confiabilidad de equipos
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APROXIMACINALACONFIABILIDAD.APLICACIONESPRCTICAS
Monografaelaboradaporla
RedTemticaNacionalSobreSeguridaddeFuncionamientoyCalidaddeServicio deSistemasProductivos
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ISBN 978-84-693-7236-4 DL SE-6778-2010 Monografa elaborada por la Red Temtica Nacional Sobre Seguridad de Funcionamiento y Calidad de Servicio de Sistemas Productivos (DPI2008-05060-E) Editado por:
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APROXIMACIN A LA CONFIABILIDAD,
APLICACIONES PRCTICAS
PRLOGO
Al meditar sobre el alcance de esta interesante Monografa sobre Seguridad de
Funcionamiento y Calidad de Servicio de los Sistemas Productivos, he sentido cierta
curiosidad por comparar el espritu , que se esconde tras esta Publicacin, con el
estado del arte, que iluminaba las tareas de quienes nos ocupbamos de temas
parecidos hace 50 60 aos. Tambin esta lectura me ha sugerido la idea de hacer
un pequeo resumen sobre la evolucin de las Tcnicas que sucesivamente se han
venido utilizando, a lo largo de todos estos aos, intentando con ellas superar los
retos con los que, ante distintas coyunturas, debamos enfrentarnos. Con ambas
cosas he buscado estimular a los lectores de este trabajo a descubrir en l, con
alguna perspectiva, el avance que su publicacin representa y a revelarles las
oportunidades de las que pueden beneficiarse, si conseguimos motivarlos a poner
en prctica algunas de las muchas orientaciones en el mismo contenidas. Estas
orientaciones pueden ayudar a mejorar la gestin no slo de los responsables en las
Empresas de definir las especificaciones a cumplir por los complejos Sistemas
Productivos de hoy sino tambin de quienes deban disearlos, comprarlos, utilizarlos,
mantenerlos.
Repasando Conferencias impartidas en Cursos y Ponencias presentadas en
Congresos, durante los aos 50 y 60 del siglo pasado, constato que se consideraba
como una limitacin, propia e inevitable de los medios de produccin entonces
existentes, su posibilidad de sufrir averas de manera casi imprevista y, adems, en
los momentos ms inoportunos (mientras estuvieran desarrollando su trabajo). Estos
contratiempos obligaban a tener que realizar reparaciones inmediatas (mediante el
llamado Mantenimiento Correctivo) con los gastos a l asociados como consecuencia
del coste de las horas de trabajo del personal responsable de la localizacin del fallo
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(tarea no siempre intuitiva ni inmediata), del importe de los medios humanos y
tcnicos necesarios para las reparaciones correspondientes, del valor de los
materiales y los repuestos precisos, de la prdida de ingresos correspondientes a los
tiempos de produccin perdidos, etc, etc. Como es obvio estos gastos haba que
intentar minimizarlos y para ello pareca imprescindible:
1,- Evitar estas paradas imprevistas implantando Mantenimiento Preventivo que
permitiera, mediante diversas tcnicas, eliminar ciertas averas y programar las
paradas inevitables con el fin de ganar eficacia en su reparacin y para ejecutarlas
en los momentos de menor impacto negativo en el proceso productivo.
2,- Optimizar aquel Mantenimiento Preventivo sustituyendo las intervenciones
preventivas, programadas inicialmente en funcin del tiempo de funcionamiento de
los distintos Sistemas Productivos, por otras acciones aconsejadas por valores
constatados en ciertos parmetros que deban mantenerse dentro de un rango
preestablecido. As surgi el Mantenimiento Predictivo.
3.- Introducir mejoras en los diseos de tales sistemas para facilitar la
localizacin de los fallos, para aumentar la eficacia en los trabajos de reparacin,
para disponer de los sensores adecuados, para poder emplear repuestos
normalizados, para disponer de elementos en redundancia activa o pasiva, etc, etc.
Sucesivamente comenzaron a utilizarse los conceptos de Fiabilidad (valorando
el Tiempo Medio Entre Fallos -el conocido MTBF-, el tiempo medio entre revisiones,
el tiempo medio entre desmontajes y otros parmetros ms o menos representativos
de la respuesta de los componentes individuales y de los sistemas-como conjunto- a
la severidad del trabajo a que estaban siendo sometidos en su empleo normal), de
Mantenibilidad (valorando el Tiempo Medio necesario para las Reparaciones el
conocido MTTR-, de Disponibilidad (valorando el porcentaje de tiempo que estuviera
el sistema operativo durante toda su vida o la probabilidad de que se encontrara en
condiciones de trabajar en un instante dado o la probabilidad de que cumpliera sin
fallos una misin determinada). En paralelo hizo su aparicin en escena el Anlisis de
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Riesgos (valorando la frecuencia prevista para un evento y las posibles
consecuencias negativas que de l podran derivarse) y se empezaban a explorar las
posibles aplicaciones de los rboles de Fallos para establecer, entre otras muchas
cosas, los Conjuntos de Corte capaces de darnos informaciones estadsticas valiosas
para modificar las partes convenientes de cualquier sistema con miras a disminuir la
probabilidad de ocurrencia de un fallo.
