Bejárat > Blog - tematizálatlanul > A probléma-megoldás egyeteme

A probléma-megoldás egyeteme

2015. május 2.

head-scratch-234x300Ez a cikk is egy kissé rendhagyó, de bizonyos mértékben az oldal profiljához mégis kapcsolódó cikk lesz. A műszaki problémák megoldásáról írok egy rövid kis összefoglalót, ami a témába inkább csak egy rövid bevezetőnek, áttekintésnek nevezhető. És az, hogy egyetemi szinten tárgyalnánk a problémamegoldást, sajnos szó sincs. Erre nemhogy a cikk, de még az oldal keretei is szűkösek lennének, de azért egy pár vezérhangyát útnak indító gondolatot, illetve egészen pontosan egy, a hétköznapokban meglehetősen jól használható módszert szeretnék bemutatni.

Sokszor kérnek tőlem tanácsot egy adott probléma megoldásához és nagyon sok esetben találkozom azzal, hogy

  • vagy meg sem próbálták megkeresni a probléma okát
  • vagy alapjaiban rossz a hibakeresés logikája
  • vagy nincs is logika a hibakeresésben

Nos, egy bármilyen probléma orvoslását igénylő szakmánál nem az a tudás képvisel értéket, amivel el tudjuk végezni az adott feladatot. És még csak az sem feltétlen, amíg eljutunk odáig, hogy mi az az adott feladat, amit el kell végezzünk, hisz ez inkább a módszer és a folyamat végkifejlettje, csak egyszerűbb esetekben triviális a megoldás. De a problémamegoldás igazi szépsége megtudni azt, hogy az adott problémának mi volt a kiváltó oka. Egy elnyalódott csavart bárki ki tud csavarni és helyette betekerni egy másikat. A dolog szépsége ott kezdődik, amikor meg tudjuk mondani, hogy miért nyalódott el. Ez persze egy egyszerű példa, de nem minden probléma ennyire egyszerű. Viszont a megoldás analógiája ugyanez a bonyolultabb(nak tűnő) esetnél is, csak ismerni kell az egyes alkatrészek feladatait, működésüket és persze a rendszert, amiben a probléma keletkezett.

És hogy az oldal filozófiáját képviselő, az irodalomtanárunk által sokszor ismételt mondás (A kollektív bölcsesség határtalan!) után egy, idevágó gondolatot is elsüssek, az általános iskolai kémia tanárunk, Karcsibá állandó mondása jut az eszembe, amelyet oly sokszor halhattunk, amikor valaki elakadt egy kérdésre adandó válasznál:

“Hallgass a józan paraszti eszedre!”

Ilyenkor, amikor egy felelésnél a kérdésre adandó válasznál valaki elakadt, Karcsibá akkor vette elő ezt a kérdést és szépen ráutaló kérdésekkel, a mindenki számára triviális alapokra visszavezető kérdésekkel vezette rá a felelőt a válaszra. Így pedig a legbonyolultabbnak tűnő kérdések is leegyszerűsödtek. Ennek a gondolatmenetnek az elsajátítása, illetve a pályafutásom alatt megismert Root Cause Analysis módszere együtt már alkalmas arra, hogy az emberből jó problémamegoldót faragjon.

De akkor csapjunk is a közepébe, s lássunk egy pár példát, kezdve egy egyszerűvel!

Példa 1.

Defekt

Defekt

Tünet: Menet közben egy nagy durranás és azonnal félrehúz az autó, valamint nehézzé és bizonytalanná válik a kormányzás. Ilyenkor mindenki reflexből megáll, és a rutinosabbak már az eset közben, még megállás előtt tudják, hogy durr-defektes lett a (régifajta, még belsős) egyik kerék.

Megoldás: Kerékcsere.

A hiba oka: No itt még elég egyértelmű(nek tűnhet) a megoldás, de már lehetnek rejtett okok. Elsődleges ok lehet egy szög. Körbeforgatjuk a kereket és ha megtaláltuk a szöget, akkor nyugodtan cserélhetjük ki a kereket, megtaláltuk a fő okot.

