20101mam410s1 apuntes 1Â parte version final

1

Ral Stegmaier

Magster en Gestin de Activos y

Mantenimiento

Estrategias de Mantenimiento

RSB Depto. Industrias 2

Objetivos Generales del Modulo

Establecer Criticidad.

Manejar conceptos de confiabilidad en la definicin de polticas de mantenimiento.

Desarrollar una aproximacin lgica a la formulacin de una estrategia de mantenimiento en sus propias organizaciones.

2


Agenda

Introduccin

Mantenimiento centrado en Confiabilidad y la confiabilidad como herramienta de modelacin

El negocio del mantenimiento

El mantenimiento como sistema

Estrategias de Mantencin


Evaluacin

Control 50%

Trabajo en equipo 50% (max 4 personas)

3

RSB Depto. Industrias

N. Machiavelli El Prncipe, Siglo XV

Debe ser considerado que no hay nada ms difcil de realizar, ni ms dudoso de xito, ni ms peligroso de dirigir, que iniciar un nuevo orden de cosas. Para el reformista hay enemigos en todos aquellos que se benefician por el viejo orden.


El Contexto

Conservacin del patrimonio,

Mejoramiento de la performance,

Aumento de la disponibilidad y Reduccin de los costos

Diseo

Ejercicio

Asegurar la funcin

a mnimo costo global

Cul es el Propsito del Mantenimiento?

4


Mantenimiento Recursos Produccin

Valor para el dueo

Valor de los Activos

Margen del Negocio

Asegurar funcin mnimo costo

global

Recursos

Gestin del Negocio

El Contexto: Modelo del Negocio


PROCESOS DE LA

MANTENCION

Desarrollo Planificacin

Ejecucin Control

ENTRADAS SALIDAS

? ?

El Contexto: El Proceso de la Mantencin

2BR

5


Identificacin Planificacin Programacin

Anlisis Ejecucin Asignacin

Proceso habitual de Mantenimiento Mejoramiento Continuo

Dnde estn las oportunidades de negocio?

El Contexto: Proceso de Mantenimiento


El Contexto: Proceso de Mantenimiento

10

Identificacin Planificacin Programacin

Anlisis Ejecucin Asignacin

KPI de Resultado

KPI de anlisis y mejoramiento

Permanentes Bajo demanda

6


Causas

Critici

dad

Pocos vitales

El Contexto: RCM


Anlisis de Criticidad

Disponibilidad

Costos

Criticidad de las instalaciones

Directos De oportunidad

Confiabilidad Mantenibilidad

Criticidad= f ( frecuencia,consecuencia)

7


Nivel de ptimo de Confiabilidad

Costos Totales

Nivel de Inversin

Costos de Mantencin

Costo

Confiabilidad Nivel de Confiabilidad Optimo

Costo Mnimo


El Contexto: RCM

Actores

Personal de mantencin

Personal de Produccin

Personal de Servicios

Direccin

MCC

Acciones

Elaborar plan de prevencin

Medio de mejoramiento de la organizacin

Conservacin de datos histricos de mantencin

y produccin

8


Estudio de confiabilidad por equipo o componente

Modelamiento de subsistema e instalaciones

Anlisis de seguridad de funcionamiento

Seleccin de rea piloto

Historial de falla (SAP - PM)

FlowSheet planta Costo de ineficiencia Costo de mantencin

Jerarquizacin Leyes de vida Costos globales

Leyes de vida Mantenibilidad

Lgica de falla Jerarquizacin en base a criticidad

Mejoras a nivel de Diseo Estrategias de mantencin

FASE I

FASE II

Modelo General de MCC

El Contexto: RCM


RCM: KPI

Confiabilidad = Vida del elemento MTBF (TMEF) Mantenibilidad = Reparacin MTTR (TMPR)

Disponibilidad = Proporcin de tiempo utilizable

Indicadores de seguridad de funcionamiento

9


Fundamentos

No es posible describir en trminos deterministas el tiempo que un componente o sistema funcionar sin fallar

Histograma de fallas Modelo de Vidaf(t)


Confiabilidad a Nivel Continuo

10


Es la probabilidad de tener una falla del sistema o del elemento entre los instantes t y (t+dt) a condicin de que el sistema haya sobrevivido hasta el tiempo "t".

Tasa de fallas de una poblacin homognea en

funcin de su edad

Desgaste Vida til Rodaje

(t)

t

(t) Tasa de falla


Modelos de Confiabilidad

DISTRIBUCION MEDIA FORMA GRAFICA TASA DE FALLA WEIBULL

f tt

et

( ) =

1

R t et

( ) =

E t( ) = + +

1

f(t)

0

= 0,5 = 3

= 1

t

0

(t)

t

= 0,5 = 3

= 1

( )t t=

1

EXPONENCIAL NEGATIVA f t e t( ) =

R t e t( ) = con t 0

E t( ) = 1

0 t

(t)f

0

(t)

t

NORMAL

f t et

( )( )

=

12

2

22

R t f t dtt

( ) ( )= 10

E t( ) =

f(t)

0 t

0

(t)

t

( )t e

e dt

t

t

t

=

12

12

2

2

11


Mejorar el diseo de los equipos Redundancia Aumentar la mantenibilidad

Aumentar la disponibilidad esperada

mejoramiento a nivel de diseo de la seguridad de funcionamiento del proceso


Equipos + Infraestructura

[ ] FaCiHAsEjercicioInversinGlobalCosto ++= )1(

Donde: As: Disponibilidad del Sistema H: Tiempo de operacin en cada perodo de evaluacin Ci: Costo de ineficiencia por unidad de tiempo Fa: Factor de actualizacin de los flujos operacionales

Costos de ineficiencia + Costos de operacin

Modelo

Modelo: Costo Global

12


Tiempo

Inversin Costo Ineficiencia Costo ejercicio (operacin)

H H H H H



Disponibilidad :

UT (up-time) representa el tiempo en que el sistema est realmente disponible para el funcionamiento.

