การบำรุงรักษาเชิงผสมผสาน (Hybrid Maintenance)
ดร.สุธรรม อรุณ

             สมรรถนะของเครื่องจักร คือ ปัจจัยสำคัญอย่างหนึ่งที่ส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพและผลการดำเนินงานขององค์กรอย่างยิ่งยวด เนื่องจากเมื่อใดก็ตามที่เครื่องจักรเกิดความบกพร่องจะส่งผลให้เกิดความเสียหายต่อการผลิตในหลาย ๆ ด้าน ไม่ว่าจะเป็นด้านความปลอดภัย ด้านคุณภาพของสินค้าและต้นทุนในการผลิต รวมถึงความตรงต่อเวลาในการส่งมอบสินค้าต่อลูกค้าอันจะส่งผลโดยตรงต่อผลกำไรและความน่าเชื่อถือขององค์กรได้ ดังนั้นการหาวิธีการและแนวทางในการบำรุงรักษาเครื่องจักรให้อยู่ในสภาพดีและพร้อมใช้งานอยู่เสมอจึงเป็นสิ่งจำเป็นที่ทุกบริษัทจะหลีกเลี่ยงไม่ได้ แต่ในการบำรุงรักษาเครื่องจักรนั้นย่อมมีค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานเกิดขึ้นและในบางครั้งก็เป็นเงินจำนวนไม่น้อย ซึ่งถ้าหากเราทำการบริหารจัดการไม่ดีก็อาจจะทำให้ต้นทุนของการผลิตสูงขึ้นหรือทำให้เกิดความไม่คุ้มค่าต่อการลงทุนได้ จึงทำให้เกิดแนวคิดที่ว่า ทำอย่างไรเราจึงจะสามารถทำให้เครื่องจักรของเราอยู่ในสภาพที่ดีและพร้อมใช้งานอยู่เสมอโดยใช้เงินลงทุนในด้านการบำรุงรักษาต่ำที่สุด
               สำหรับแนวความคิดในการบำรุงรักษานั้นมีหลายแนวคิด ซึ่งในที่นี้ผู้เขียนจะขอยก 2 แนวคิดที่เราคุ้นเคยกันดีในปัจจุบันซึ่งได้แก่                

1. การบำรุงรักษาเมื่อขัดข้อง (Breakdown Maintenance : BM)

เป็นการบำรุงรักษาโดยจะทำการซ่อมแซมเครื่องจักรหลังเกิดความเสียหายหรือเหตุขัดข้อหรือถ้าพูดง่าย ๆ ก็คือ “การใช้จนเสียแล้วค่อยซ่อม” นั่นเอง การบำรุงรักษาเครื่องจักรในลักษณะนี้ ถือเป็นการบำรุงรักษาเชิงวางแผนอย่างหนึ่ง คือวางแผนที่จะให้เครื่องจักรนั้น Breakdown เสียก่อนแล้วจึงทำการซ่อม ซึ่งข้อดีของการวางแผนซ่อมบำรุงรักษาแบบนี้คือ ใช้งบประมาณในการซ่อมบำรุงค่อนข้างต่ำกว่าวิธีอื่น ๆ แต่มีข้อเสียคือ ทำให้เราสูญเสียโอกาสทางการผลิตไป ดังนั้นจึงเหมาะสำหรับเครื่องจักรหรือชิ้นส่วนอุปกรณ์ที่ไม่ค่อยมีความสำคัญมากนัก ยกตัวอย่างเช่น ในการเปลี่ยนหลอดไฟ คงไม่มีใครที่จะทำการเปลี่ยนหลอดไฟที่บ้าน เมื่อมีอายุครบ 6 เดือน เพราะถ้าเสียเมื่อใด เราก็สามารถหาซื้อหลอดไฟมาเปลี่ยนได้ โดยใช้เวลาไม่มาก และมีค่าใช้จ่ายที่ น้อยกว่า การที่เราจะเปลี่ยนก่อนที่จะเสีย นั่นคือ เรากำหนดให้หลอดไฟของเรา มีการบำรุงรักษาแบบ Breakdown Maintenance นั่นเอง 