De ez a példa elég egyszerű volt, inkább csak bevezető, így ugranék egy szintet, következzen a második példa!
__________________________________________

Ez a példa bár kissé összetettebb, mint az előző, de még bőven nem mondható bonyolultnak, inkább csak a lehetséges okok szerteágazó mivoltát hivatott bemutatni.

Példa 2.

Motorhiba

Motorhiba

Tünet: Magas az autó olajfogyasztása és füstöl is. De a motor viszont kívülről szép száraz, poros.

Megoldás: Azt itt, a hiba pontos okának felderítése nélkül még nem tudhatjuk, tehát itt már mindenképpen muszáj előbb gondolkodni. Tippelni egy valamirevaló autószerelő nyilván tud, és helyből mondja, hogy szelepszár-szimering cseréje. És ha még mindig eszi az olajat, akkor gyűrűkopás van, gyűrűzni kell a motort. Ezek viszont csak látatlanul rávágott megoldások, amik közül az egyik valamelyik biztosan a ludas tünetben. De melyik? Ha nem látatlanul akarunk adott esetben felesleges munkát végezni, akkor a pontos diagnózishoz itt már kénytelenek vagyunk elővenni az analitikus gondolkodás eszközét.

A hiba oka: Ha egy motornak magas az olajfogyasztása és kifelé a motor száraz, akkor első körben már meg is fogalmazhattuk, hogy az olaj nem kifelé, hanem befelé tűnik el. Ez pedig ilyen formán egyetlen helyen tud a motorból távozni, a kipufogón keresztül. De hogy tud odajutni? Az égéstéren keresztül. Hogy tud az olaj az égéstérbe jutni? Egyrészt a friss beszívott levegővel; másrészt pedig lentről az olajtérből, a dugattyún át. Van még egy harmadik lehetőség is, a hengerfejtömítésen keresztül - bár itt már számos más tünet is szokott lenni a magas olajfogyasztás mellett.

1. A friss levegővel hogyan juthat be olaj?

1.1.: Ha szívómotor, akkor a szelepszár-szimeringen keresztül
1.2.: A kartergázzal is
1.3.: S ha turbo-s motorról beszélünk, akkor még a turbo kenéséül szolgáló olaj is hozzáadódhat.

2. Lentről hogyan juthat olaj az égéstérbe?

2.1.: Egy kopott gyűrű nem képes azt a mennyiségű olajat lehúzni a hengerfalról, amire tervezték, így a dugattyú lefelé haladásakor a gyűrűk mellett a hengerfalon maradó olaj az égés ütemében az üzemanyaggal együtt elég.
2.2.: Ha egy gyűrű a sok koromlerakódástól beragad a hornyába, akkor nem fekszik fel a hengerfalra, és az olaj az előbb említett módon feljut az égéstérbe.
2.3.: Egy gyűrűtörés esetén az gyűrű szintén nem képes felfeküdni felfeküdni a hengerfalra. Tünet a fentiek szerint.
2.4.: Akár egy gyűrűtörés, akár egy beszívott fémrészecske képes megkarcolni a hengerfalat, ami olaj ha megül ezen barázdákban, azt a gyűrű szintén nem képes lehúzni. Tünet mint fent.

Kráteres hengerfal

Kráteres hengerfal

2.5.: És végül, de nem utolsó sorban, egy párás környezetben sokat álló motornál a pára bejut az égéstérbe, ott lecsapódik a hengerfalra, azon oxidációt kiváltva. Ha túl sok pára csapódik ki, akkor az összeáll egy csepp formára, ami előbb-utóbb lecsurog. A dugóra. Ahol a rozsda vasfoga dugó és a hengerfal közötti rést szépen kitöltve folyamatosan rágja mind a hengerfalat, mind a gyűrűt, előbb-utóbb teljesen összegyógyítva azt. És amikor a motor legközelebb megmozdul, akkor ez az összeállt anyag szétszakad, de legkevésbé sem a hengerfal és a gyűrű találkozásánál, hanem valahol. Vagy a gyűrűből, vagy a hengerből egy kisebb darabot kiszakítva. Ami által az adott anyagban kráter lesz, míg a másik anyagon egy kis anyag-kinövekedés. Eme kinövés lekopik, és mint csiszolómassza koptatja ugyan a gyűrűt és a hengerfalat és a dugót is, de a nagyobb probléma a kráter. Ott szintén jelentős mennyiségű olaj tud megülni, ami felett a gyűrű átsiklik, és az égés során a kráterben lévő olaj szépen elég. És minden egyes dugattyú fel-le mozgáskor ez a kráter megtelik olajjal…
2.6.: És motorkonstrukciótól függően még több más ok is lehet, ezt vak példával élve nem lehet és nem is lenne értelme most mind számba venni.

