednak do maszyn i urządzeń stosowanych w innych gałęziach przemysłu a szczególnie z branży motoryzacyjnej, w której funkcjonują bardzo rozbudowane i zrobotyzowane systemy produkcyjne.
Za dyskusyjne należy uznać wyartykułowane w podsumowaniu przeglądu literatury stwierdzenie, iż istnieje niedobór opracowań dotyczących podejścia kwantytatywnego (czyt.
ilościowego, liczbowego) przy badaniu niezawodności parku maszynowego eksploatowanego w zakładach podziemnych. Literatura z zakresu badań niezawodności parku maszynowego w zakładach podziemnych a szczególności w górnictwie węgla kamiennego jest bardzo boga
ta zarówno w literaturze krajowej jak i zagranicznej.
Za dyskusyjne także należy uznać wyartykułowane w podsumowaniu przeglądu litera
tury stwierdzenie, iż cyt. "Luką badawczą jest brak analiz dotyczących planowania działań
prewencyjnych opartych na wynikach badań niezawodności maszyn dołowych przeprowadzo
nych dla przemysłu górniczego rud miedzi".
Trudno jest jednoznacznie zrozumieć zdefiniowany przez autora termin luki badaw
czej, gdyż w stosowanej terminologii z zakresu stosowanych metod badawczych takie sfor
mułowanie nie występuje.
4. Ocena merytoryczna
Cel pracy tj. opracowanie metodyki planowania działań prewencyjnych utrzymania ruchu samojezdnych maszyn dołowych na przykładzie wozów odstawczych, jaki przy reali
zacji pracy postawił sobie doktorant należy uznać za prawidłowy.
Niezawodność bez dodatkowych określeń rozumiana jest jako niezawodność tech
niczna. Niezawodność obiektu jest to jego zdolność do spełnienia stawianych mu wymagań.
Wielkością charakteryzującą zdolność do spełnienia wymagań może być prawdopodobień
stwo spełniania wymagań. Stąd definicja: ,,niezawodność obiektu jest to prawdopodobień
stwo spełnienia przez obiekt stawianych mu wymagań".
Jeśli wymaganiem jest to, żeby obiekt był zdatny (sprawny technicznie) w przedziale (O, t), którego miarą może być czas, ilość wykonanej pracy, liczba wykonanych czynności, długość przebytej drogi itp. wówczas: ,,niezawodność obiektu rozumiana jest jako prawdopo
dobieństwo, że obiekt jest sprawny (zdatny) w przedziale (O, t)," lub: ,,niezawodność obiektu jest to prawdopodobieństwo, że wartości parametrów określających istotne właściwości obiektu nie przekroczą w ciągu okresu (O, t) dopuszczalnych granic w określonych warunkach eksploatacji obiektu".
Autor dysertacji trafnie zauważył, że model powinien opisywać stan rzeczywisty sys
temu związany z utrzymaniem ciągłości procesu technologicznego. Zaważył także, iż jest to szczególnie trudne w funkcjonującym systemie transportowym w podziemnych zakładach górniczych. Jest to szczególnie trudne ze względu na zmienność warunków środowiskowych panujących w kopalniach. Także bardzo często zdarza się, iż niekontrolowane czynniki, które nie zostały przewidziane przez producenta w zakresie nietypowych sposobów eksploatacji tych urządzeń przyczyniają się do powstawania awarii i nieplanowanych przestojów, co nie
wątpliwie wpływa negatywnie na efektywność realizowanych procesów technologicznych.
W pracy do opracowania zagadnień związanych z awariami maszyn dołowych, w tym szczególnie prognozowania polegającego na estymowaniu awaryjności komponentów maszyn dołowych zależnie od czasu użytkowania nie wykorzystał jednak pełnego zestawu metod ana
liz stosowanych w teorii niezawodności.
Identyfikację przyczyn awarii doktorant wykonał na podstawie analizy danych udo
stępnionych przez KGHM Miedź zawartych w systemie informatycznym. Jednak ze względu na obszerność dostępnych danych dokonano ich przeszukiwania i poddano analizie staty
stycznej, a następnie doktorant przeprowadził analizę Pareto dla poszczególnych podzespo
łów oraz układów konkretnej maszyny dołowej. Przeprowadzona analiza pozwoliła na uzy
skanie informacji, które podzespoły i układy generują największe straty i przestoje. Przepro
wadzona analiza pozwoliła doktorantowi na wyeliminowanie mało istotnych elementów bu
dowy maszyn, które mogą generować minimalne przestoje w ciągach technologicznych lub nie generować ich w ogóle. Daje to, co trafnie to zauważył doktorant, możliwość określenia kierunków doskonalenia i poprawy prowadzenia utrzymania ruchu w zakładach górniczych nie tylko maszyn dołowych, lecz także innych urządzeń technicznych stosowanych w ciągach technologicznych.
Cel pracy autor przedstawia na str. 16 w sposób następujący: "Opracowanie metodyki planowania działań prewencyjnych utrzymania ruchu samojezdnych maszyn dołowych na przykładzie wozów odstawczych".
Do realizacji celu pracy autor rozprawy wykorzystał m.m. informacje uzyskane w wyniku przeprowadzonego studium literatury, dane otrzymane, jakie autor otrzymał na podstawie porozumienia z przedsiębiorstwem wydobywczym na napisanie pracy doktorskiej oraz przeprowadził badania realizowane na terenie badanego przedsiębiorstwa.
