Failure risk of vessels' electric power system and suitability of preventive maintenance recommendations - A case study on a cruiser

No Thumbnail Available

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

School of Electrical Engineering | Master's thesis
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author

Authors

Date

2012

Department

Sähkötekniikan korkeakoulu

Major/Subject

Teollisuustalous

Mcode

TU-22

Degree programme

Language

en

Pages

vii + 79 + [13]

Series

Abstract

This thesis takes a risk-based approach to the failures and maintenance of vessels' electric system consisting of five different kinds of sub systems: generators, transformers, switchboards, propulsion drives and propulsion motors. The purpose of the study is to estimate the failure risk and also to discuss the suitability of maintenance. The first part of the study is a literature review that examines the reliability theory, maintenance, customer knowledge in industrial service business, and the international regulations related to the maintenance of ships. The second part is a case study focusing on a cruiser. Failure mode, Effects, and Criticality Analysis (FMECA) is conducted to identify the most critical failure modes of the system. The FMECA is based on technical specialists' interviews as well as secondary data in form of service reports and warranty claims. The suitability of recommended maintenance tasks for tackling the failure modes is investigated by following the principles of Reliability Centered Maintenance (RCM). A fault tree with top event "Decreased passenger comfort" is constructed and simulated by assuming that any preventive maintenance is not performed, the item is functioning perfectly or not at all, the failure rates of failure modes are constant, and the needed spare parts are available at all times. In the FMECA, 90 failure modes were found, and 24 of the failure modes related to propulsion drive, which was the biggest group. The maintenance analysis indicated that only few (6) failure modes in the system are tackled perfectly by following the maintenance recommendations of the service contract, many (26) failures are tackled well, but most (58) of the failures are tackled poorly. The simulation demonstrates that the top event occurs 6.37 days per year causing 75.21h of downtime per year. The study also showed that almost all of the (95.0 %) downtime losses are caused by failures that are not possible to repair by the crew on board without a service engineer from the service provider, and 62.5 % of the downtime can be tackled by means of preventive maintenance. It was discovered that the failure risk can be reduced by 26.S % if maintenance recommendations are followed, and the total risk reduction potential is 53.1% if the maintenance task interval is shortened. It is also possible to reduce the risk by reducing the severity of the failure consequences by shortening the mobilization and repair time. In conclusion, it is argued that the maintenance service level of an individual vessel should be selected based on the failure risk of the vessel. It is also argued that a more intensive cooperation between the service provider and the customer is a way to reduce maintenance costs by reallocating work and responsibilities.

Diplomityössä tutkitaan laivan sähköjärjestelmän vikoja ja vikojen seurauksia. Tarkoituksena on arvioida järjestelmän vikaantumisriskiä ja huollon vaikutuksia. Työ koostuu kirjallisuuskatsauksesta ja tapaustutkimuksesta, joka käsittelee risteilyaluksen sähköjärjestelmää: generaattoreita, muuntajia, sähkötauluja, potkurikäyttöjä sekä potkurimoottoreita. Kirjallisuuskatsauksessa käsitellään luotettavuusteoriaa, analysointimenetelmiä, huoltostrategioita ja -sopimuksia, tuotteen elinkaarta ja laivojen huoltoon liittyviä kansainvälisiä säädöksiä. Tapaustutkimuksessa järjestelmälle tehdään vikamuoto-, vaikutus- ja kriittisyysanalyysi (FMECA), joka perustuu teknisten asiantuntijoiden haastatteluihin ja huolto- ja takuuraportteihin. Huoltosuositusten sopivuutta arvioidaan huoltotehtävien ja huoltovälien perusteella noudattaen luotettavuuskeskeisen kunnossapidon (RCM) menetelmiä. Tarkastellusta systeemistä tehdään vikapuuanalyysi, jonka huipputapahtumaksi valitaan "laskenut matkustusmukavuus". Vikapuu simuloidaan olettaen, että mitään ennakoivaa huoltoa ei tehdä, osat toimivat täydellisesti tai ei ollenkaan, vikaantumistodennäköisyydet ovat ajasta riippumattomia vakioita ja korjauksiin tarvittavat varaosat ovat saatavilla ilman odotusaikaa. Yhteensä löydettiin 90 järjestelmään liittyvää vikamuotoa. Osasysteemeistä eniten vikoja liittyy potkurikäyttöön, 24 kappaletta. Seuraamalla huoltosuosituksia pystytään taklaamaan täydellisesti 6 vikaa, hyvin 26 vikaa ja heikosti 58 vikaa. Simulointituloksena saadaan, että huipputapahtuma esiintyy keskimäärin 6,37 kertaa vuodessa aiheuttaen 75,11 tunnin vuotuisen seisokkiajan. Huomataan, että suurimman osan (95,0 %) seisokkiajasta aiheuttaa viat, joita miehistö ei pysty korjaamaan itsenäisesti ja ulkopuolista osaamista tarvitaan. Seisokkiajasta 62,5 % voidaan estää suorittamalla ennakkohuoltoa. Vikaantumisriski pienenee 26,5 % kun sopimuksen huoltosuosituksia noudatetaan, ja jopa 53,1 % riskistä on mahdollista poistaa lyhentämällä huoltosuositusten huoltovälejä. Lisäksi vikaantumisriskiä voi pienentää vähentämällä vioista aiheutuvien seurauksien vakavuutta. Loppupäätelmänä todetaan, että yksittäisen laivan huolto-ohjelma tulisi perustua kyseisen laivan vikaantumisriskiin, ja että varustamon huoltokustannuksia on mahdollista pienentää syventämällä palveluntarjoajan ja asiakkaan yhteistyötä jakamalla työtehtävät ja vastuualueet uudella tavalla.

Description

Supervisor

Lillrank, Paul

Keywords

reliability, luotettavuus, maintenance, huolto, vessel's electric power system, laivan sähköjärjestelmä, FTA, vikapuuanalyysi, FMECA, FTA, failure risk, kriittisyysanalyysi, FMECA, vikaantumisriski

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-2020122859154

Collections

[dipl] Sähkötekniikan korkeakoulu / ELEC