DT (down-time) representa el tiempo fuera de servicio imputable a causas tcnicas.

A UTUT DT

=+( )


13


Disponibilidad :

MTBF es la esperanza en tiempo de buen funcionamiento.

MTTR es la esperanza en tiempo de mantencin.

AMTBF

MTBF MTTR=

+( )



Qu se puede hacer con el proceso en la fase de operacin?

Estrategias de Mantencin

14

Ral Stegmaier

Definicin de Estrategias de Mantencin


Objetivos del Mantenimiento

El objetivo del mantenimiento se puede considerar como

aquel que permita lograr un balance ptimo entre la

asignacin de los recursos del mantenimiento y el logro de

los resultados de planta.

Recursos de Mantenimiento Resultados de Planta

RRHH

Repuestos

Herramientas

Informacin

Estndares de operacin deseados.

Resultados deseados

(disponibilidad, tasa de produccin,

etc.)

Calidad del Producto

Objetivos

Mantenimiento

15


Objetivos del Mantenimiento

En la prctica el departamento de mantenimiento tendr que negociar con los requerimientos de los dueos, usuarios y departamento de prevencin de riesgo.

Recursos de Mantenimiento Resultados de Planta

RRHH

Repuestos

Herramientas

Informacin

Estndares de operacin deseados.

Resultados deseados

(disponibilidad, tasa de produccin,

etc.)

Calidad del Producto

Objetivos

Mantenimiento

Objetivos Corporativos

Otros factores de planta Uso de energa

Factores de vida de planta Factores de seguridad de planta


Procedimiento para formular los objetivos del mantenimiento.

Objetivos de mantenimiento

EficaciaLograr los requerimientos de los

usuarios un bajo costo

Eficienciaminimizar los costos para una carga de

trabajo de mantenimiento dado

Disponibilidad de planta

Calidad del producto Vida Seguridad

Fuerza de trabajo

Administracin de repuestos

Utilizacion Desempeo Flexibilidad Horas extra Turnover% Costos almacenamientoCostos de stockouts

OBJETIVOS A NIVEL DE PLANTA

Objetivos de eficacia llevados a nivel de unidades

OBJETIVOS A NIVEL DE UNIDADES

OBJETIVOS DEL MANTENIMIENTO

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Ejemplo.

Departamento de ventas Poltica de

produccin Capacidad

de produccin

Departamento de Produccin Plan de produccin Programa de produccin

Investigacin de mercado

Departamento de mantenimiento

Objetivos de mantenimiento

Objetivo Corporativo (nfasis en la minimizacin de los

recursos de mantenimiento)

Departamento de Ingeniera

Departamento de prevencin de riesgos

Estndares de seguridad y medioambientales

Requerimientos de duracin y estndares de condicin de planta

Patrn de operacin deseado y nivel de disponibilidad


Ejemplo. Operacin continua con disponibilidad promedio de 95%

Horizonte de vida para la planta de mnimo 30 aos


17


Objetivos del Mantenimiento Conclusin

El objetivo del mantenimiento es lograr la operacin, productividad, y calidad acordada, dentro de los estndares de seguridad y condicin de planta, a un mnimo costo.

Para cumplir con este objetivo se deben definir y desarrollar las estrategias y polticas de mantenimiento adecuadas


Clasificacin de Estrategias de Mantencin

Se aceptan propuestas!!!!!

18


Estrategia de Mantenimiento

Una estrategia de mantenimiento involucra la

identificacin, asignacin de recursos, y ejecucin de

cientos de reparaciones, reemplazos y decisiones de

inspeccin.



From time to time PM programs in maintenance organizations end up in failure (i.e., they lose upper management support) because their cost is either unjustifiable or they take a significant time to show results.

It is emphasized that all PM must be cost effective.

The most important principle to keep continuous management support is:

If it is not going to save money, then dont do it!

Dhillon, B.S., Engineering Maintenance, CRC PRESS, 2002

19



La estrategia de mantenimiento posee tres etapas

1. Formulacin de Plan de Actividades de Mantenimiento para cada unidad de la planta

2. Formulacin de Plan de Mantenimiento para la planta

3. Establecer una organizacin que facilite el Programa de Mantenimiento

Programa de procedimientos de mantenimiento para cada tem (accin; frecuencia)

Integracin de los planes de actividades de cada unidad


Visin Sistmica de la Administracin del Mantenimiento

Administracin Corporativa Definir las metas organizacionales y estratgicas, y coordinar y controlar otros subsistemas para alcanzar los objetivos

Adquisicin de Activos

Mantenimiento

Seleccionar, comprar e instalar y certificar activos fsicos

Sustentar la integridad fsica de los activos a travs de la reparacin, modificacin o reemplazo de estos cuando sea necesario

20


Mejores Prcticas

39

Los estndares para mejores prcticas de mantenimiento incluyen: 100% del tiempo de los mantenedores est cubierto por

rdenes de trabajo 90% de las rdenes de trabajo son generadas por

intervenciones de mantenimiento preventivo 30% del total del trabajo es mantenimiento preventivo Cumplimiento del 90% del trabajo planificado El nivel de confiabilidad requerido para cada equipo es

siempre alcanzado La falta de repuestos es mnima (menos de una por mes) Los costos de mantenimiento representan cerca del 2% del

presupuesto.