2. การบำรุงรักษาเชิงป้องกัน (Preventive Maintenance : PM)

เป็นการบำรุงรักษาที่พัฒนามาจากการบำรุงรักษาเมื่อขัดข้อง เนื่องจากผู้ผลิตไม่ต้องการให้เครื่องจักรเกิดการเสียหายในระหว่างทำการผลิต การวางแผนซ่อมบำรุงในลักษณะนี้จะมีการกำหนดการตรวจสอบ ซ่อม และบำรุงรักษาตามระยะเวลาที่แน่นอน ไม่ว่าจะเป็นการทำความสะอาด การหล่อลื่นเครื่องจักรรวมถึงการเปลี่ยนอะไหล่หรือชิ้นส่วนเมื่อถึงเวลาแม้บางครั้งชิ้นส่วนนั้นอาจยังไม่เสียแต่ต้องเปลี่ยนตามแผนการที่ได้กำหนดไว้ ดังนั้น การบำรุงรักษาแบบนี้จึงเป็น “การซ่อมก่อนที่จะเสีย” โดยจุดเด่นของการซ่อมบำรุงในลักษณะนี้ คือ

• ไม่ต้องหยุดเครื่องจักรซ่อมบ่อยส่งผลให้เราสามารถผลิตได้ตามเป้าและได้มาตรฐาน
• ช่วยลดจำนวนช่างซ่อมบำรุงเนื่องจากมีการซ่อมน้อยลง
• ช่วยยืดอายุการใช้งานของเครื่องจักร

แต่อย่างไรก็ตามข้อเสียของการซ่อมบำรุงแบบนี้คือ มีค่าใช้จ่ายในการซ่อมบำรุงที่สูงกว่าวิธี BM เนื่องจากต้องมีการเปลี่ยนชิ้นส่วนหรืออะไหล่ทั้ง ๆ ที่ยังไม่มีความเสียหายเกิดขึ้น ซึ่งถ้าหากผู้ดำเนินการขาดความรู้ทางด้าน “Machine Reliability” หรือไม่สามารถประเมินระยะเวลาการเปลี่ยนอะไหล่ที่เหมาะสมได้ ก็อาจจะส่งผลให้เกิดค่าใช้จ่ายในการซ่อมบำรุงสูงเกินความจำเป็นหรือที่เรียกว่า “Over Maintenance” ได้

เมื่อมาถึงจุดนี้เราอาจจะสังเกตเห็นว่าไม่ว่าจะเป็น BM หรือ PM ต่างมีจุดเด่นและจุดด้อยที่แตกต่างกันไป จึงทำให้เกิดแนวคิดที่จะนำเอาจุดเด่นของการซ่อมบำรุงรักษาทั้งสองวิธีนี้มาทำการผสมผสานกัน เพื่อให้เกิดวิธีการซ่อมบำรุงรักษาเครื่องจักรที่มีค่าใช้จ่ายในการซ่อมบำรุงต่ำที่สุดและส่งผลกระทบต่อต้นของการสูญเสียโอกาสทางการผลิต (Production Lost Opportunity) น้อยที่สุดซึ่งผู้เขียนขอเรียกว่า “การซ่อมบำรุงรักษาแบบผสมผสาน” หรือ “Hybrid Maintenance : HM ” 

หลักการวางแผนการซ่อมบำรุงแบบผสมผสาน (Hybrid Maintenance)

       โดยทั่วไปแล้วเมื่อใดก็ตามที่เครื่องจักรมีความเสียหายเกิดขึ้น เราจะสามารถแบ่งค่าใช้จ่ายที่เกิดขึ้นในการการทำให้เครื่องจักรกลับสู่สภาพใช้งานได้ 2 ส่วน คือ