En los aos posteriores han venido ponindose en servicio diversos Planes de
Mantenimiento Optimizado como el conocido RCM (Reliability Centered Maintenance)
o el Anlisis RAMS (Reliability, Availability, Maintainability and Safety) o los modernos
estudios sobre renovacin de Equipos comparando la Inferioridad de Servicio que
tendramos que afrontar, por unidad de tiempo, si no cambisemos un Sistema
Productivo antiguo por otro nuevo frente a las Economas de Conservacin que
supondra, tambin por unidad de tiempo, el hecho de continuar utilizando el sistema
antiguo.
Recopilar las ideas, que subyacan en todos estos conceptos y tcnicas
operativas del pasado ms o menos reciente (muchas de las cuales ya son historia),
y resumir las inquietudes, que preocupaban a quienes tenan la responsabilidad de
utilizarlas, tiene muchsimo inters para afrontar el futuro y esto se ha conseguido, y
de manera brillante, en este magnfico trabajo sobre Confiabilidad. Este nuevo
concepto, a pesar de su carcter necesariamente cualitativo, permite desarrollar
modelos aptos para representar con generalidad las especificaciones a exigir a los
Sistemas Productivos actuales y tambin permite aportar, a la vez, ideas sobre
aspectos especficos en el uso y mantenimiento de los mismos. Esta combinacin,
que sin perder de vista la generalidad faculte para descender al pragmatismo de lo
cotidiano, no es fcil de conseguir y los responsables de esta Publicacin, sin duda,
lo han logrado.
Por otra parte, familiarizarse con el uso habitual de las ideas integradas en el
concepto de la Confiabilidad tambin ayuda a configurar logsticamente muchas
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actividades de un sistema tan complicado como puede ser la propia Empresa, si
tenemos en cuenta el sentido de Logstica establecido por la Society of Logistcs
Engineers (SOLE), que la define como el arte y la ciencia que deben tutelar las
actividades tcnicas, la gestin y la ingeniera para interrelacionar de forma
adecuada necesidades y recursos de diseo, de aprovisionamiento y de
mantenimiento necesarios para alcanzar objetivos, desarrollar planes y servir de
soporte a todas las operaciones. Baste para comprobar la ayuda que esta
Publicacin puede ofrecer en este sentido analizar, con algn detenimiento y slo a
ttulo de ejemplo, algunas de las muchas aportaciones de esta Publicacin como
puedan ser la figura 2.1, en la que se pone de manifiesto las posibilidades de ahorro
en la ejecucin del proyecto de un sistema si se tienen en consideracin, desde el
principio de su programacin, las recomendaciones de su Confiabilidad necesaria, o
la figura 1.4, que permite minimizar los costes de explotacin de un dispositivo si
perseguimos el nivel ptimo de la Confiabilidad que precisa para cumplir
satisfactoriamente la funcin requerida por el mismo.
Agradezco sinceramente a la Red Temtica Nacional sobre Seguridad de
Funcionamiento y Calidad de Servicio la oportunidad que me ha ofrecido de prologar
esta Publicacin
Luis Garca Pascual
Madrid, Octubre 2010
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PROLOGO
Este libro es una monografa que ofrece una aproximacin prctica a la problemtica
asociada con la confiabilidad de los equipos de produccin. Como se detalla
posteriormente, la confiabilidad es un trmino de reciente cuo que expresa un
concepto general, tambin denominado seguridad de funcionamiento (en ingls
dependality), que no tiene carcter cuantitativo y que engloba al conjunto de
propiedades utilizadas para describir la disponibilidad de un sistema de produccin y los
factores que la condicionan: fiabilidad, mantenibilidad y logstica (tambin denominada
en algunos casos soporte o sostenibilidad) de mantenimiento.
La confiabilidad se ha convertido en una indiscutible ventaja competitiva de la
empresa industrial moderna, permite la reduccin de costes de fabricacin y el
incremento de la calidad de los productos a la vez que garantiza una operacin con
mayores niveles de seguridad y de proteccin medioambiental. Es un rea donde
concurren modernas y muy distintas tecnologas conjuntamente con mtodos de
investigacin y de direccin de operaciones. Conforme las organizaciones actuales
van asimilando estas metodologas reaccionan acometiendo la transformacin de sus
organizaciones, en unidades de negocio ms proactivas, eficientes y de ms alto
nivel tecnolgico.
