Einführung
Allison Transmission, General Motors Corporation, ist weltweit führend in der Entwicklung, Herstellung und dem Vertrieb von Automatikgetrieben für den gewerblichen Einsatz, Hybridantriebssystemen und damit verbundenen Teilen und Dienstleistungen für Lastkraftwagen, Busse, Geländefahrzeuge und Militärfahrzeuge. Neben dem Hauptstandort in Indianapolis, IN, hat Allison Transmission, Teil der GM Powertrain Division, internationale Regionalbüros in den Niederlanden, Japan, China, Singapur und Brasilien und ist über sein 1500 Mitglieder umfassendes Vertriebs- und Händlernetz in mehr als 80 Ländern vertreten.
Das TMM-Konzept (Total Motor Maintenance) ist eine Strategie, die täglich angewandt wird, von der Motorinventur und -lieferung bis hin zur Prüfung und Zuverlässigkeit der Motoren.
Qualität Netzwerk Geplante Wartung
Allison Transmission folgt dem Prozess des Qualitätsnetzwerks der United Auto Workers (QNPM) von General Motors North American (GMNA) für die geplante Wartung. Dieses Programm bietet einen gemeinsamen Prozess und eine konsistente Struktur, um sicherzustellen, dass Geräte, Maschinen, Werkzeuge und Einrichtungen sicher funktionieren und zur Verfügung stehen, um die erforderlichen Produkte wettbewerbsfähig zu produzieren und die Kundenbedürfnisse zu erfüllen. Es gibt Arbeitsprinzipien, die die grundlegende Richtung des gemeinsamen QNPM-Prozesses vorgeben. Auf diese Grundsätze wurde während des gesamten Planungs- und Umsetzungsprozesses Bezug genommen, um sicherzustellen, dass alle Aktivitäten auf die Erreichung der folgenden Ziele ausgerichtet sind:
Ständige Unterstützung und Anleitung auf der Ebene der GMNA, der Abteilung und des Werks
Stellen Sie sicher, dass die Fertigung der Eigentümer und Verfechter der geplanten Wartung ist.
Schaffen Sie Möglichkeiten für alle Mitarbeiter, sich an dem Prozess zu beteiligen
Umsetzung des Konzepts der Betreiberbeteiligung
Verfolgen Sie eine proaktive Wartung.
Erzielen Sie eine Weltklasseleistung in Bezug auf Sicherheit, Qualität, Durchsatz und Kosten.
Unterstützung der kontinuierlichen Verbesserung
Es gibt zwölf voneinander abhängige Elemente der geplanten Wartung, die für einen erfolgreichen Prozess unerlässlich sind. Jedes Element trägt zu den anderen bei und unterstützt sie. Die miteinander verknüpften Elemente bilden insgesamt die Grundlage für den Prozess der geplanten Wartung (Abbildung 1):
Einbindung der Menschen und Organisation
Finanzielle Überwachung und Kontrolle
Verfügbarkeit von Ersatzteilen
Ausbildung
Kommunikation
Notfall-Pannenhilfe
Planmäßige Wartung
Bauarbeiten
Verfügbarkeit von Wartungswerkzeugen und Ausrüstung
Verlässlichkeit und Wartungsfreundlichkeit
Hauswirtschaft und Reinigung
Partnerschaft für die Instandhaltung der Produktion
Lieferantenpartnerschaft für das Motorprogramm
Commodity Management ist der Begriff, den Allison Transmission für das Partnerschaftsprogramm mit unserem Hauptlieferanten für Motoren verwendet. Zu den wichtigsten Merkmalen gehören eine verbesserte Servicequalität und geringere Betriebs- und Lagerkosten. Die gelagerten Allison Ersatzmotoren werden im Lager des Lieferanten aufbewahrt. Anschließend trifft sich der Lieferant monatlich mit den Mitarbeitern von Allison und berichtet über Einkäufe, Ersatzbeschaffungen, Lieferzeiten sowie harte und weiche Einsparungen (Abbildung 2).