• ค่าใช้จ่ายในการซ่อมบำรุง คือ ค่าใช้จ่ายที่อยู่ในรูปของการซ่อมบำรุงเครื่องจักรโดยตรง เช่น ค่าแรงและค่าชิ้นส่วนอุปกรณ์ต่างหรืออะไหล่ ที่ใช้ในการซ่อมบำรุง
• ค่าใช้จ่ายที่เกิดจากการสูญเสียโอกาสทางการผลิต คือ ผลกำไรหรือค่าใช้จ่ายที่เราต้องสูญเสียไปในกรณีที่ต้องหยุดการผลิตเพื่อซ่อมเครื่องจักรนั้น

      โดยหลักการของการซ่อมบำรุงแบบ HM นั้น คือ การวางแผนซ่อมบำรุงเพื่อให้ค่าใช้จ่ายที่เกิดขึ้นทั้งสองแบบนี้รวมกันมีค่าต่ำสุด โดยการนำเอาจุดเด่นของวิธี PM และ BM มารวมกันซึ่งมีขั้นตอนหลัก ๆ ดังต่อไปนี้ 

1. รวบรวมประวัติข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับการเสียหายของเครื่องจักรหรือสายการผลิตที่จำเป็น
2. กำหนดระดับของการซ่อมบำรุงโดยแบ่งตามระยะเวลาที่ยอมให้เกิดการเสียหายหรือการหยุดผลิตได้
3. คำนวณหาต้นทุนที่คาดว่าจะเกิดขึ้นจากการซ่อมบำรุงในแต่ระดับของการซ่อมบำรุง
4. วางแผนการซ่อมบำรุงโดยคำนึงถึงค่าใช้จ่ายที่เกิดขึ้น 

เพื่อความเข้าใจที่มากขึ้นผู้เขียนขออธิบายขั้นตอนของการวางแผนการซ่อมบำรุงแบบ HM ไปพร้อมกับยกตัวอย่างประกอบ ดังนี้ 

 Case Study

บริษัทหนึ่งต้องการวางแผนการซ่อมบำรุงเครื่องจักรโดยใช้หลักการของ HM จึงได้ดำเนินการดังนี้ 

1. รวบรวมประวัติข้อมูลเกี่ยวกับการเสียหายของเครื่องจักรทั้งหมดที่จำเป็น ดังนี้

Failure Mode คือ รูปแบบการเสียหาย อาจหมายถึง อะไหล่ ชิ้นงาน หรืออาการของการเสียหายในรูปแบบต่าง ๆ
No. of Repair คือ จำนวนครั้งของการเสียหายในแต่ละรูปแบบที่เกิดขึ้นต่อปี
Breakdown Time per Year คือ เวลาที่ต้องหยุดผลิตเพื่อใช้ในการซ่อมแซมให้เครื่องจักรหรือสายการผลิตกลับสู่สภาพเดิมเมื่อมีความเสียหายในแต่ละรูปแบบเกิดขึ้น
Mean Down Time คือ เวลาเฉลี่ยที่เกิดจากการหยุดผลิตเพื่อใช้ในการซ่อมแซมเครื่องจักรใน 1 ครั้ง

                      
Cost of Maintenance per Maintenance Activity คือ ค่าใช้จ่ายทั้งหมดที่ใช้ในการซ่อมแซมเครื่องจักรให้สามารถกลับคืนสู่สภาพใช้งานได้ เช่น ค่าแรงและค่าอะไหล่ เป็นต้น
Production Lost Opportunity per Hour ($) คือ รายได้ต่อชั่วโมงที่ทางบริษัทต้องสูญเสียไปเมื่อมีการหยุดการผลิตเกิดขึ้น
Operating Hour per Year คือ ชั่วโมงการผลิตทั้งหมดต่อปี 

