۱ – مقدمه
شبکه توزیع انرژی الکتریکی امروزه در یک بازار آزاد فعالیت می کند و لذا بایستی بتواند انرژی الکتریکی را با بالاترین درجه قابلیت اطمینان و بیشترین سود اقتصادی برای توزیع کننده در اختیار مشتریان قرار دهد. لذا این شرایط ما را بر آن می دارد تا استراتژی های تعمیرات و نگهداری پیشگیرانه پیشرفته تری را در مقایسه با روش های قدیمی فراخوانی کنیم تا علاوه بر بهبود شرایط قابلیت اطمینان شبکه، هزینه های اجرایی آنها در مناسب ترین وضعیت ممکن قرار گیرد.
از طرف دیگر می دانیم که شبکه توزیع انرژی الکتریکی در مقایسه با بخش های تولید و انتقال انرژی الکتریکی، خود به تنهایی بزرگترین میزان ریسک را در قطعی انرژی الکتریکی دارد. نکته قابل توجه این است که تاکنون توجه کمتری به شبکه توزیع در مقایسه با بخش های تولید و انتقال شده است و شاید مهمترین دلیل آن بوده است که خطاهای اتفاق افتاده در بخش توزیع، اثرات و پیامدهای فرعی و جزئی تری نسبت به خطاهای بخش تولید و انتقال داشته است؛ ولی پیکان توجه متخصصین و مهندسین امر با تغییر نگرشی از سمت مصرف کننده به طرفه خریدار، از بخش های تولید و انتقال به سمت توزیع تغییر جهت داده است. در واقع شرکت های توزیع بایستی بتوانند نیازمندی های قابلیت اطمیتان شبکه را همگام با کمینه کردن هزینه ها دنبال کنند. این نیاز عمدتاً به علت استفاده از تجهیزات و قطعات گران قیمت در شبکه، هزینه های کلان قطعی برق و هزینه های گزاف تعمیرات و نگهداری شبکه می باشد. منافع حاصله از جلوگیری از وقوع برخی خطاهای متداول در بعضی المان های شبکه می تواند در مقیاس میلیون دلار باشد. با گسترش و پیشرفت و پیچیده تر شدن شبکه های قدرت، نگهداری و تعمیرات آنها نیز به مراتب مشکل تر می شود. لذا، تقاضا برای انجام تعمیرات و نگهداری پیشگیرانه از یک طرف و فشار برای کاهش هزینه های بهره برداری و تعمیرات از طرف دیگر، ما را بر آن می دارد روش های جدید و جامع تری را استفاده کنیم. بدین ترتیب هدف نهایی ما این است که با بهبود شرایط یک المان و یا تجهیز و در نتیجه افزایش طول عمر آن بتوانیم قابلیت اطمینان بیشتری را برای سیستم فراهم کنیم.
در واقع عملیات تعمیرات و نگهداری پیشگیرانه می تواند با جلوگیری از بروز خطاهای متداول در یک سیستم پر تعداد خطا به صورت مستقیم تأثیرگذار باشد. اما نکته قابل تأمل در این باره آن است که همگام با انجام فرایندهای تعمیرات و نگهداری پیشگیرانه، بایستی هزینه ها نیز در یک مسیر معقول و بهینه هدایت شوند. لذا بایستی استراتژی های تعمیرات پیشگیرانه به گونه ای جهت یابی شود تا علاوه بر تأمین نیازمندی های قابلیت اطمینان شبکه، هزینه های مختلف، اعم از هزینه های تعمیرات، هزینه های قطعی برق مشترکین ناشی از بروز خطاهام… در یک حالت بهینه قرار گیرند. لذا مبحث تعمیرات و نگهداری قابلیت اطمینان محور” متولد می شود. با بروز پدیده ای به نام بازار برق، پنجره های بخش توزیع انرژی الکتریکی به سوی RCM گشوده شد تا چرخ هزینه های کلان فرآیند تعمیرات و نگهداری را از چرخش باز دارد RCM را می توان به صورت یک استراتژی تعمیرات و نگهداری پیشگیرانه عمومی و کلی برای یک سیستم پیشرفته