Szóval a konkrét autó konkrét hibáját még továbbra sem tudjuk, de legalább már tudjuk, hogy mik közül lehet válogatni. ha felismerjük, megfogalmazzuk ezen lehetséges okokat, akkor ezek mentén már könnyebb végigmenni a valódi ok felderítésén. Viszont itt még nem ért véget a probléma felderítése! Legyen a megnövekedett olajfogyasztás fő oka (az egyszerűség kedvéért) a szelepszár-szimering hibája. Szétszedve azt találjuk, hogy teljesen ki van keményedve. Ezt mi okozhatja? Ezen okokat is pontokba lehet szedni, így bontsuk tovább a megfelelő fenti pontot!

1.1.1.: Lecsúszott a szimering a szelepvezetőről
1.1.2.: Lerakódások keletkeztek a szimeringen és ezért nem fekszik fel a szelepre tökéletesen, ergo nem képes szabályozni a rajta átjutó olaj mennyiségét
1.1.3.: Nem a gyári specifikáció szerinti (pl. észter bázisú) olaj került bele, amit a szimering nem bír és az olaj vegyileg megkezdte a gumit
1.1.4.: A túlhevüléstől megváltozott a gumi anyagának ellenálló-képessége és a magasabb hőmérsékleten az olaj kikezdte a gumit, kikeményedett
1.1.5.: Elkopott a szelepvezető és a szelep lógása miatt a szimering nem képes koncentrikusan felfeküdni a szelepszárra
1.1.6.: Stb.

Itt már látszik, hogy három szint mélységig már eljutottunk, de még mindig tovább lehet bontani. Vegyük alapul az 1.1.4-es okot, a túlmelegedést. Ennek a lehetséges okait tovább bontogatva az alábbi al-al-okok merülhetnek fel:

1.1.4.1.: A termosztát hibája miatt túlmelegedett a motor
1.1.4.2.: A hűtő eltömődése miatt a motor nem tudta leadni a hőt
1.1.4.3.: Az autó felhasználása olyan, hogy a trópusokon minden nap egyszer fel kell menni a tengerszintről egy megrakott utánfutóval 3000m-re és emiatt melegedett túl állandóan
1.1.4.4.: Hengerfejes is lehet a motor, attól is túlmelegedhet (bár ahogy fentebb is írtam már, ennek egyéb tünetei is vannak már)
1.1.4.5.: Stb.

És ha az egyszerűség kedvéért az 1.-es és 2-es főpontok összesen 8 alpontjának mindegyikéhez csak 4 al-alpont jusson, illetve ezek mindegyikéhez további 4 al-al-alpont, akkor valaki ki akarja számolni, hogy pontosan hány variáció jön ki…? ;-)

Ennél, vagyis négy szintnél mélyebbre már nem nagyon tudunk menni, és maga a módszer is azt mondja, hogy négy szintnél lejjebb már nem sok értelme van menni. De ez a példa, még ha alapvetően nem is tűnt túl bonyolult problémának, azért le merem fogadni, hogy közületek a legtöbbeteknek meglepő volt, hogy egy egyszerűnek ígérkező problémát még csak részleteiben is kibontva mennyi lehetséges okot tudtam felsorolni, amelyek mintegy fa ágai ágaznak szerte-széjjel…

De lássuk a következő problémát, ami kissé más megközelítésű, de szakmailag már jóval mélyebb tudást igénylő.
__________________________________________

Példa 3.

Az alany egy VW TDI motorral szerelt autó.