ตารางที่ 1 ข้อมูลจากฝ่ายซ่อมบำรุง

        จากตารางจะเห็นว่าในรอบปีที่ผ่านมารูปแบบการเสียหายแบบ A มีการเกิดขึ้น 4 ครั้ง คิดเป็นเวลาที่ต้องหยุดผลิตเพื่อใช้ในการซ่อม 8 ชั่วโมงและในการซ่อมแต่ละครั้งต้องใช้ค่าใช้จ่ายในการซ่อมบำรุงอัน เช่น ค่าแรงและค่าอะไหล่ เท่ากับ 200 $

ตารางที่ 2  ข้อมูลจากฝ่ายผลิตและฝ่ายการเงิน

จากข้อมูลที่ได้จากฝ่ายผลิตหรือฝ่ายการเงินพบว่า  ในกรณีที่ต้องหยุดการผลิต 1 ชั่วโมง จะต้องสูญเสียโอกาสทางการผลิตคิดเป็นเงิน 500 $ และใน 1 ปี และบริษัทใช้เวลาในการผลิต 8,760 ชั่วโมง 

        2. กำหนดระดับของการซ่อมบำรุง เพื่อใช้ในการวางแผนซ่อมบำรุงโดยกำหนดตามเวลาที่ยอมให้เครื่องจักรเกิด Breakdown หรือหยุดผลิตได้ ดังตาราง

ตารางที่ 3 การกำหนดระดับของการซ่อมบำรุง

         จากตารางจะเห็นว่า แต่ละระดับของการซ่อมบำรุง จะมีการซ่อมบำรุง 2 แบบ คือ แบบ PM และแบบ BM ยกตัวอย่างเช่น ที่ระดับของการซ่อมบำรุงระดับที่ 1 คือ ระดับของการซ่อมบำรุงที่จะไม่ยอมให้เครื่องจักรมี Break down มากกว่า 9 ชั่วโมง ดังนั้น จึงต้องทำ PM ใน Failure Mode ที่มี Breakdown เกินกว่า 9 ชั่วโมงต่อครั้งขึ้นไป ส่วน Failure Mode ที่เหลือจะทำการซ่อมบำรุงแบบ BM ซึ่งจากตารางที่ 1 จะเห็นว่า Failure Mode ที่มี Breakdown เกินกว่า 9 ชั่วโมงต่อครั้งได้แก่ รูปแบบการเสียหายแบบ B และ D (ผู้อ่านสามารถแบ่งระดับของการซ่อมบำรุงออกเป็นระดับย่อย ๆ มากกว่านี้ก็ได้ ขึ้นอยู่กับความเหมาะสมในแต่ละงาน)

         3. คำนวณหาต้นทุนที่คาดว่าจะเกิดขึ้นจากการซ่อมบำรุงในแต่ระดับของการซ่อมบำรุง จากขั้นตอนที่ผ่านมาจะเห็นว่าแต่ละระดับของการซ่อมบำรุงจะประกอบไปด้วยการซ่อมบำรุงแบบ PM และ BM ดังนั้นค่าใช้จ่ายที่เกิดขึ้นในแต่ละระดับของการซ่อมบำรุง จะถูกแบ่งออกเป็น 2 ส่วน ดังนี้ 

ค่าใช้จ่ายในการทำ BM (Total Breakdown Cost)
ตามที่ได้กล่าวมาแล้วในข้างต้น เราสามารถแบ่งค่าใช้จ่ายในการทำ BM ออกได้เป็น 2 ส่วน คือ ค่าใช้จ่ายในการสูญเสียโอกาสทางการผลิต เนื่องจากต้องหยุดการผลิตเพื่อทำการซ่อมแซมเครื่องจักรและ ค่าใช้จ่ายที่ใช้ในการซ่อมโดยตรง (ค่าแรง + ค่าอะไหล่) ซึ่งสามารถคำนวณได้ง่าย ๆ ดังนี้ 

ค่าใช้จ่ายในการทำ BM  = ค่าใช้จ่ายในการสูญเสียโอกาสทางการผลิต  + ค่าใช้จ่ายที่ใช้ในการซ่อมโดยตรง