و تکنیکی تعریف کرد که با استفاده از یک روش سازمان یافته قابلیت اطمیتان مورد نیاز و مطلوب سیستم را تأمین می کند. این استراتژی می تواند در سیستم ها و بخش های مختلف صنعتی استفاده شوند. تعمیرات و نگهداری قابلیت اطمینان محور قصد دارد با استفاده از یک چارچوب منطقی و ساختار یافته، پیچیدگی تعمیرات و نگهداری در شبکه های امروزه را با تکامل استراتژی های تعمیراتی قدیمی کاهش داده و تعمیرات و نگهداری المان های شبکه را به افزایش هر چه بیشتر قابلیت اطمینان آنها مرتبط سازد. در این راستا، منطقی به نظر می رسد بهره برداران شرکت های توزیع اولویت ها را برای انجام تعمیرات و نگهداری بر برخی آلمان های خاصی و بحرانی قرار داده تا بدین ترتیب به تصمیمات اقتصادی تری منجر شود. بدین منظور، اولین و ضروری ترین گام تعمیرات و نگهدارای قابلیت اطمینان محوره اولویت بندی آلمان های شبکه توزیع انرژی الکتریکی برای انجام تعمیرات بهینه می باشد. در این مقاله قصد داریم با ارائه روشی بر مبنای روش تصمیم گیری سلسله مراتبی و با ترکیبی از روش های کمی و کیفی، شرکت های توزیع را برای انجام تعمیرات ضروری مورد نیاز با دیدی متفاوت بر آلمان های شبکه راهنما باشیم.
۲ – تعمیرات و نگهداری قابلیت اطمینان محور
روش های معمول مهندسی تعمیرات و نگهداری را می توان به دو دسته کلی تعمیرات پیشگیرانه و تعمیرات اصلاحی تقسیم بندی نمود. در استراتژی تعمیرات و نگهداری پیشگیرانه، با انجام یک سری فعالیت های پیشگیرانه قبل از بروز خرابی احتمال و شدت بروز خرابی کاهش داده می شود. این استراتژی تعمیر و نگهداری، در بازه های زمانی از پیش تعیین شده و ثابت انجام می گردد. بدین صورت که تجهیزات یکسان دارای برنامه تعمیر و نگهداری روتین با زمان بندی ثابت هستند. برای برخی از تجهیزات ممکن است این میزان زمان بندی تعمیرات زیاد باشد و سبب کاهش قابلیت دسترسی به تجهیز شود و برای برخی دیگر میزان زمان بندی کافی نباشد و موجب کاهش قابلیت اطمینان تجهیز گردد.
در این روش هزینه زیادی صرف نگهداری می گردد و به نسبت هزینه ای که می شود قابلیت اطمینان سیستم به میزان دلخواه افزوده نمی گردد. در استراتژی تعمیرات اصلاحی که اولین فعالیت در مهندسی تعمیر و نگهداری است، مادامی که تجهیز در حال کار باشد هیچگونه فعالیت پیشگیرانه نگهداری صورت نمی گیرد و به تجهیز تا وقتی که خراب نشود اجازه کار داده می شود و بعد از خرابی تعمیر تجهیز صورت می گیرد. در این استراتژی قابلیت امنیت و قابلیت اطمینان سیستم به شدت پایین است. همچنین در نوع دیگر و پیشرفته تر تعمیراتی، فعالیت نگهداری بر اساس شرایط فنی تجهیز در سیستم تعیین می گردد. با استفاده از مانیتورینگ و پیش فعالیت های تجهیز بر اساس شرایط، اولاً بسیاری از فعالیت های ناکارا حذف شده و ثانیاً فعالیت پیشگیرانه در زمان لازم صورت گرفته و از تشدید خرابی جلوگیری می شود. و اما تعمیرات و نگهداری قابلیت اطمینان محور با هدف اصلی حفظ عملکرد سیستم به مناسب ترین نحو برای اولین بار توسط شرکت هواپیمایی آمریکا در سال ۱۹۷۸ به کار گرفته شد. با توجه به نتایج حاصله، دیگر صنایع نیز به استفاده از این فرآیند ترغیب شدند. با