Es correcto?


Informacin Histrica

Anlisis de Confiabilidad y Disponibilidad Proceso desde el Flowsheet al Plan Maestro

Anlisis Lgico-Funcional MES

Evaluacin MAFEC-FMECA a) Nivel de sistema

b) Modo de Nivel falla/activo

Nivel 1 Nive l2 Nivel 3 Nivel 4

Equipos Modo de falla Consecuencia Mtodo mtc

Plan Mantencin Productiva

Rie

sgo

Des

empe

o

Punto optimo de reaccin

Anlisis Criticidad Sistemas/Equipos

Optimizacin Costo/Riesgo a nivel de planta/flota/equipos

Diseo de cambios

Tareas preventivas

Tareas Inspectivas

Tareas Correctivas

Equipo/Componente

Diseo de cambios

Tareas preventivas

Tareas Inspectivas

Tareas Correctivas

Sistema/Equipo

Costos y

Riesgos de

impacto

Combinacin de tareas

Oportunidades

Y contrastes

Mejoramiento Negocio

Diagrama de Proceso

Recomendacin del fabricante

Recomendacin del fabricante

Informacin Histrica

21


Tipos de eventos de Mantencin Planificado v/s No Planificado

No Planificado Emergencia

Aspectos Fundamentales

Tiempo de Respuesta / Reaccin

Disponibilidad de Repuestos

Disponibilidad de Mantenedores

Aseguramiento de Calidad

Planificacin Produccin

Accidentabilidad

Planificado Mix de Estrategias

Aspectos Fundamentales

Mxima disponibilidad

Minimizacin de los costos


AOS 1955 1965 1975 1985

MANTENCION MANTENCION MANTENCION MANTENCIONCORRECTIVA BASADA EN EL SEGUN PREVENTIVA

TIEMPO CONDICION +MEJORA

CONTINUA

MANTENCIONDEBIDO

A ROTURAMANTENCION PREVENTIVA

MANTENCIONPRODUCTIVA

POLI

TIC

AS D

E

MAN

TEN

CIO

NC

ON

CEP

TOS

DE

MAN

TEN

CIO

N

Evolucin del Mantenimiento Industrial

22


-A la falla : (OTF) correctiva

accidental

-Preventiva:

Edad constante (FTM)

Segn Condicin (CBM)

Predictiva

-Mejorativa (DOM)

-Productiva: Preventiva + Mejorativa

Estrategias de Mantencin Clasificacin


Intervencin de reparaciones despus

de falla.

Llevar la mquina o componente a condiciones de funcionamiento

aceptables.

Mantencin a la Falla Correctiva

Es la forma ms bsica y antigua de mantener.

La accin est definida exclusivamente al evento de la falla.

Prevalecen las capacidades tcnicas individuales.

Escaso control de costos, nivel del servicio y capacidad organizacional.

23


Mantencin Preventiva Cclica Edad Constante

K K K

Sustituciones por falla

Sustituciones Preventivas

K = constante


-Requiere conocimiento estadstico del fenmeno de la falla.

-El momento de intervencin est definido por la vida esperada.

-Forma de mantencin de los aos 70.

-Implica un crecimiento cultural y organizacional.

-Tiene sentido su aplicacin

-Segn comportamiento de la tasa de falla. -Cuando el costo preventivo es menor al correctivo.

Mantencin Cclica Caractersticas

24


Mantencin Preventiva Bajo condicin



K = variable

Pronstico de Falla


oEs un tipo de Mantenimiento preventivo que planea las intervenciones basndose, a travs de inspecciones o monitoreo, de las reales condiciones de funcionamiento.

oElla permite as intervenciones ms dirigidas y oportunas, con la ventaja de aumentar la disponibilidad del sistema.

oSe basa en la medida de seales dbiles emitidas y en la consiguiente interpretacin del estado del deterioro.

oSe asume como discriminante para decidir la intervencin, la que ocurre por la superacin del umbral de la variable controlada.

-Tiene sentido aplicarla cuando: El costo preventivo es menor que el correctivo.

El costo de la inspeccin es menor del costo preventivo. El costo de la inspeccin es menor de la diferencia entre el correctivo y el

preventivo.

Mantencin Segn Condicin Caractersticas

25


Mantencin Segn Condicin

V

alor

del

par

met

ro

Falla funcional

Valor lmite tolerable

Falla potencial

rea de monitoreo

Tiempo

residual

lmite

Tiempo


Mantencin Preventiva Predictiva



K = variable

Pronstico de Falla

Estadstico

26


.

Es anloga a la Mantenimiento segn condicin.

Se basa en la medida instrumental de las seales dbiles y su modelacin.

Presupone la existencia de una relacin pseudo-determinstico entre el valor de la seal emitida y la vida residual del componente.

En condiciones de funcionamiento no correcto, las mquinas emiten seales ("emisiones), clasificables en cuatro categoras:

emisiones acsticas y vibratorias. emisiones trmicas.

emisiones relativas a los fluidos (Lubricacin y Refrigeracin).

emisiones relativas al producto.

Mantencin Predictiva Caractersticas


Mantencin Predictiva

Trend de largo plazo previsin de largo plazo

previsin de corto plazo

aceleracin del deterioro

trend de corto plazo

previsin de largo correcta con aquella di corto

Tiempo

Valo

r de

l par

met

ro

27


Intervenir el equipo e instalaciones para

mejorar la seguridad de funcionamiento

Modificar las Condiciones genticas de los

equipos e instalaciones

Mantencin Mejorativa

-Es el conjunto de las acciones de mejoras o pequeas modificaciones que no incrementan necesariamente el valor patrimonial.