Durch den Einsatz der Motor Circuit Analysis (MCA) als eine der Technologien (Infrarot, Vibration, Ultraschall usw.) innerhalb des Motorenprogramms kann Allison die Bedürfnisse und Erwartungen seiner Kunden noch besser erfüllen. Die Motoren können in wenigen Minuten getestet werden, selbst wenn Sie nur wenig Erfahrung haben, bevor Sie sie ausbauen und an die Motorreparaturwerkstatt eines Lieferanten schicken. Die Ursachenanalyse spielt eine große Rolle bei der Bewertung der Motoren, sowohl bei den internen MCA-Tests als auch bei der Beteiligung des Lieferanten. Nach Abschluss der Motorreparatur stellt der Lieferant Allison einen Bericht über die Reparatur und den Grund für die Reparatur aus. Wenn der Fehler auf eine Verunreinigung zurückzuführen ist, wird eine Probe der Verunreinigung, die in den Statorwicklungen gefunden wurde, vom Motorlieferanten entnommen und an die technische Abteilung von Allison zur Laboranalyse weitergeleitet. All diese Informationen helfen dem Unternehmen dabei, die Ursache des Motorproblems und der Ausfälle zu beheben.
In einer Abteilung war ein Servomotor in zehn Monaten siebzehn Mal ausgefallen. Der Lieferant wurde hinzugezogen, um bei der Ermittlung der Ursache und der Erstellung eines Plans für Abhilfemaßnahmen zu helfen. Der Motor stand in einem feuchten, rauen Bereich, in dem sich viel Kühlflüssigkeit befand. Der Verkäufer schlug eine Schleuder auf der Motorwelle und ein spezielles Dichtungsverfahren vor, um einen vorzeitigen Ausfall der Motoren zu verhindern. Der Motorlieferant des Unternehmens kennzeichnete diese Änderungen mit einem gelben Streifen, um anzuzeigen, dass der Motor modifiziert wurde (Abbildung 3). Bis heute hat der Servomotor keinen weiteren Wicklungsausfall aufgrund von Verschmutzung gehabt.
Diese Partnerschaft mit der Autowerkstatt hat sich als sehr effektiv erwiesen. Allison hat die Möglichkeit, 24 Stunden am Tag, sieben Tage die Woche anzurufen, um einen gelagerten Motor innerhalb von zwei Stunden zu liefern und auf die Anlegestelle zu bringen (Abbildung 4). Die Reaktionszeit war von unschätzbarem Wert für die Planung der Produktionsabläufe. Allison hat auch Zugang zu den Fachleuten der Motorlieferanten. Daher betrachten wir den Lieferanten als Teil unseres Werkzeugkastens für Zuverlässigkeit. Letztendlich untersteht der Lieferant der Werkstatt dem Commodity Management Team von Allison Transmission, das sich aus dem QNPM-Vertreter, Elektrikern aus der Werkstatt und der Zuverlässigkeitsabteilung, dem Ersatzteilteam, Wartungsleitern und Mitarbeitern der Finanzabteilung zusammensetzt.
MCA Übersicht
Das Motorenprogramm von Allison Transmission ist eine entscheidende Komponente im Betrieb. Mit MCA können Motoren, die Probleme haben, getestet werden, um den Fehler zu bestätigen, bevor sie ausgebaut und zur Reparatur geschickt werden. Wenn ein Motorproblem nicht gefunden wird, hilft der Elektriker dem Servicetechniker, die Ursache zu finden. Motoren, die schwer zu installieren sind, werden getestet, bevor das Reparaturpersonal zur Installation gerufen wird. Die Motoren im Lager des Lieferanten werden vierteljährlich mit einem MCA-Test überprüft. Einige Routen wurden aufgrund von wiederholten Motorausfällen eingerichtet. Diese Motoren werden monatlich im Rahmen des MCA-Prozesses getestet und überwacht. Motoren mit Pumpen werden vor dem Umbau der Pumpe getestet, um festzustellen, ob es wirtschaftlicher ist, die Motor-Pumpen-Kombination zu ersetzen als sie neu zu bauen. Die Aufschlüsselung der verschiedenen Arten von Motoren, die im Jahr 2002 repariert oder ersetzt wurden, ist in Abbildung 4 zu sehen.