Este trabajo puede ayudar a estas organizaciones a conocer la relacin de la
confiabilidad con diversas reas de negocio y a explorar diferentes oportunidades de
mejora posibles en seguridad de funcionamiento y para cada escenario particular.
Con esta intencin se ha dividido el trabajo en tres partes fundamentales:
Parte 1. Introduccin a la confiabilidad;
Parte 2. Tcnicas para la mejora de la confiabilidad, y;
Parte 3. Terminologa internacional y soporte informtico.
Cada una de estas partes cubre un contenido diferente con diferentes propsitos:
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La Parte 1 incluye una introduccin al concepto de confiabilidad de dispositivos en el contexto amplio de la calidad de servicio, para ello se ha utilizado la normativa
internacional actualizada sobre la materia. Igualmente se enfoca la visin de la
seguridad de funcionamiento desde la perspectiva de la fase preparatoria (de un
dispositivo industrial o incluso de un proyecto de ingeniera ms complejo) y
desde la fase operativa (viendo su interrelacin con aspectos especficos de
produccin y mantenimiento) de los equipos o dispositivos. Finalmente se incluye
una visin cuantitativa, y prctica a la vez, para la medida de la confiabilidad y
del riesgo de los dispositivos, a partir de la mejor informacin y datos sobre su
comportamiento existentes en nuestros sistemas.
La Parte 2 es un parte eminentemente prctica. En ella se presentan diferentes mtodos y tcnicas para el diseo, demostracin, control y mejora continua de la
confiabilidad de dispositivos en diferentes fases de su ciclo de vida. Se repasan
igualmente aspectos importantes que relacionan el factor humano y la
confiabilidad. Se presentan numerosos casos que describen situaciones reales,
analizadas con un adecuado nivel de detalle, y que pueden resultar de gran
ayuda para el lector en el desempeo de su actividad profesional.
La Parte 3 incluye gran cantidad de documentacin adicional sobre terminologa, sistemas de informacin y distintas fuentes de informacin sobre confiabilidad
existentes a nivel internacional. Se pretende incluir el estado del arte en estos
apartados, que se ir actualizando en futuras ediciones del trabajo.
Para finalizar comentar la vocacin de este trabajo de ser una obra viva que ir a
buen seguro mejorando su contenido y calidad con el paso del tiempo, conforme
miembros de la red vayan aadiendo aportaciones de inters al mismo.
Red Temtica sobre Seguridad de Funcionamiento y Calidad de Servicio
de Sistemas Productivos.
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AGRADECIMIENTOS
La Red Temtica sobre Seguridad de Funcionamiento y Calidad de Servicio cumple en 2010 cuatro aos consecutivos de actividad. Est red ha estado financiada en sus inicios por el Ministerio de Educacin y Ciencia, y ahora por el Ministerio de Ciencia e Innovacin, a travs de las convocatorias de acciones complementarias correspondientes al rea de Diseo y Produccin Industrial (DPI: 2006-27208-E, DPI: 2007-29939-E, DPI: 2008-05060-E y DPI2009-08164-E) asociadas a los proyectos de investigacin del Plan Nacional (DPI:2004-01843 y DPI 2008-01012) cuyo investigador principal es el profesor Adolfo Crespo Mrquez de la Escuela Superior de Ingenieros de la Universidad de Sevilla. La creacin de esta red vino motivada por los siguientes objetivos: Conseguir coordinar a grupos de investigacin y desarrollo tecnolgico y a las
empresas que trabajan en la actualidad en nuestro pas en distintos mtodos, modelos y algoritmos para optimizar la seguridad de funcionamiento de los sistemas de produccin;
Coordinar esfuerzos dedicados al anlisis del problema anterior desde la perspectiva de la fase de preparacin (fase de proyecto, fabricacin, montaje y puesta a punto de los sistemas) con aquellos que profundizan en el anlisis del problema desde el punto de vista de la fase de operacin (fase de produccin/utilizacin y mantenimiento) de los sistemas productivos; y
Estudiar conjuntamente posibilidades actuales para el diseo, desarrollo y puesta a punto de herramientas software para la resolucin de estos problemas y su potencial transferencia a empresas interesadas en este tipo de investigacin en distintos sectores y entornos productivos.
La red la componen grupos de diferentes centros de investigacin y empresas, a saber: Centros de investigacin: Escuela Superior de Ingenieros de Sevilla, Universidad
Politcnica de Valencia, Instituto Universitario de Sistemas Inteligentes y Aplicaciones Numricas en Ingeniera (IUSIANI) y Escuela Tcnica Superior de Ingenieros Industriales de la Universidad de las Palmas de Gran Canaria, Mondragn Unibersitatea, TECNUN de la Universidad de Navarra, Escuela Tcnica Superior de Ingenieros Industriales de la Universidad de Vigo, la Escuela Tcnica Superior de Ingenieria Industrial de la Universidad Politcnica de Catalunya y la Universidad Henri Poincar de Nancy (Francia).