-Superacin de la concepcin de la mantencin entendida slo como reparacin y/o prevencin de la falla.

- Incremento del productividad y orientacin hacia el mejoramiento continuo.

- Desarrollo y fortalecimiento de la funcin de Ingeniera de Mantencin.


Es el conjunto de acciones orientadas a la prevencin, al mejoramiento continuo y a la transferencia de funciones elementales y rutinarias de mantencin al operador de la mquina, basndose en la captura sistemtica de datos y del diagnstico precoz.

-Representa el punto ms avanzado del desarrollo de la mantencin. -Requiere soluciones organizacionales innovadoras, en trminos de:

-prevencin a travs del monitoreo de seales dbiles.

-mejoramiento continuo.

-mantencin autnoma.

-grupos interfuncionales de mejoramiento.

-responsabilidad global.

-gestin participativa.

Mantencin Productiva

28


.

La eleccin de la estrategia de mantenimiento queda determinada por tres criterios bsicos:

- La factibilidad tcnica de la inspeccin.

- La criticidad de la falla (relacin entre frecuencia e impacto).

- La relacin entre tasa de falla y los costos:

Costo global de la intervencin a la falla.

Costo global de la intervencin preventiva.

Costo de la particular inspeccin.

Eleccin de la Estrategia de Mantencin


Eleccin de la Poltica de Mantencin Segn la criticidad de la falla

Preventiva Cclica

Impacto de la Falla

Frecuencia de la Falla

A la Falla

Preventiva On Condition

Mejorativa

29


Eleccin de polticas de Mantencin. Segn estado del ciclo de vida

GPGC CC

GPGC CC >

)( GPGCI CCC

Mortalidad infantil Desgaste

Tiempo

Tasa de

Falla

Mejorativa


Casos en que existe un aumento real en la tasa de falla despus de una determinada edad. En este caso, tpico de motores a turbina, no existe una edad en la cual la tasa de falla comience a crecer rpidamente. Es comn que exista un lmite de edad para la cual sea posible implementar mantencin preventiva.

En estos casos no es aplicable ningn tipo de intervencin de mantencin preventivo.

4%

2%

5%

7%

14%

68%

89%

4%

2%

5%

7%

14%

68%

89%

Comportamiento de la tasa de falla Componentes de United Airlines

11% estos componentes pueden tener beneficios al ser intervenidos de forma preventiva o a edad fija.

8 9 % p a r a e s t o s c o m p o n e n t e s , l a mantencin preventiva no agrega valor.

30


Lgica de la definicin de la poltica de Mantencin segn criticidad

Componente Critico?

Seal dbil?

Proyeccin de vida

Diagnosticabilidad Inspeccionalida?

TPM

Cclica

Recomendacin

a la Falla

Segn Condicin

Productiva

Mejorativa

Predictiva


Una de las aplicaciones interesantes de

la teora de confiabilidad en el mbito de

la gestin tiene relacin con la definicin

de planes de mantencin.

Planificacin de Actividades

31


Modelo - Costos

Costo por unidad de tiempo vs tiempo

Cos

to p

or u

nida

d de

tiem

po

Costo de Mantenciones Preventivas Costo de

Mantenciones Correctivas

Costo Mnimo de Mantencin

Tiempo, t


Para que las actividades planificadas de mantencin preventiva

sean econmicamente convenientes se deben satisfacer dos

condiciones:

La tasa de fallas debe ser creciente.

Los costos de la intervencin de emergencia deben ser

mayores que la intervencin preventiva.

Modelo 1 Reemplazo a Edad Constante Restricciones

32


La efectividad del mantenimiento de tiempo fijo en trminos de costos depende de la predecibilidad del tiempo de falla, es decir, de la dispersin del tiempo de falla.

Modelo 1 Reemplazo a Edad Constante



tp

Tiempo reemplazo preventivo tf

Tiempo reemplazo falla

Escenario I

Escenario II

33


Con este tipo de mantencin se dispone que el componente se sustituya cuando falla o cuando alcanza cierta edad tp

CE : Costo total de cada intervencin en emergencia

CP : Costo total de cada intervencin preventiva

R(T): Confiabilidad al tiempo T

F(T): Probabilidad de falla al tiempo T

MTBMtp=R(tp) tp+F(tp) MTBFtp MTTRtp=R(tp) MTTRP+F(tp) MTTRE


!

EC =CP " R(tp) + CE " 1#R(tp)( )

MTBM tp + MTTRtp


Costo

MP

Cc

Costo Total

Cp

MC


34


Donde:

Tiempo

Ec

tp


EC = [CE F(T) + CP R(T)] / [MTBMT + MTTRT]

[ ]

)(2)()()(

)(

)(0

11

0

tpF

tttFtF

tpF

dttftMTBF

tpii

ii

tp

tp

+

=


Un equipo en etapa de desgaste tiene una curva de confiabilidad determinada por una distribucin Weibull con parmetros alfa = 100 y beta = 2. El costo de mantencin preventiva del equipo es de $10,000 mientras que el costo de mantencin de emergencia es de $100,000. Evale, desde el punto de vista de los costos, la programacin ptima de mantencin para el equipo.