اعمال قانون زدایی” در سیستم های قدرت، شرکت های برق در سراسر جهان تغییرات زیادی داشته اند و وادار به کاهش هزینه ها با حفظ قابلیت اطمینان مورد نیاز شدند. در این محیط فاکتورهای فنی جای خود را به فاکتورهای اقتصادی و مالی داده است. یکی از عمده ترین هزینه های سیستم قدرت، هزینه های مربوط به تعمیرات و نگهداری می باشد. هزینه مربوط به تعمیرات به طور عمده وابسته به این است که فعالیت های تعمیر و نگهداری هر چند وقت یک پار و در چه سطح کاری انجام می شوند. فعالیت های معمولی مطابق با راهنمای کارخانه سازنده تجهیز و افراد با تجربه در زمینه نگهداری تدوین می گردند و به ترتیبی بر روی تجهیزات مختلف اجرا می شوند که عملکردشان در محدوده استاندارد حفظ شود. برای کاهشی این هزینه تعدادی از شرکت ها از روشی RCM برای تعیین این فعالیت ها استفاده نمودند. پیاده سازی تعمیرات و نگهداری قابلیت اطمینان محور در صنعت برق دیدگاه جدیدی را در فرایند تعمیرات و نگهداری مطرح کرده است و با مؤثرتر کردن فعالیت ها، سبب افزایش قابلیت اطمیتان و همچنین کاهش هزینه ها شده است. در محیط تجدید ساختار شده افزایش قابلیت اطمیتان و کاهشی خاموشی ها اهمیت بیشتری دارد و استفاده از RCM می تواند میزان خرابی های سیستم را کاهشی و سبب کاهش میزان خاموشی ها شود. اصول و مراحل عمده RCM تشخیصی، المان های بحرانی سیستم، عوامل بروز خطا، اولویت بندی عوامل خطا و تعیین فعالیت های پیشگیرانه موثر و کاربردی و درنهایت آنالیز هزینه فایده استراتژی های پیشنهادی است. در این روش تمرکز بیشتر فعالیت ها، بر روی تجهیزاتی است که تأثیر بیشتری در قابلیت اطمینان سیستم دارند. به دلیل حجم بالای تجهیزات اولویت بندی آنها و همچنین عوامل خطا باید با استفاده از نرم افزار صورت گیرد. بدین منظور نیاز به یک بانک اطلاعاتی و آمار دقیق داریم که می توان از سه منبع تولید کننده تجهیزات، استانداردها و تجربه ( تجربه پرسنل، سابقه تجهیز و تجهیزات مشابه) به دست آورد. با توجه به اینکه اولویت بندی تجهیزات باید بر اساس معیارهای گوناگونی همچون نرخ خرابی، شرایط محیطی، سطح ولتاژ مدت زمان خرابی و… صورت گیرد، استفاده از تحلیل سلسله مراتبی AHP کارایی خوبی خواهد داشت. فرآیند تحلیل سلسله مراتبی یکی از جامع ترین سیستم های طراحی شده برای تصمیم گیری با معیارهای چندگانه است. این روش در بخش سوم مقاله معرفی می گردد. سپس پس از اینکه المان بحرانی را شناختیم، بایستی عوامل بروز خطا را بر آن المان بحرانی مورد بررسی قرار دهیم. بدین منظور از ابزار تحلیل اثرات عوامل خرابی استفاده می کنیم.
پس از اینکه اولویت خرابی ها نیز بررسی و رتبه بندی گردیده بایستی با توجه به بودجه در اختیار فعالیت های پیشگیرانه مؤثر و کاربردی را تعیین نمود. دقت به این نکته ضروری به نظر می رسد که پیاده سازی RCM وابستگی شدیدی به ساختار سیستم قدرت دارد و برای هر سیستم قدرت با توجه به زیر سیستم ها، تجهیزات موجود و سطح قابلیت اطمینان مورد نیاز و شرایط محیطی متفاوت است. این روش در شرکت برق فلوریدا، شرکت برق کانادا، شرکت برق فرانسه شرکت برق چین و کشور سوئد به صورت موفق پیاده سازی شده است.