QNPM CO CHAMPS OF MAINTENANCE
Delbert Chafey, Co-Champion der Allison UAW, erklärt: “Der Einsatz des Tools zur Analyse von Motorschaltkreisen hat die Art und Weise, wie wir im Bereich der Fertigungsdienstleistungen arbeiten, enorm verändert. Das Blatt hat sich gewendet, was die Verluste betrifft, die durch falsche Entscheidungen entstehen, z. B. die Entscheidung, dass ein Motor schlecht ist und einfach ausgetauscht wird. Die Bestellungen von Ersatzmotoren bei unserem Commodity Manager sind drastisch zurückgegangen, und infolgedessen kann die Organisation für Fertigungsdienstleistungen eine höhere Maschinenverfügbarkeit gewährleisten. Das Ergebnis sind mehr Teile zu einem wettbewerbsfähigeren Preis, eine breitere Technologiebasis, eine bessere Nutzung der Fehlerursachenanalyse (RCFA) und ein höheres Maß an Vertrauen für unsere Technologiegruppe. Höhere Betriebszeit + Einsparungen + geschultes Fachpersonal + großartige Werkzeuge für unsere Technologie-Toolbox = Erfolg. Eine großartige Kombination!”
Terry Bowen, Allison Transmission QNPM Co-Champion, hat auf dem GM QNPM Symposium 2001 ein Seminar zur Analyse von Motorschaltungen besucht und ist der Meinung, dass das Unternehmen von der Einführung eines MCA-Programms in der Technikabteilung profitieren könnte. Im Mai 2001 bestätigte Bowen bei einer Präsentation in der Werkstatt die Bedeutung des Geräts und wies darauf hin, dass Allison drei davon gekauft hat.
Vor dem Kauf der ALL-TEST Pro™ Motorschaltkreis-Analysatoren war die Analyse von Motoren mit viel Rätselraten verbunden. Gelegentlich wurden Motoren an einen Lieferanten geschickt, ohne dass eine vollständige Diagnose eines Problems vorlag. Nach der Prüfung durch den Lieferanten wurde in einem Bericht ‘KEIN PROBLEM GEFUNDEN’ angegeben. Jetzt, wo das MCA-Programm in Betrieb ist, kann Allison eine höhere Betriebszeit der Maschinen und einen Rückgang der ‘NO PROBLEM FOUND’-Meldungen feststellen.
Etwa 50 Handwerker von Allison werden in einem internen achtstündigen Kurs, der von Dave Humphrey geleitet wird, in der Anwendung und Nutzung von MCA-Instrumenten geschult. Die an der Ausbildung beteiligten Berufe sind Elektriker, Kraftwerkstechniker, Klimaanlagenbauer und Wartungsleiter.
Motorische Probleme
Bei den mit MCA gefundenen Motorstatorfehlern handelt es sich um Fehler von Windung zu Windung, Phase zu Phase, Spule zu Spule, Erdungsfehler und Rotorfehler. Rotorfehler, die bei 4160-Volt-Motoren häufiger vorkommen als bei 480-Volt-Motoren, haben gebrochene Rotorstäbe, Exzentrizität und Gusslücken zur Folge. Ein Blick auf den Phasenwinkel und die Stromfrequenz auf dem ALL-TEST ProTM MCA-Gerät kann Statorfehler identifizieren. Wenn Sie den Wicklungswiderstand der einzelnen Phasen miteinander vergleichen, können Sie hochohmige Verbindungen erkennen. Erdungsfehler können durch den Test der Isolierung gegen Erde festgestellt werden. Wenn Sie die Impedanz- und Induktivitätswerte miteinander vergleichen, können Sie eine Verschmutzung feststellen, die von Kühlflüssigkeit, Öl und Wasser bis hin zu überlasteten Wicklungen reichen kann. Die Verschmutzung von Servomotoren macht sich bereits Monate vor dem Ausfall bemerkbar. Der allgemeine Trend geht dahin, dass es Serviceanrufe gibt, die auf einen Überstromzustand des Panels hinweisen. Wenn Sie die Arbeitsaufträge im Allison KMG-System zurückverfolgen, wird der Überstromfehler höchstwahrscheinlich häufiger auftreten und dann einen Arbeitsauftrag zum Austausch von Servomotoren erfordern. Die Gebietsplaner haben eine Mitteilung erhalten, in der sie auf den Überstromzustand hingewiesen werden und wie dieser erkannt werden kann, bevor ein Servomotor vollständig ausgefallen ist. Im Vergleich zu einer reaktiven Vorgehensweise sorgt die geplante Wartung für eine Kostenvermeidung. Ein sauberes Tauchbad und ein Aufheizen in der Werkstatt sind billiger und effizienter als eine komplette Neuwicklung.