Modelo 1 Reemplazo a Edad Constante Ejemplo

.][62,88)(;1)(22

100100 hrsMTBFetRetFtt

===

[ ]

)(2)()()(

)(

)(0

11

0

tpF

tttFtF

tpF

dttftMTBF

tpii

ii

tp

tp

+

=

35



t F(t) R(t) MTBFtp MTBM(tp) Ec0 0,00% 100,00% 0,00 0,00 -5 0,25% 99,75% 2,50 4,99 2.047,50

10 1,00% 99,00% 6,25 9,96 1.093,64 15 2,22% 97,78% 9,70 14,88 806,50 20 3,92% 96,08% 13,08 19,73 685,76 25 6,06% 93,94% 16,40 24,48 631,27 30 8,61% 91,39% 19,69 29,11 609,58 35 11,53% 88,47% 22,93 33,61 606,28 40 14,79% 85,21% 26,14 37,95 614,13 45 18,33% 81,67% 29,31 42,12 629,07 50 22,12% 77,88% 32,42 46,11 648,60 55 26,10% 73,90% 35,49 49,91 671,11 60 30,23% 69,77% 38,49 53,50 695,53 65 34,46% 65,54% 41,44 56,88 721,04 70 38,74% 61,26% 44,32 60,05 747,10 75 43,02% 56,98% 47,12 63,01 773,24 80 47,27% 52,73% 49,85 65,75 799,15 85 51,45% 48,55% 52,50 68,28 824,55 90 55,51% 44,49% 55,07 70,61 849,24 95 59,44% 40,56% 57,54 72,73 873,05

100 63,21% 36,79% 59,92 74,67 895,85 105 66,80% 33,20% 62,21 76,42 917,55 110 70,18% 29,82% 64,39 77,99 938,07 115 73,35% 26,65% 66,47 79,40 957,35 120 76,31% 23,69% 68,45 80,66 975,38



-200400600800

1.0001.2001.4001.6001.8002.000

5 15 25 35 45 55 65 75 85 95 105 115

Tiempos de reemplazo [hrs]

Cos

to e

sper

ado

[$/h

r]

Beta = 2

Beta = 1

36


Caso diseo V/S poltica


Determine la frecuencia de reemplazos de un componente para que al final de la vida del elemento tenga al menos una confiabilidad del x%

Sea: T: la longitud del intervalo de tiempo en que se aplicar el

mantenimiento. R(t): es la confiabilidad sin mantenimiento. RM(t): es la confiabilidad con mantenimiento. TV: es el tiempo de vida til del sistema.

Modelo 2 Reemplazo a Edad Constante Confiabilidad Mnima

37


Para 0 t < T, es claro que RM(t) = R(t). Para T t < 2T, y suponiendo que el mantenimiento deja al sistema como nuevo, la probabilidad de que funcione en el tiempo t es la probabilidad de que funcione en el tiempo T por la probabilidad de que funcione en el tiempo t-T, luego

RM (t) = R(T) R(t-T).



Para 2T t < 3T, la probabilidad de que funcione en el tiempo t es la probabilidad de que funcione en el tiempo 2T por la probabilidad de que funcione en el tiempo t-2T, luego RM(t) = RM(2T) R(t-2T) = R(T) R(2T-T) R(t-2T) RM(t) = R2(T) R(t-2T)


38


En general, aplicando el mismo argumento se tiene que: RM (t) = RN(T) R(t-NT) para NT t < (N+1)T, y N = 0,1,2, 3, Si se quiere un incremento en la confiabilidad se debe tener que RM(t) > R(t) o lo que es lo mismo,

RM(t)/R(t) > 1



En particular, para la distribucin Weibull se tiene que para NT < t < (N+1)T luego


=t

etR )(

=

NTtN

T

M eetR )(

=NTtTN

M eetR )(

39



Ahora, si el sistema tiene un tiempo de vida de Tv, y se harn N reemplazos preventivos.

T = Tv/N, Tv=NT Entonces la confiabilidad del sistema en el tiempo Tv=NT es:

===TNNTTv

eeeTvR )(

==TNNTTvTN

M eeeTvR )(



Entonces:

1)()(

==

TNTN

e

e

eTvRTvR

TN

TN

M

1,0;0 1

NTNTN

=

11

)()(

NTv

M eTvRTvR

40



Ejemplo: Un componente cuya ley de vida es una Weibull con =3 y =2 (aos), determine la frecuencia de Reemplazos para que al final de la vida del elemento (8 aos) tenga al menos una confiabilidad del 90%

( )27

128

2028

10612.5)8()8(

10604.1)8()(

9.0)8()(

31

3

=

===

==

NM

MM

eRR

eRTvR

RTvR



Ejemplo: El valor de N que cumple la condicin anterior es N=25, luego La frecuencia de reemplazo preventivo adecuada para cumplir La condicin de confiabilidad es:

[ ] [ ]mesesaosNTvT 84.332.0

258

====

41


Ejemplo

Suponer un sistema cuyo tiempo (en horas) para fallar sigue una distribucin Weibull con = 2,5 y = 15.450.- . Determinar el intervalo de tiempo que se le debe dar mantenimiento preventivo al sistema para lograr que tenga al final una confiabilidad por lo menos del 85%, considerando una vida til de 6 aos.


El tiempo apropiado para el mantenimiento puede ser determinado mediante el monitoreo de una condicin o desempeo.

PROCESOMONITOREO

Y CONTROL

Materia Prima, Etc.

Caracterstica de calidad (Variable de Salida)

Variables Controlables

Variables No Controlables

PROCESOMONITOREO

Y CONTROL

Materia Prima, Etc.