۳- روش تصمیم گیری سلسله مراتبی (AHP)
دنیای اطراف ما مملو از مسائل چند معیاره است و انسانها همیشه مجبور به تصمیم گیری در این زمینه ها هستند. بطور مثال هنگام انتخاب شغلی معیارهای مختلفي مانند درآمد، موقعیت، اجتماعی، خلاقیات ۳ أبتكار ۵ موارد مشابه مطرح است که فرد تصمیم گیرنده گزینههای مختلفی را پاید ير طبق این معیارها بستجد. برای انتخابه متزلی نیز معیارهای متفاوتی همچون هزینه، نزدیکی به محل کار، فرهنگ مردم محله، دسترسی به مراکز خرید و غیره مطرح است و تصمیم گیرنده باید بهترین گزینه را با توجه به این معیارها انتخاب کند. تصمیم گیری در حالاتی که معیارهای چندگانه (اعم از کیفی و کمی) وجود دارند، با مشکلاتی مواجه است. دو مورد ; اصلی ترین این مشکلات عبارتند از
– فقدان استاندارد برای اندازه گیری معیارهای کیفی
– فقدان واحد برای تبدیل معیارها (کمی و کیفی) به یکدیگر
در تصمیم گیری با معیارهای چندگانه تعداد مشخصی از معیارهای متضاد در تصمیم گیری دخالت داده می شوند. این تکنیک به تصمیم گیرنده کمک می کند که وضعیت مشکلی و پیچیده موجود را بفهمد و بنابراین قضاوت های مناسبی داشته باشند تصمیم گیری با معیارهای چندگانه هم شامل مدل های تشریحی و هم تجویزی است تصمیمگیری با معیارهای چندگانه جزء مدلهای تشریحی هستند؛ بدلیل اینکه نیاز به اطلاعاتی از جانب تصمیم گیرنده دارند تا مدل مناسب را برای فرآیند تصمیم گیری شکل دهند. همچنین، بدلیل محدودیتهای اعمال شده از سوی تصمیم گیرنده آنها در زمره مدل های تجویزی قرار می گیرند. تصمیم گیری با معیارهای چندگانه به دلایل متعددی به عنوان رویکردهای مناسبی برای مواجهه با مسائل دنیای واقعی مطرح هستند برخی از این دلایل عبارتند از:
* پیچیدگی مسئله تصمیم به دلیل وجود معیارها و گزینه های متعدد
* وجود محدودیتهای متعددی نظیر زمان و منابع موجود در یک فرآیند تصمیم گیری
* دشواری یافتن جواب بهینه ای که برای همه راضی کننده باشد و در نهایت تضاد بسیاری از معیارها با یکدیگر
تصمیم گیری با معیارهای چندگانه یکی از شاخههای شناخته شده تصمیم گیری است. تصمیم گیری تحت این شرایط شاخهای از مدلهای تحقیق در عملیات است که در آن مسئله تصمیم در شرایط وجود تعدادی معیار تصمیم مورد بررسی قرار می گیرد. این کلاس کلی مدل ها تحت عنوان مدل های تصمیم گیری با معیارهای چندگانه شناخته می شوند. مسائل تصمیم گیری چندمعیاره را می توان به دو دسته کلی تقسیم نمود که عبارتند از تصمیم گیری با اهداف چندگانه و تصمیم گیری با شاخص های چندگانه در هر دسته تکنیکهای متعددی وجود دارد. هر یک از روش ها، مشخصات و ویژگیهای خاص خود را دارد و می توان آنها را به سه دسته کلی قطعی تصادفی و فازی تقسیم نمود. همچنین بسته به تعداد تصمیم گیرندگان، این روش ها را می توان به دو دسته تکنینک های تصمیم گیری تکی و یا گروهی تقسیم بندی نمود ۱۵ . فرآیند تجزیه و تحلیل سلسله مراتبی یکی از کاربردی ترین روشها و تکنیک های تصمیم گیری چند شاخصه است.