 โดยที่      ค่าใช้จ่ายในการสูญเสียโอกาสทางการผลิต
                                     

               ค่าใช้จ่ายที่ใช้ในการซ่อมโดยตรง
                                     

ยกตัวอย่างเช่นจากตารางที่ 1 ถ้าต้องการคำนวณหาค่าใช้จ่ายของ BM ของ Failure Mode A สามารถทำได้ ดังนี้คือ

             ค่าใช้จ่ายในการทำ BM ของ Failure Mode A = (8 x 500) + (4 x 200) = 4,800 $

จากวิธีการข้างต้น เราสามารถคำนวณหาค่าใช้จ่ายของกรณีการทำ BM ในแต่ละ Failure Mode ได้ดังตาราง 4 และสามารถคำนวณค่าใช้จ่ายในการทำ BM ในแต่ละระดับการซ่อมบำรุงได้ดังตารางที่ 5 

ตารางที่ 4 แสดงค่าใช้จ่ายในการทำ BM ในแต่ละ Failure Mode

ตารางที่ 5 แสดงค่าใช้จ่ายในการทำ BM ในแต่ละระดับการซ่อมบำรุง

ค่าใช้จ่ายในการทำ PM
         ในการคำนวณหาค่าใช้จ่ายในการทำ PM ของแต่ละระดับควบคุมนั้นจำเป็นที่จะต้องคำนวณหาอายุการเสียหายเฉลี่ย (Mean Time Between Failure : MTBF) ออกมาเสียก่อน จากนั้นจึงทำการประเมินว่าใน 1 ปี ระดับควบคุมนั้นจะต้องทำการซ่อมบำรุงทั้งหมดกี่ครั้งเพื่อทำการประเมินค่าใช้จ่ายที่เกิดขึ้น โดยมีขั้นตอนดังต่อไปนี้ 

• คำนวณหาค่า อายุการเสียหายเฉลี่ย (Mean Time Between Failure : MTBF) จากสมการ
  
                                                     

โดยที่     T   คือ  เวลาที่ใช้การทำงาน (operating time)

              c คือ   จำนวนการเสียหายที่เกิดขึ้นในช่วงเวลาทำงาน (number of failures during the time T)

             α คือ  ค่าความเชื่อมั่นซึ่งปกติจะมีค่าเท่ากับ 0.60 (ในกรณีที่ถือว่าเครื่องจักรมีอัตราการเสียหายคงที่)

            r มีค่าเท่ากับ , ในกรณีที่เวลา  คือเวลาที่เครื่องจักรเกิดการเสียหายพอดีและมีค่าเท่ากับ  ในกรณีอื่น

          สมการนี้เป็นสมการที่ใช้คำนวณหาอายุการเสียหายเฉลี่ยของเครื่องจักรหรืออะไหล่ในกรณีที่ถือว่าเครื่องจักรนั้นมีอัตราการสึกหรอ (Failure Rate) คงที่ อาจดูยุ่งยากในการคำนวณเนื่องจากมีการแจกแจงแบบไคสแควร์ (Chi – Square Distribution) เข้ามาเกี่ยวข้อง แต่อย่างไรก็ตามเราสามารถคำนวณได้ไม่ยากนักโดยการเขียนสูตรใน Excel ดังนี้

        ในความเป็นจริงแล้ว เราสามารถคำนวณหาค่า MTBF ได้หลายวิธี เช่น อาจจะคำนวณโดยการเอาระยะเวลาที่ดำเนินงานทั้งหมดหารด้วยจำนวนครั้งการเสียหายที่เกิดขึ้นในหนึ่งปีก็ได้ แต่การคำนวณแบบนี้เป็นการคำนวณโดยถือว่า อายุการเสียหายของเครื่องจักรมีการแจกแจงแบบปกติ (Normal Distribution) 