Caracterstica de calidad (Variable de Salida)

Variables Controlables

Variables No Controlables

Mantenimiento en base a condicin (CBM).

42


Los parmetros de deterioro a ser monitoreados deben ser fciles de medir.

La ventaja del CBM sobre FTM es que permite maximizar la operacin de un tem individual.

CBM es particularmente importante para tems reparables de elevado costo.

La efectividad del CBM no depende tanto de la medicin, si no de la confiabilidad con que se pueda determinar la curva de deterioro.



El monitoreo puede ser realizada a travs de tres modos. Inspeccin simple. Inspeccin principalmente cualitativa basada en observar, escuchar y sentir. El costo es insignificante comparado con el costo de reemplazar o reparar. El periodo entre inspecciones debe ser suficientemente corto para que el mnimo problema pueda ser detectado antes que se desarrolle. Inspeccin por condicin. Inspeccin rutinaria de un parmetro el cual es comparado con sus limites de control. Monitoreo por tendencia. Se mide y grafica el desempeo o parmetro con el objetivo de detectar desviaciones graduales.


43


Ejemplo (inspeccin por condicin). La siguiente tabla presenta las observaciones obtenidas al monitorear el parmetro de vibracin de una caja de engranajes de un reactor. Suponer que es un parmetro que sigue una distribucin normal.

a) Obtener los lmites de control de una carta X y determinar

si el proceso est bajo control. b) Obtener los lmites de control de una carta R y determinar

si el proceso est bajo control. c) Obtener los lmites de control de una carta S2 (tipo

Shewhart) y determinar si el proceso est bajo control.



Ejemplo. Muestra Xi S2i Ri

Promedio Varianza Rango1 214,280 215,534 216,511 215,442 1,2507 2,23102 213,285 215,041 215,990 214,772 1,8835 2,70503 216,692 213,400 213,862 214,651 3,1766 3,29204 216,326 215,563 216,903 216,264 0,4518 1,34005 213,047 212,747 218,095 214,630 9,0289 5,34806 217,425 216,002 213,183 215,537 4,6610 4,24207 217,317 215,436 214,934 215,896 1,5781 2,38308 216,377 214,428 216,088 215,631 1,1063 1,94909 214,195 214,131 214,046 214,124 0,0056 0,149010 213,969 212,571 213,867 213,469 0,6074 1,398011 215,262 213,935 211,881 213,693 2,9018 3,381012 215,120 212,555 212,511 213,395 2,2313 2,609013 213,630 215,534 215,292 214,819 1,0743 1,904014 214,763 214,201 214,395 214,453 0,0815 0,562015 213,931 214,585 215,084 214,533 0,3344 1,153016 214,804 214,843 214,126 214,591 0,1625 0,717017 213,871 217,328 213,346 214,848 4,6805 3,982018 214,957 214,715 214,676 214,783 0,0232 0,281019 216,472 214,983 214,496 215,317 1,0598 1,976020 214,244 217,639 213,518 215,134 4,8393 4,121021 216,533 215,752 220,740 217,675 7,1982 4,988022 215,077 213,976 210,855 213,303 4,7964 4,222023 216,030 215,403 214,042 215,158 1,0329 1,988024 210,682 212,922 214,075 212,560 2,9766 3,393025 218,687 213,159 214,447 215,431 8,3659 5,5280

datos


44


Ejemplo.

574,225842,65

k

RR

1,6187 25

65,509k

SS

8043,21425

107,5370k

XX

k

1ii__

k

1i

2i

p

k

1ii

==

=

==

==

==

==

=

=

=



Ejemplo.

2123

6187,138043,214n

3LCS

6,2173

6187,138043,214n

3LCS

X carta

X carta

==

=

=+=

+=


45


Ejemplo.



Ejemplo.

02407,513

2316187,11n

231 LCI

4814,1013

2316187,11n

231 LCS

22

S carta

22

S carta

2

2

==

++=

=

=

++=

+=


46


Ejemplo.

0)0(6337,2DRLCI

7791,6)575,2(6337,2D RLCS

3

__

R carta

4

__

R carta

===

===



Ejemplo.


47


Ejemplo (monitoreo por tendencia).

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

1 5 9 13 17 21 25 29

Tiempo

Par

met

ro m

onito

read

o

Vida temprana

Nivel decae a normalidad

Vida normal

Los niveles de vibracin se encuentran dentro de los limites

de control

Vida final

Los niveles de vibracin se incrementan en forma exponencial; prediccin

21 - 25



Ejemplo (monitoreo por tendencia).

y = 151.63e0.2109x

R2 = 0.9755

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

21 22 23 24 25

Tiempo

Par

met

ro m

onito

read

o


48


Modelo Inspeccin a Edad Constante

ti

Ti

tf

Escenario I

Escenario III

Escenario II ti

Ti

Tr prev

Tr falla


Considerando los escenarios 2 y 3 anteriores, es posible estimar la disponibilidad estadstica asociada a un determinado nivel de inspeccin (no se considera la reparacin en una inspeccin efectiva por la capacidad de programar dicha actividad de mantenimiento)

MTBIti=R(ti) ti+F(ti) MTBFti MTTRti=R(ti) MTTIti+F(ti) MTTRE


AI =ti R(ti )+MTBFti F(ti )

ti R(ti )+MTBFti F(ti )+MTTIti R(ti )+MTTRE F(ti )

MTBFti =t ! f (t)dt

0

ti

"F(ti) #

F(tk )$F(tk$1)[ ] ! (tk + tk$1)2%&'

()*{ }0

ti

+F(ti)

49


Un equipo en etapa de desgaste tiene una curva de confiabilidad determinada por una distribucin Weibull con parmetros alfa = 100, beta = 2 y gamma=50 (parmetros en horas). El MTTI es de 2 horas y MTTRe es de 5 horas, por otra parte el costo de cada inspeccin es de $8000 mientras que el costo de cada mantencin de emergencia es de $5.000. Evale la conveniencia de un plan de inspeccin si el equipo opera 8000 hrs/ao Maximizando la disponibilidad esperada. Minimizando los costos.