امکان فرموله کردن مسئله در قالب یک فرآیند چندسطحی و به صورت سلسله مراتبی و همچنین امکان در نظر گرفتن معیارهای مختلف کمی و کیفی در مساله را می توان از دلایل کاربرد فراوان و قابلیت استفاده این تکنیک در زمینههای مختلفی نام برد. همچنین به کمک این تکنیک می توان گزینههای مختلفی را در تصمیم گیری دخالت داد و روی معیارها و زیرمعیارها نیز تحلیل حساسیت انجام داد ۱۳). فرآیند تجزیه و تحلیل سلسله مراتبی یک روش تصمیم گیری مبتنی بر انجام مقایسات نسبی (زوجی) است. این روش با استفاده از یک شبکه تصمیم گیری چند سطحی تک جهتی ، با شاخص ها و معیارهای چندگانه در لایه های مختلف ساختار چند سطحی، برای رتبه بندی یا تعیین ضریب اهمیت اهمیت گزینه های مختلف یک فرآیند تصمیم گیری پیچیده مورد استفاده قرار می گیرد. روش AHP یکی از معروف ترین فنون تصمیم گیری چند شاخصه است که توسط آقای ساعتی ابداع گردید. اساس روش AHP بر مقایسه های زوجی یا یا دوبهدویی آلترناتیوها و معیارهای تصمیم گیری است. برای چنین مقایسه ای نیاز به جمع آوری اطلاعات از تصمیم گیرندگان است. این امر به تصمیم گیرنده این امکان را میدهد که در هر مرحله تنها روی مقایسه دو معیار یا گزینه تمرکز کند. در انجام مقایسات زوجی، به دلیل این که پاسخ دهنده هر بار فقط دو عامل را نسبت به هم می سنجد و به عوامل دیگر توجه ندارد، اطلاعات ارزشمندی را برای مسئله مورد بررسی فراهم می آورد و فرآیند تصمیم گیری را منطقی تر و ساده تر می سازد.
فرآیند تحلیل سلسله مراتبی از سه مرحله اصلی تشکیل شده است که عبارتند از ایجاد ساختار سلسله مراتبی، تحلیل اولویت و تأیید سازگاری سیستم در ابتدا، فرد تصمیم گیرنده باید مسئله تصمیم پیچیده را به قسمتها و مؤلفه هایی تقسیم کند بگونهای که تمام ویژگیهای مسئله تصمیم مورد نظر سطوح سلسله مراتبی چندگانه ساختاردهی شوند. در مرحله بعد، تصمیم گیرنده بر اساس دانش و تجربیات خودش باید در هر سطحی از سطوح سلسله مراتبی، مقایسات را انجام دهد. بعنوان مثال، هر دو معیار در سطح دوم از ساختار سلسله مراتبی در رابطه با هدف سطح اول، با هم مقایسه میشوند. هنگامیکه مقایسات از طریق قضاوتهای ذهنی و انسانی به انجام میرسید، درجاتی از ناسازگاری در تصمیم گیری ها ممکن است اتفاق بیافتد. بمنظور تضمین اینکه قضاوت ها سازگار هستند، عملیات نهایی که تأیید سازگاری نامیده می شود، بانجام می رسد تا از طریق محاسبه نرخ سازگاری، درجه سازگاری مقایسات زوجی را محاسبه نماید. در این مرحله اگر نرخ سازگاری از حد مجاز آن بیشتر باشد، تصمیم گیرنده باید مقایسات خود را مورد بازنگری قرار دهد. وقتی سازگاری مقایسات از نقطه نظر نرخ سازگاری به تأیید رسید، این قضاوت ها را می توان ترکیب نموده و اولویت گزینه ها و معیارها را مشخص نمود ۱۴)، شکل (۱)، این فرایند را نشان می دهد.