Die anwendbare Tabelle zur Kostenvermeidung wird nach dem folgenden Schema auf das QNPM-Netzwerk aufgeteilt:
MCA Arbeitsauftrag versendet
Reaktion auf den Standort des Motors durch einen Elektriker
Ein MCA-Test wird durchgeführt und analysiert und eine Entscheidung wird getroffen
Ein Aktionsplan wird umgesetzt. Wenn z.B. ein Servomotor mit MCA als gut getestet wird, wird eine Ursachenforschung eingeleitet, um nach anderen Ursachen für den Fehler zu suchen, wie z.B. eine durchgebrannte Sicherung, ein SCR, ein Antrieb, ein Kabel oder eine Verbindung zum Motor. Wenn ein Kabel ersetzt wird, wird ein Kostenvergleich zwischen proaktiv und reaktiv auf der Grundlage der Wartungshistorie dokumentiert (Tabelle 1).
Allison Transmission bevorzugt eine proaktive gegenüber einer reaktiven Wartung, insbesondere aus finanzieller Sicht. So beliefen sich die vermiedenen Kosteneinsparungen bei Allison, die auf das MCA-Programm zurückzuführen sind, im Jahr 2002 auf insgesamt 307.664 $ (Abbildung 6).
EINPHASIGES TESTEN
Beim Testen von Drehstrommotoren funktioniert das ALL-TEST Pro™ MCA-Gerät gut, wenn Sie Vergleiche zwischen Wicklungen durchführen. Aber was ist mit den einphasigen Tests? Was, niemand verwendet mehr Einphasenstrom in industriellen Anwendungen? Allison verwendet für viele Anwendungen Gleichstrommotoren, die aus einem Satz Feldwicklungen (zwei Drähte) und den Interpolen und dem Anker (zwei Drähte) bestehen. Die Abteilung für technische Tests verwendet Wirbelstrom-Dynamometer, um alle hergestellten Getriebe zu Testzwecken mit einer simulierten Last zu belasten, die ebenfalls 2 Sätze von Wicklungen mit nur 2 Drähten haben. Wie werden diese beiden Drahtgeräte miteinander verglichen? Führen Sie zunächst einen MCA-Test an der Wicklung durch und speichern Sie dann die Informationen in der Datenbank zusammen mit den Informationen auf dem Typenschild, um ähnliche Motoren zu identifizieren. Vergleichen Sie schließlich gleichartige Wicklungen und die Wicklung mit Problemen wird aufgedeckt. (Tabelle 2).
Fallstudien
Abbildung 7: Testen eines Bearbeitungszentrums mit MCA
Fallstudie 1 Infrarot-Thermografie (IR)
Ein Elektriker, der eine vorausschauende IR-Route durchführte, bemerkte einen heißen Motor. Der Motor war eine 7,5-PS-Kühlmittelpumpe in einer Gruppe von fünf identischen Maschinen. Es wurde ein Arbeitsauftrag zur Durchführung einer Motorstromkreisanalyse erteilt. Die MCA wurde abgeschlossen und analysiert und ergab keine Probleme mit dem Motor. Es wurde ein Arbeitsauftrag für eine Schwingungsanalyse geschrieben, und die Ergebnisse zeigten, dass die Temperatur aufgrund eines Lagerfehlers in die Höhe getrieben wurde. Die Kühlmittelpumpe wurde ausgetauscht und die Temperatur war im Einklang mit der Gruppe von Maschinen. Diese spezielle Maschine ist ein Bearbeitungszentrum für Getriebegehäuse. Wenn der Motor einer Kühlmittelpumpe ausfällt, führt dies in der Regel zu einem Produktionsausfall und möglicherweise zu einem Stillstand des Montagebetriebs.