Tünet: Túl hamar tönkremenő kettőstömegű lendkerék, amely 10ekm alatt már a harmadik. Az első még a gyári volt, cserekor egy gyári beszállító terméke került be, de párezer km után ez is tönkrement. Ezt követően anyag-/gyártáshibára fogva bekerült a harmadik, amely az első kuplung cseréjét követően ca. 10ekm-rel szintén tönkrement…

Megoldás: Itt már nyilvánvaló, hogy a negyedik komplett kettőstömegű lendkerék és hozzá tartozó kuplung cseréje/beépítése nem valószínű, hogy megoldás, mert valami miatt (látszólag) indokolatlanul hamar tönkremennek. Így kvázi megjósolható, hogy rövid időn belül a negyedik szett is ugyanerre a sorsra jutna. Ráadásul igen költséges egy ilyen csere, tehát próbálkozgatásnak kissé luxus. Tehát ennél a példánál analitikus gondolkodás és konkrét tapasztalatok hiányában esélytelen megmondani, mi a megoldást. Szintén nem marad más, mint elkezdeni felvázolni az adott alkatrész működését és elkezdeni elemezni, hogy mi hat rá, mi az, ami ilyen módon tönkreteheti…? Ehhez viszont már nem csak nagyjából, hanem alaposan kell ismerni a motortérben lévő alkatrészek feladatát és működésüket, valamint rendszerszinten kell ismerni ezen alkatrészek egymásra gyakorolt hatását.

A hiba oka: Nos, ahhoz, hogy eljussunk a kiváltó okig, kissé merüljünk bele a részletekbe! A kettős tömegű lendkerék két “tárcsából” áll, amelyek egymáshoz képest egy csapágyazáson keresztül el tudnak fordulni a tengelyük körül. Eme elfordulásnak pedig több, általában 2-3db ívrugó szab korlátot, vagyis ezen rugók korlátozzák a külső tárcsának a belsőhöz képesti maximálisan ca. ±90°-os elfordulását. A belső tárcsa a főtengelyre rögzül, a külső tárcsára szerelik fel a kuplungszerkezetet, ez adja át a nyomatékot a váltónak. Leegyszerűsítve, összezárt kuplungnál a főtengely (a fenti példánél maradva) ±90°-kal el tud fordulni anélkül, hogy a váltó tengelye megmozdulna. Miért is jó ez? A modern Diesel-motoroknak óriási a nyomatéka és emiatt meglehetősen nagy a főtengely végén megjelenő nyomaték hullámossága. Egy négyhengeres motornál 180°-onként következnek egymás után a hasznos ütemek, amik között nagyon nagy a főtengelyen megjelenő minimum és a maximum nyomaték. A forgattyús rendszernek viszont (egy benzines motorból kijövő nyomaték nagyságával szemben) már nem elég nagy a tehetetlensége, ergo eme nagy égési csúcsnyomások mellett már kiérezhető lenne eme nyomatékhullámosság. Aki próbált már egy egyhengeres kétütemű, netán egyhengeres négyütemű motorral elindulni, az tudja, hogy miről beszélek.

Tehát eme nyomatékhullámosság által keltett vibrációt hivatott kisimítani azáltal, hogy amikor nyomatékcsúcs van, akkor az ívrugók felveszik a dinamikus nagy erőket, majd amikor már a főtengelyről érkező nyomaték kisebb, mint a rugóban tárolt energia, akkor a rugó visszadolgozik a hajtásra. Így a motorban keletkező nyomatékhullámosság a váltóhoz érve már szépen kisimul, így sem a váltó, sem a karosszéria nem kap ebből a vibrációt keltő dinamikus hatásból már semmit sem. Így sem a váltót nem verjük szét, és a kaszni felé sem adunk át semmilyen vibrációt és mindenki boldog.

Kettős tömegű lendkerék

Kettős tömegű lendkerék

No, akkor nézzük, hogy mit csinál ez a szerkezet terhelés alatt! A rugók maximális kitéréséhez tartozó nyomaték mindig nagyobb, mint a motor névleges nyomatéka, tehát végkitérésbe (max. elfordulásba) a szerkezet elvileg sosem tud menni. De ha a motor 200Nm-t ad le maximum, és a lendkerék 300Nm-nél tér ki végállásba, akkor könnyen belátható, hogy a motor maximális nyomatékánál a maximális elfordulás 2/3-áig fordul el a lendkerék belső tárcsája a külsőhöz képest. Erre a kitérésre szuperponálódik rá a nyomatékhullámosság.