• ประเมินว่าใน 1 ปี เราจะทำการซ่อมบำรุงหรือเปลี่ยนอะไหล่ในเครื่องจักรปีละกี่ครั้ง (Number of Maintenance per year) โดยสามารถคำนวณได้จากสมการ

• คำนวณหาค่าใช้จ่ายในการทำ PM ซึ่งก็คือ ค่าใช้จ่ายในการซ่อมบำรุงต่อปี 

             Cost of PM = (Number of maintenance required per year) x (Cost of maintenance per maintenance activity)

ตัวอย่าง จากตารางที่ 3 ถ้าต้องการคำนวณหาค่าใช้จ่ายในการทำ PM สำหรับระดับควบคุมที่ 1 ต้องทำ PM สำหรับ 2 รูปแบบการเสียหาย ได้แก่ B และ D ซึ่งเราสามารถคำนวณหาค่า MTBF ของระดับควบคุมที่ 1 ได้ดังนี้คือ

จากผลการคำนวณข้างต้นสามารถประเมินได้ว่าในกรณีที่ต้องทำ PM ที่ระดับควบคุมที่ 1 จะต้องทำการซ่อมบำรุงทั้งหมดเท่ากับ

รวมค่าใช้จ่ายทั้งหมดที่ใช้ในการทำ PM สำหรับระดับควบคุมที่ 1 เท่ากับ

                                Cost of PM = 3 x (150 + 350) = 1,500 $

เมื่อทำการคำนวณค่าใช้จ่ายในการทำ PM ในทุกระดับควบคุม จะได้ผลลัพธ์ดังตารางที่ 5 

ตารางที่ 6 แสดงค่าใช้จ่ายในการทำ PM ในแต่ละ Failure Mode

            4. คำนวณค่าใช้จ่ายรวมในการวางแผนซ่อมบำรุงในแต่ละรูปแบบการเสียหาย

                         Total Cost = (Total BM Cost) + (Total of PM Cost) 

ตารางที่ 7 แสดงค่าใช้จ่ายทั้งหมดในแต่ละระดับการซ่อมบำรุง

          5. เขียนกราฟแสดงภาพรวมของค่าใช้จ่ายทั้งหมดในแต่ละระดับควบคุมและวิเคราะห์ผลการคำนวณ

                       รูปที่ 1 กราฟแสดงค่าใช้จ่ายทั้งหมดที่เกิดขึ้นในแต่ละระดับควบคุม

           จากการวิเคราะห์จะเห็นว่าต้นทุนการซ่อมบำรุงที่ต่ำที่สุดอยู่ระหว่าง Class II และ Class III ซึ่งถ้าหากเราจะมองในเชิงป้องกันเราอาจจะเลือกระดับควบคุมที่ 3 (คือ เน้นการทำ PM) ในการวางแผนซ่อมบำรุง โดยในการวางแผนซ่อมบำรุงในกรณีนี้ จะทำ PM ที่รูปแบบการเสียหายแบบ A, B, D, E, F โดยทำการซ่อมแซมหรือเปลี่ยนอะไหล่ทุก ๆ 525 ชั่วโมงและจะปล่อยให้เกิด Breakdown ที่รูปแบบการเสียหายแบบ C

 กิตติกรรมประกาศ
            ผู้เขียนขอขอบพระคุณ คุณวชิรพงษ์ สาลีสิงห์ และ รศ.ดร.ธงชัย  ฟองสมุทร ที่คอยให้คำปรึกษารวมทั้งแนะนำข้อมูลที่เป็นประโยชน์ในการเขียนบทความครั้งนี้

เอกสารอ้างอิง
www.tpmthai.com

หมายเหตุ: ท่านสามารถอ่านบทความอื่นๆ ได้ที่เวบไซต์สาขาวิศวกรรมเครื่องกล มหาวิทยาลัยพะเยา
และติดตามบทความดีๆได้ที่ Facebook: Energy4You