LINEAMIENTO PARA ESTABLECER PROCEDIMIENTO (timing)

1. Identificar las posibles acciones de mantenimiento en funcin de las caractersticas de la falla.

2. Identificar la mejor accin de mantenimiento (1) en funcin de las caractersticas de costo y seguridad.

3. Aplicar rbol lgico para determinar la mejor poltica.

50


Caractersticas de la falla. Vida til Vida media Incerteza de la vida del tem es buena la estadstica

predictiva?, medida a travs del rango, desviacin estndar, o parmetro b de Weibull.

Detectabilidad del comienzo de la falla, es posible la inspeccin?: parmetro a ser monitoreado, tcnica de monitoreo, lead time de falla.

Tiempo promedio de reemplazo. Reparabilidad (es el tem reparable?)



Caractersticas de costo y seguridad. Consecuencia de la falla en trminos del costo de

produccin, pobre calidad del producto, daos, incremento de los costos de mantenimiento.

Consecuencia de la falla en trminos del peligro actual o potencial al personal o publico en general.

Consecuencia de la falla en trminos del dao ambiental.

Requerimientos reglamentarios de seguridad.


51


Caractersticas de costo y seguridad. Costos directos de mantenimiento:

Costo del tem (adquisicin y almacenamiento) Costo hora hombre para reemplazar o reparar. Costo de la tcnica de inspeccin. Costo del rediseo.

Necesidad de entender:

El funcionamiento del tem La forma en que el desempeo funcional del item

se pierde o reduce.



Proceso lgico.


Seleccin: Experiencia criterio costos

Elemento reemplazable SI / NO

Se puede detectar la Falla on-

line? SI / NO

Se puede detectar la Falla off-

line?

On-line CBM

Off-line CBM

FTM DOM OTF

Es posible la

prediccin estadstica?

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Modo de anlisis de falla de componentes crticos (MAFEC)

1 Descomposicin de la mquina en partes funcionales conjuntos y/o subconjunto

2 Anlisis de los modelos, efectos y las causas de falla

3 Plan de mantencin productiva

- Monitoreo - Planificacin

- Mejora continua

Anlisis de

Causas

Anlisis de

Criticidad

Anlisis de

Mantencin

correctiva


Es una metodologa que permite clasificar y recopilar informacin de los componentes crticos, y con ello proyectar la planificacin de las

reparaciones.

Equipos complejos 4% de elementos definen sobre el 80% los problemas

Fase 1. Seleccin de la maquina critica

Fase 2. Descomposicin de la maquina.

Fase 3. Individualizacin del modo de falla y evaluacin de la criticidad de los elementos.

Fase 4. Anlisis de las causas de falla e individualizacin de los componentes crticos


53


Fase 1. Seleccin de la maquina critica

Fase 2. Descomposicin de la maquina.

- Nivel 1. Es ocupado por la maquina, estacin u operacin tomada en consideracin.

- Nivel 2. Fase del proceso o conjunto / grupo funcional de la maquina. - Nivel 3. Subsistema de componentes que desarrollan las operaciones

elementales concurrentes en la ejecucin de nivel 2.

- Nivel 4. Componentes significativos crticos , en los que tienen origen la falla que se transmite a niveles superiores de la maquina.

Se obtiene normalmente despus de la fase 4.



Fase 3. Individualizacin del modo de falla y evaluacin de la criticidad de los elementos.

- Esta fase comprende el anlisis de la criticidad de la falla.

Fase 4. Anlisis de las causas de falla e individualizacin de los componentes crticos.

- Esta fase comprende el anlisis de la falla y el origen de esta; se debe adems recopilar la informacin necesaria para un diagnostico antes de la falla o para una reparacin rpida, cuando la falla ya ha ocurrido.


54


Planilla Mafec de descomposicin de Mquinas

EmpresaDepartamentoEquipoOperacin

Codigo Nivel I Cod Nivel II Cod Nivel II Cod Nivel IV


Cdigo Nmero de elementos

Tipo de falla subconjunto

Frecuencia [veces/ao]

Efecto Sobre la Mquina

Efecto sobre el servicio

Reparacin provisoria

Tiempo detencin [horas]

Indisponibilidad [veces/ao]

Subsistema Individualizacin de los modos de falla y cuantificacin de la complejidad y sus efectos

Cul es la multiplicidad del

sistema?

Indicar cuantos subconjuntos

Existen en el subsistema en

analisis

ha ffallado alguna vez el subconjunto?

Qu tipo de fallase ha verificado?

Indicar el tipo de falla total o parcial

Cul es el efecto sobre la maquina?

Especificar si la maquina se bloquea

en forma parcial O total al

ocurrir la falla

con que frecuencia se ha verificado

la falla?

Especificar el numero de fallas

Durante un ao

Existe una posibilidad de

reparacin provisoria?

Indicar si existe una reparacin

Provisoria previa a la reparacin

definitiva

Cules son los efectos sobre el

Producto/ servicio?