Motorfék-üzemben, lévén nincs égés, vagyis nincs a főtengelyen megjelenő nyomaték, egyedül a motor belső súrlódása és belső ellenállása fékezi a motort, így a hullámosság jóval kisebb, és a motorfék miatt a kitérés is ellenkező irányú lesz.

Ebből a két feltételből következik, hogy az álló motor kivételével a lendkerék mindig valamilyen irányban kitér, és eme kitérésre szuperponálódik rá egy valamilyen mértékű hullámosság. Eme hullámosság viszont felfogható egyfajta gerjesztésnek is. És mivel minden rendszernek van valamilyen sajátfrekvenciája, ezért ha a gerjesztés pont eme frekvenciával történik, akkor ott valami törni-szakadni fog. Na ennyire banális hibát azért egyetlen kuplung-gyártó sem követ el, hogy a rendszer sajátfrekvenciáját az üzemi tartományban hagyná, és mivel ezen rendszerek gyári állapotukban legalább 150ekm-t azért problémamentesen abszolválnak, így ezt ki is lehet zárni. Viszont zárójelben jegyzem meg, hogy az érdemi kenés nélküli csapágyazás, amely minden második fordulatonként négyszer tér ki az aktuális nyomatékértékről a hullámosság amplitúdójányit mindkét irányba, annak azért ha kiszámoljuk, hogy mennyiszer leng ki jobbra-balra mondjuk 150ekm alatt, akkor azért az elfáradás megbocsátható bűn…

De térjünk vissza az adott problémára. Tehát azt kizárhatjuk, hogy tervezési hiba miatt kerülne a kuplungra a sajátfrekvenciájával megegyező gerjesztés. De valami mégis szétveri. Az alkatrész továbbra is gyári beszállítói, a beszerelés márkaszervizbéli, ráadásul kétszer nem követik el ugyanazt a hibát. Mi lehet mégis?!?

trigger-done

Trigger kerék

A modern motoroknak egy adott jó tulajdonsága, hogy a főtengely-jeladó nem csak FHP-i pozíciót képes adni, hiszen fordulatonként 36, illetve 60 teljes négyszögjelet szoktak adni. Ez a szám autógyártótól függően változhat. Ez viszont azt jelenti, hogy eme négyszögjelekkel a főtengely fordulatszámát is meg lehet mérni, méghozzá akár egy adott főtengely-pozícióban is! És mivel egy motor által leadott nyomatéknak hullámossága van, ezért fordulatszám is hullámzik. És a ca. 6-10°-onként érkező főtengely-pozíciójelek között eltelt időből meg lehet mondani, hogy melyik henger dolgozik erősebben, melyik gyengébben. Értelemszerűen, amelyik henger erősebb, annak az égését követően magasabb lesz a motor fordulatszáma, míg egy gyengébb henger égését követően alacsonyabb. Persze itt csak pártíz fordulat/perc nagyságrendnyi eltérés keletkezik, és az is folyamatosan változik pártíz fokonként, de nekünk már ennyi is elég…

A lendkeréken mért, főtengelypozíció-függő motorfordulatszám elemzése valóban furcsaságot mutatott, az egyik henger “másképp” dolgozott. Kompresszió bőven az elfogadható értékeken belül egyforma minden hengernél, a feltöltés nem igazán tud különböző hengertöltöttséget okozni, szóval ludasként marad az injektor…

Az injektor diagnosztizálása után kiderült, hogy az egyik injektor valóban másképp dolgozik. A tulajnál való érdeklődésre az is kiderült, hogy igen, nem sokkal korábban valóban kicserélték az egyik injektort, csak elfelejtették felprogramozni. Mert ez biza olyan kis illesztésekkel dolgozik, hogy azok tűréseit nem tudják egyformára megcsinálni. Ezért van hozzá egy speciális, egyedi kód, amit be kell programozni az autó vezérlőjébe, és akkor az tudni fogja, hogy azt az egy injektort hogyan kell vezérelni. Hát itt ez elmaradt, és az ECU a régi injektor utasításai szerint vezérelte az új injektort, ami így nyilvánvalóan másképp működött. Ez pedig olyan lengéseket gerjesztett a motorban, ami szétverte a kettőstömegű lendkereket. Hármat is…
__________________________________________