W pracy zaprezentowane zostały problemy związane z gromadzeniem i zachowaniem danych związanych eksploatacją obiektów technicznych (wozy odstawcze) w celu ich póź
niejszego wykorzystania do efektywniejszego wykorzystania w procesie eksploatacji maszyn.
Podkreślono konieczność stosowania i rozwijania systemu informacyjnego na potrzeby przedsiębiorstwa posiadającego eksploatowane obiekty techniczne.
Niestety, nie przedstawiono przykładowego formularza wykorzystywanego w bada
niach ankietowych a stanowiącego podstawę do gromadzenia niezbędnych danych o eksplo
atowanych obiektach.
Zaproponowana metodyka może zostać wprost wykorzystana do określenia działań prewencyjnych pozostałych maszyn górniczych, działających na terenie przedsiębiorstwa górniczego rud miedzi, dla których prowadzi się ewidencję w systemie CMMS. Wskazane podejście polegające na podziale na poszczególne lata eksploatacji (nie lata kalendarzowe) oraz analiza poziomu niezawodności poszczególnych układów jak i podzespołów skutecznie może być zastosowana dla samojezdnych wozów wiercących, samojezdnych wozów strzało
wych, samojezdnych wozów kotwiących, samojezdnych wozów do obrywki, ładowarek ko
palnianych, ze względu na dane zapisane w systemie informatycznym. Zaproponowaną me-
todykę należy również doskonalić w celu zaimplementowania jej do planowania działań pre
wencyjnych dla maszyn w innych branżach w celu zmniejszenia ich awaryjności.
Cel pracy, jakim było opracowanie metodyki planowania działań prewencyjnych utrzymania ruchu samojezdnych maszyn dołowych na przykładzie wozów odstawczych", należy uznać za główny cel naukowy.
Cel aplikacyjny jest wyrażony we wnioskach w końcowej części pracy i wyrażający się koniecznością określenia awaryjności układów i podzespołów wozów odstawczych w poszczególnych latach eksploatacji, co daje możliwość uzyskania wiarygodnych informacji o stanie układów i podzespołów maszyn. Daje to także możliwość porównania stanu tech
nicznego maszyn o takiej samej liczbie lat ich użytkowania, co stanowi nowatorskie podejście w analizach statystycznych niezawodności maszyn.
Postawione w końcowej części pracy wnioski należy uznać za właściwe i wynikające z realizacji celu pracy jak i z zastosowanej metodyki badawczej.
Istotną częścią pracy są rozdziały 3 i 4. Stanowią one podstawę do rozwiązania pro
blemu badawczego realizowanego w ramach pracy. Rozdział 3 przedstawia modelowe moż
liwości oceny obiektów, systemów i procesów eksploatacji w aspekcie niezawodności. Pod
dano analizie definicje niezawodności i trwałości zawarte w literaturze przedmiotu.
Rozdział 5 i 6 stanowią zasadniczo podsumowanie pracy. Rozdział 5 zawiera analizę wyników badań niezawodności układów i podzespołów, analizę wyników badań poziomu niezawodności układów i podzespołów na podstawie diagramów Pareto-Lorenza. Rozdział 6 zawiera wnioski także wnioski odnośnie metod projektowania procesów obsługiwania, a tak
że precyzujące planowane przez autora kierunki dalszych badań w tym obszarze.
Zamieszczony na końcu obszerny spis bibliografii zawiera 146 pozycji, w większości polskojęzycznych, a w tym 3 normy, 10 instrukcji wewnętrznych przedsiębiorstwa eksploatu
jącego wozy odstawcze i 16 stron internetowych.
Dodatkowego komentarza wymaga zagadnienie będące przedmiotem pracy, które nie jest wystarczająco udokumentowane lub wyjaśnione w tekście recenzowanej pracy.
I tak:
o Czy doświadczenie wynikające z badań eksploatacyjnych maszyn dołowych uzasad
niają wybór zestawu kołowego (analizowanych pojazdów) jako zespołu podlegające
go szczegółowym rozważaniom podjętym w pracy?
Pomimo tych niejasności wartość merytoryczną pracy oceniam pozytywnie. Istotnym walorem recenzowanej pracy jest stosowanie klasycznie zdefiniowanych pojęć z dziedziny eksploatacji technicznej. Autor niestety uległ swego rodzaju modzie na zastępowanie termi
nów utrwalonych w renomowanych publikacjach naukowych terminami nowymi, które
w sposób nieuprawniony są chętnie stosowane i propagowane. Chodzi tu przede wszystkim o takie pojęcia, jak: ,,fazy życia", ,,okres życia", ,,cykl życia", ,,krzywa życia", ,,żywotność"
zamiast prawidłowych odpowiednio: ,,fazy istnienia", ,,okres istnienia", ,,cykl istnienia",
„krzywa zużycia", ,,trwałość". Stosowanie tych swoistych neologizmów jest nieuprawnione w przypadku obiektów technicznych. Są one jednak forsowane pod wpływem terminologii używanej w teorii marketingu ( choć w przypadku obiektów technicznych nie może być mowy o ich procesach życiowych), a także błędnego tłumaczenia angielskiego terminu Live Cycle Cost (LCC) jako „koszt cyklu życia" zamiast prawidłowego „koszt cyklu istnienia".
Badania przedstawione w rozprawie zostały zrealizowane na dobrym poziomie na
ukowym. Praca umiejscowiona jest w dyscyplinie budowa eksploatacja maszyn, ma w dużej mierze charakter interdyscyplinarny i nawiązuje do różnych obszarów wiedzy.
5. Uwagi krytyczne