Indicar si el tipo de falla provo-

ca degradamiento cualitativo

Sobre el producto o servicio

Cunto tiempo esta la

maquina detenida

al ocurrir la falla?

Cul es la indisponibilidad de la

maquina?

Calcular la indisponibilidad de la

maquina como la multiplicacin

entre la frecuencia de falla y el

tiempo de detencin

Planilla Mafec del medio de trabajo

55


Planilla Mafec del medio de trabajo

Subsistema

CdigoComplejidad del

componenteIndice de

ComplejidadTipo de falla Componente

Causa de falla Componente

Parte de repuesto Cdigo repuesto Sntomas observables

Sntomas Externos

Anlisis de la causa de falla e individualizacin del componente crtico

Complejidad en el servicio

Ajustar valor de complejidad

De acuerdo a la tabla de

Valores de complejidad

ndice de complejidad

Se obtiene multiplicando el valor

De la complejidad por la

indisponibilidad de la maquina

Descripcin del tipo de

falla a la Que esta sujeto el

componente

Causa de la falla.

Se inicia cual es la

Causa que produce la falla

En el componente

Se describe la parte de repuesto

Adecuada para el reemplazo

En caso de falla

Sntomas inherentes a la falla

Se reporta en esta columna la

seal dbil observable

Directa o indirectamente

de los primeros sntomas que

surge de la falla

Sntomas externos

Se reportan en esta columna, las

Seales o sntomas externos a la

falla

Tabla de valores de complejidad ndice Caractersticas 1 Ninguna complejidad cualitativa. El tipo de falla no influye sobre

la calidad del producto o proceso 2 Marginalmente critica. Calidad aceptable al limite de lo estndar 3. Poco critica. Calidad no aceptable. 4. Critica 5. Muy critica. Calidad no aceptable; riesgo de enviar al cliente el producto

De estndar. Peligro para el personal


Matriz de Criticidad - Ejemplo

56


Plan de mantencin Productiva

Cdigo Nivel III Cdigo Descripcin Nivel III

Cdigo Descripcin Nivel IV

Descripcin Frecuencia Tiempo [minuto]

MD MF O M seal Dbil accin correctiva

Inspecciones/actividades preventivas cclicasComponente


Construccin del Plan matriz

El plan matriz corresponde a la columna vertebral y eje del mantenimiento planificado. Actualmente una gestin moderna de mantenimiento se caracteriza por un plan robusto y de horizonte anual.

Es indudable que el adecuado uso de recursos se ve facilitado en la medida de disponer de un horizonte de planificacin mayor y una disminucin de la variabilidad de los tiempos de ejecucin, herramientas, repuestos, es decir, definicin y documentacin de estndares.

57



Modelacin matemtica

Consiste en la modelacin matemtica de la funcin de costo globales y la determinacin de las restricciones asociadas con las condiciones de borde del problema en particular.

Heursticas

Consiste en la utilizacin de heursticas (aproximacin al ptimo analtico con reglas de decisin simples) que permitan obtener soluciones potenciales, es decir, alternativas que no violen las restricciones tcnicas. Una vez obtenidas esta soluciones potenciales, se someten a evaluaciones econmicas marginales, de tal modo de analizar escenarios alternativos con las variables de decisin ms importantes.



Metodologa Heurstica: Las cuatro etapas iniciales permiten definir distintas alternativas de planes, para luego considerar las variables de decisin en forma agregada en la quinta etapa de modo tal de sensibilizar la conveniencia no slo tcnica sino la econmica.

1.- Validacin de frecuencias principales de intervencin 2.- Modelacin a capacidad infinita 3.- Deteccin de restricciones tcnicas y jerarquizacin de las

mismas 4.- Cuantificacin de costos de ineficiencia 5.- Sensibilizacin econmica

58



1.- Validacin de frecuencias principales de intervencin

La existencia de ciertas frecuencia inamovibles es un factor relevante en la definicin del plan matriz. Estas condicionan otras intervenciones de mayor flexibilidad. En general corresponden a aquellas intervenciones asociadas a desgastes y periodicidades claramente establecidas en equipos crticos, las que deben ser validadas por Ingeniera de Mantencin.

2.- Modelacin a capacidad infinita Con el objeto de generar una planificacin base se considera una disponibilidad infinita de recursos. Esto permite simplificar la determinacin y visin global de la planificacin, para luego verificar la activacin de alguna restriccin.



3.- Deteccin de restricciones tcnicas y jerarquizacin de las mismas

Es la determinacin de limitaciones tcnicas, tales como disponibilidad de equipamiento complementario, tales como puentes gras, restricciones de espacio fsico, mano de obra con alto grado de especializacin, instrumental. Esto permite definir la situacin base la cual se puede ver modificada dependiendo de los resultados obtenidos en las prximas etapas

4.- Cuantificacin de costos de ineficiencia La determinacin de costos de ineficiencia esta asociado directamente a la no produccin en alguna proporcin o porcentaje del producto esperado. Sin embargo esta determinacin va a depender de la redundancia y capacidad de recuperacin de la lnea en cuestin, es decir cuan crtica es, y del nivel de inventario inmediatamente ro abajo que permita amortiguar la indisponibilidad por un determinado perodo de tiempo. Este paso es fundamental para la ltima etapa.

59



5.- Sensibilizacin econmica

Una vez determinados los escenarios factibles tcnicamente se procede a evaluar econmicamente variantes de los mismos. Esto permite ajustar la disponibilidad de recursos internos, participacin de terceros versus el costo de ineficiencia total.



20101mam410s1 apuntes 1Â parte version final

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