Összefoglalás

Nos, mindhárom példában van valami, ami ugyanaz. Van egy tünet. Ennek a tünetnek van egy forrása, ami egy meghibásodott alkatrész. És a módszer lényege itt kezdődik, vagyis a meghibásodás fő okának a felderítése. Ehhez szükség van arra az elméleti tudásra, hogy az ember értse a szóban forgó alkatrész funkcióját és működését. És számos esetben nem lehet megállni a tönkrement alkatrész működésének a megismerésénél, hisz az ember kénytelen az adott alkatrészhez fizikailag kapcsolódó vagy azzal bármilyen egyéb módon kapcsolatban lévő perifériát is ismerni, valamint azon perifériáknak az alkatrészre gyakorolt hatását is.

A Root Cause Analysis, mint módszer, az alábbi lépésekben foglalja össze a lényeget:

1. Határozd (fogalmazd) meg a nemkívánatos problémát!

2. Gyűjts adatokat és elemezd, hogy mit lehetett volna tenni a probléma elkerülése érdekében!

3. Több szint mélységig tedd fel a “MIÉRT?” kérdést, vagyis mik voltak azok a tényezők, amelyek ezt okozták!

4. Sorold két kategóriába az okokat:
- Az elsők az ok-okozati tényezők, amelyek sorrendben kapcsolódnak az eseményhez;
- És többi, amelyek megszűntével a probléma is megszűnt.

5. Azonosítsd az összes lehetséges kiváltó okot! Ha több ok merül fel, akkor azokat célszerű osztályozni egy lehetséges későbbi elemzéshez!

6. Fogalmazz meg módosításokat, amelyek segítségével a későbbiekben elkerülhető lesz a szóban forgó probléma!

7. Dolgozz ki megoldásokat az előző pontban összeszedett módosításokra!
Ügyelni kell arra, hogy a megoldás ne vigyen újabb, előre nem látható problémákat a rendszerbe!

8. Hajtsd végre a kiválasztott módosító intézkedést!

9. A hatékonyság biztosítása érdekében figyeld meg a módosított folyamatot!

10. Fogalmazz meg más, hatékonyabb módszereket a probléma orvoslására!

11. Azonosítsd a módosítás esetlegesen előforduló káros hatásait!

Nos, eme felsorolás így elég sterilnek hat, de a módszer kitalálói igyekeztek egy mindenre területen és minden folyamatra alkalmazható módszert kitalálni. Ebből következik is, hogy nem lehet egy vezérműszíj-szakadásra ugyanúgy alkalmazni a módszert, mint egy elkészült ház megsüllyedésére, vagy épp egy repülőgép robotpilótájának a szoftver-problémájára. Megfelelően kell tudni ezt is alkalmazni. De ha valaki megérti a fenti 11 pontba szedett folyamat lényegét, akkor az használni is fogja tudni.

A személyes végszavam pedig a cikkhez, hogy józan paraszti ésszel végig kell gondolni a probléma körüli folyamatokat, részleteire kell bontani a lehetséges okokat, és a (többi részletet ideiglenesen kizárva) az egyes részleteket vizsgálva könnyűszerrel lehet felderíteni a fő oko(ka)t. És a lényeg, hogy négy szint mélységig kell feltenni a “MIÉRT?” kérdést, és ez már biztosan megadja a problémára a választ
Egy egyszerű példával zárnám a cikket, amely elég jól mutatja be a módszer egyszerűsített használatát:

- Átugrott a vezérműszíj.
Miért?
- Fellazult.
Miért?
- Nem volt meghúzva a feszítőgörgő csavarja.
Miért?
- Lelazult.
Miért?
- Nem került vissza alá a biztosító alátét.

Szóval mostantól egy nagyon jól használható eszköz már a birtokotokban van, innentől már csak a rendszert kell megismernetek, amelyben a keletkezett problémát úgy akarjátok elhárítani, hogy az legközelebb ne jöjjön elő. Természetesen a szimmetrikus fékbetétkopás, mint természetes elhasználódás esetére nem kell eme módszert végigjátszani. De egy aszimmetrikus kopásnál már elővehetitek… ;-)

Hát akkor, problémamegoldásra fel! :D

– Geree

Geree Blog - tematizálatlanul , ,

Hozzászólások lezárva