Fallstudie 2: MCA vs. DMM & Isolationsprüfung gegen Erde
Ein Elektriker, der eine vorausschauende IR-Route durchführt, bemerkt einen heißen 5-PS-Motor an einer Maschine mit 4 Bohrköpfen, die einen Bohrvorgang durchführt. Die MCA wurde durchgeführt und analysiert. Durch den Vergleich der Impedanz- und Induktivitätswerte, die eindeutig nicht parallel waren, zeigten die Ergebnisse, dass die Motorwicklungen verschmutzt waren. Impedanz und Induktivität lassen sich nicht mit einem DMM oder einem Isolationsprüfgerät messen. Sowohl der Widerstand als auch der Test der Isolierung gegen Erde waren gut. Der Motor wurde zur Reparatur geschickt, da dieses Modell nicht im Lager verfügbar ist. Es wurde eine MCA durchgeführt, um den Grund für die Verschmutzung des Motors zu ermitteln. Die Motorwerkstatt führte eine vollständige Autopsie des Motors durch, und nach dem Aufbrechen der Endglocken war es offensichtlich, dass das Problem in der Flüssigkeit in den Wicklungen lag. Die unbekannte Flüssigkeit wurde in eine Probenflasche gegossen. Die Werkstatt führte umfangreiche Reparaturen an den Wicklungen durch und versiegelte den Bereich mit Epoxidharz, nachdem sie festgestellt hatte, dass es sich bei der Flüssigkeit um eine Mischung aus Kühlmittel und Hydrauliköl handelte. Der Motor wurde zurückgeschickt und in weniger als 24 Stunden installiert. Diese Maschine bohrt eine Reihe von Löchern auf dem Träger für das Getriebe. Wäre die Maschine bis zum völligen Ausfall gelaufen, hätte sie die Montagelinie stillgelegt. Der Kostenvoranschlag für die Bestellung eines neuen Motors dauerte drei Tage.
Fallstudie 3 # 8 Luftkompressor, 4160 Volt 1000 Pferdestärken
Am 18. Juni 2003 übermittelten die Handwerker des Elektrizitätswerks der Zuverlässigkeitsabteilung Daten zur Überprüfung und Klärung der ALL-TEST IV PRO™ 2000 Messwerte des 4160-Volt- und 1.000-PS-Motors des Luftkompressors Nr. 8. Es wurde eine ohmsche Unsymmetrie von 84,5% festgestellt. Der Motor wurde zunächst am MCC und dann an den Motoranschlussfahnen getestet. Die schlechte Verbindung an den Kabelschuhen wurde gefunden und korrigiert, wodurch die Unwucht auf 0,17% reduziert wurde. Dieser Fall zeigte erneut, dass MCA nützlich ist, da die 4160-Volt-Anschlüsse am Kompressor nicht auseinander- und wieder zusammengebaut werden mussten. Der Motor musste nicht ausgebaut und an den Lieferanten des Motors, McBroom Electric, geschickt werden. Dies ersparte die Kosten für eine unnötige Motorreparatur und den Ausfall der Druckluft für einige Produktionsmaschinen.
Fazit
Motor Circuit Analysis hat hier bei Allison einiges bewirkt. Angesichts der bevorstehenden NFPA 70E PPE-Problematik ist die Analyse von Motorstromkreisen außerhalb des Netzes sehr wertvoll und sicher. Die Welt der Motoren wird jetzt vielleicht anders betrachtet als in den Tagen, in denen man nur ein Multimeter und ein Isolationsprüfgerät benutzt hat. Allison Transmission glaubt und vertraut auf Systeme, die konsequent und korrekt eine proaktive Wartung ermöglichen.
Über den Autor
Dave Humphrey ist ein achtzehnjähriger Veteran unter den Elektrikergesellen bei General Motors. Sein Vater ist Elektroinstallateur und Dave begann im Alter von 10 Jahren mit seinem Vater zu arbeiten. Bevor er zu GM ging, arbeitete er für eine Reihe von Bauunternehmen. Dave ist zertifiziert in der Analyse von Motorstromkreisen, Infrarot-Thermografie und Vibrationsanalyse. Hat zahlreiche Kurse über Motordiagnose, Ultraschall und Ursachenanalyse besucht. Dave ist ein Absolvent der Purdue University und ein zertifizierter Elektromeister. Dave hat im Rahmen des GM-Ausbildungsprogramms Motoren, Transformatoren, Fehlersuchtechniken und den National Electrical Code unterrichtet. Zurzeit unterrichtet Dave bei Allison Kurse zur Analyse von Motorschaltungen. Dave ist Vizepräsident von Habitat For Humanity in seinem Bezirk und sorgt für die elektrische Verkabelung aller Häuser des Programms. Dave ist ein sehr aktiver Familienvater und Christ.
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