Kalkkimaidon tuotantoprosessin käyttövarmuuden parantaminen kriittisyysluokituksen ja vika- ja vaikutusanalyysin avulla

Abstract

Tämä opinnäytetyö on tehty Terrafame Oy:n kunnossapidon toimeksiannosta. Sen tarkoituksena oli suorittaa Terrafamen kalsiumhydroksidin tuotantoprosessin päälaitteille kriittisyysluokittelu sekä vika- ja vaikutusanalyysi.

Kalsiumhydroksidia, kutsumanimeltään kalkkimaito, valmistetaan yksinkertaistaen sekoittamalla kalsiumoksidia ja vettä. Valmista tuotetta käytetään kaivoksen vesien käsittelyn prosesseissa. Työn tavoitteena oli parantaa käsiteltävän prosessin käyttövarmuutta ja luoda samalla pohjaa yrityksen sisäiselle käytännölle kriittisyysluokituksen ja vika- ja vaikutusanalyysin läpiviemisestä.

Kriittisyysluokitus suoritettiin kansallisen PSK 6800 -standardin mukaisesti. Siihen otettiin mukaan kalkkimaidon tuotantoprosessin päälaitteet, eli käsittelyssä eivät olleet esimerkiksi automaatiolaitteet tai putkistot. Kriittisyysluokituksen tavoitteena oli saada tuotantoprosessista esille kriittiset laitteet, joiden kunnossapitoon tulisi kohdentaa lisää resursseja. Kriittisyysluokituksen suoritus aloitettiin kokoamalla käsiteltävät laitteet standardin lomakkeelle ja määriteltiin näille tuotannon menetyksen painoarvo. Tämä kuvaa niiden toimimattomuuden vaikutusta tuotantoprosessille. Tämän jälkeen laitteiden kriittisyys määriteltiin niiden vikaantumisvälin sekä keskimääräisen vikaantumisen aiheuttaman tuotannon menetyksen, turvallisuus- ja ympäris-tövaikutuksen sekä laatu- ja korjauskustannusten kannalta. Näiden määrittämiseen vaadittava data kerättiin Maximo-kunnossapitojärjestelmästä ja haastattelemalla tuotantoprosessin kanssa työskenteleviä henkilöitä. Kriittisyysluokituksen tuloksena laitteet saatiin järjestettyä niiden kriittisyyden mukaan ja niistä valikoitui 14 kriittisintä mukaan vika- ja vaikutusanalyysiin.

Kriittisille laitteille etsittiin vika- ja vaikutusanalyysin avulla, mistä niiden vikaantuminen muodostuu, mikä vikaantumiseen johtaa ja mitä seurauksia vikaantumisella on. Analyysin avulla päästiin kiinni vikaantumisen juurisyihin ja siihen, miten vikaantumista voisi ehkäistä. Analyysin tuloksena saatiin tehtyä toimenpidesuosituksia mm. laitteiden ennakkohuoltoon tai rakenteen muuttamiseen. Näitä olivat esimerkiksi laitteen rakenneosan vaihtovälin tihentäminen tai rakenneosan muuttaminen kestävämpään.

Työn tärkeintä tavoitetta, eli kalkkimaidon tuotantoprosessin käyttövarmuuden paranemista, ei voi suoraan arvioida vielä tässä vaiheessa vaan vasta vuosien kuluttua. Oletettavaa on, että kun työn tuloksena tulleet toimenpidesuositukset viedään läpi, tulee prosessin käyttövarmuus kasvamaan, kun yllättäviä vikaantumisia saadaan vähennettyä varsinkin prosessille kriittisiltä laitteilta. Lisäksi työn ansiosta kunnossapidon resurssien kohdentaminen prosessin käyttövarmuuden kannalta tärkeimpiin laitteisiin helpottuu.

Työn tuloksena saatiin luotua myös hyvää pohjaa kriittisyysluokituksen ja vika- ja vaikutusanalyysin läpi viemiseksi kaivoksen muissa osaprosesseissa. Kalkkimaidon tuotantoprosessille tässä työssä läpi vietyä tarkastelua ei ole tarkoitus jättää kertaluontoiseksi vaan sitä päivitetään, kun saadaan riittävästi vikaantumisdataa siitä, kuinka toimenpidevaikutukset vaikuttivat eri laitteiden vikaantumiseen.

This thesis was made for Terrafame Ltd. commissioned by its maintenance department. The purpose of the thesis was to perform criticality classification, as well as failure mode and effects analysis for the main devices of Terrafame’s calcium hydroxide production with the purpose to increase its reliability. The secondary purpose was to lay the foundations for the same process to be performed in other sub-processes inside the Terrafame Sotkamo mine.

Calcium hydroxide is made simply by mixing together calcium oxide and water. The product is an alkaline solution that can be used in the water treatment processes to neutralize waters that cycle inside the mine’s production process or are pumped into nature.

Criticality classification was performed using the Finnish PSK 6800 standard, which gives the guidelines how the classification should be performed. It included the main devices of calcium hydroxide production, so it did not include, for example, automation devices or pipelines. The goal of the criticality classification was to educe critical devices from the production process and to define where more resources need to be allocated for maintenance.

Performing of the criticality classification was started by specifying the scope of the evaluation and by summoning the devices that were to be handled in the classification to the program provided by the PSK 6800 standard. The first step was to determine the weighting factor of production loss for each device. It represents how the non-operation of each device affects the production process. Next, the criticality of each device was determined by time between devices failures, and for the average failure by production loss, safety, and environmental risks and quality and repair costs. The data needed to define these factors was gathered from the Maximo maintenance system and by interviewing people who work with the production process regularly. Finally, the program calculated the criticality index for each device and the criticality classification was carried out by sorting the devices into order according to the criticality index. The most critical 14 devices were selected to be handled in the failure mode and effects analysis.

In the failure mode and effects analysis it was determined what failures are causing the malfunction of the device, what failure mode is causing the failure and what effects does the failure have. With the analysis it could be specified what the root cause for each failure mode is and what can be done to prevent them. By the result of the analysis it could be defined what changes need to be made, for example, in the preventive maintenance or the structure of the device.

The accomplishment of the main goal of the thesis, to increase the reliability of calcium hydroxide production, can be determined only after a year or two. The reliability of a process cannot be changed overnight with immediate results. However, it is to be expected that when the specified changes for each device are carried out, the reliability of the process will increase, as there will be less unexpected failures in the critical devices of the process. Also as a result of the work, it will be easier to allocate maintenance resources to the devices that have the biggest impact on the reliability of the process. In addition, the secondary goal of the thesis was met, as the thesis lays the foundation of the same analysis process to be carried out in the other sub-processes of the Terrafame mine.