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Empresas: IBERDROLA GENERACIN, IBERINCO, ENAGAS, Sociedad Andaluza para el Desarrollo de la Sociedad de la Informacin (SADESI), Fundacin TEKNIKER, PMM Institute for Learning, INGEMAN y Mirakonta.
La red quiere mostrar su gratitud a todas aquellas personas que han dedicado su tiempo y aportado su mejor contribucin a este trabajo, en concreto: Antonio Sola Rosique, de IBERDROLA GENERACIN, ha colaborado en la
elaboracin del Captulo sobre terminologa internacional y en el Captulo de introduccin a la confiabilidad.
Antonio Jos Fernndez Prez, de IBERINCO, ha colaborado en la elaboracin del Captulo de introduccin a la confiabilidad.
Luis Amndola y Tibaire Depool, de PMM Institute for Learning, ha colaborado en el Captulo sobre confiabilidad en la fase de preparacin y en el de tcnicas de fiabilidad humana.
Ricardo Conde Cavero, de ENAGAS, colabora en el Captulo sobre confiabilidad en la fase operativa, en los apartados de operacin y de mantenimiento.
Carlos Parra Mrquez, de INGEMAN, colabora con los materiales de los Captulos sobre mantenimiento centrado en fiabilidad (RCM) y Anlisis Causa Raz (ACR).
Elisabeth Viles Dez, de TECNUN, y Juan F. Gmez Fernndez, de SADESI, participan en la elaboracin del Captulo sobre medida de confiabilidad y riesgo.
Jorge Marcos Acevedo, de la ETSI de Vigo, ha desarrollado el Captulo dedicado a los ensayos de fiabilidad.
Manuel Martnez Cid y Javier Dies, de la ETSII de la UPC, colaboran con el Captulo dedicado a tcnicas APS para sistemas complejos y de riesgo significativo.
Aitor Goti Elordi, de Mondragn Unibersitatea, colabora con el Captulo sobre fuentes de informacin en Internet.
Luis Barber Martnez y Adolfo Crespo Mrquez, de la ESI de Sevilla, colaboran con el captulo sobre aplicaciones software para anlisis RAMS.
Maria Holgado Granados y Adolfo Crespo Mrquez, de la ESI de Sevilla, colaboran en la coordinacin del trabajo en su conjunto y en los captulos de introduccin a la confiabilidad, confiabilidad en la fase operativa y en el de medida de la confiabilidad y del riesgo, respectivamente
A todos ellos, gracias.
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INDICE
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PARTE 1. INTRODUCCION A LA CONFIABILIDAD I. Introduccin al Concepto e Importancia de la Confiabilidad en la Calidad de Servicio ....... 1 I.1.introduccin ......................................................................................................................... 1 I.2.LaCalidaddeunServicioylaConfiabilidad ......................................................................... 1 I.3.LaConfiabilidadylaEficacialaServibilidad...................................................................... 3 I.4.LaConfiabilidadylaSeguridad ............................................................................................ 5 I.5.LaConfiabilidadylosCostes ................................................................................................ 7 I.6.ConfiabilidadyMantenimiento........................................................................................... 9 I.7.MantenimientoyFuncinRequerida ................................................................................ 10 I.8.ReferenciasBibliogrficasdelCaptulo .............................................................................. 13 II. Confiabilidad y Fase de Preparacin ..................................................................................... 15 II.1.IntroduccindeConfiabilidadyFasedePreparacin....................................................... 15 II.2.ConsideracionesyConceptosdeConfiabilidadyFasedePreparacin............................ 17 II.3.ConfiabilidadenlaEtapadeDefinicionyDesarrollo. ....................................................... 22
II.3.1.AccionesyEnfoque/AlineacindeConfiabilidad ........................................................................26 II.4.RutadeImplantacindeConfiabilidadenlaEtapadeDefinicinyDesarrollo ............... 35 II.5.MejoresPrcticasdelaConfiabilidaddesdeelDiseo..................................................... 36 II.6.EnfoqueenlaConfiabilidaddesdeelDiseo,Negocio,yEliminacindelasRestriccionesTheBusinessReliability...................................................................................................... 38 II.7.ReferenciasBibliogrficasdelCapitulo ............................................................................. 40
III. Confiabilidad en la Fase Operativa........................................................................................ 43 III.1.Introduccin .................................................................................................................... 43 III.2.ConfiabilidadyOperacindelEquipoIndustrial ............................................................ 43
III.2.1.Introduccin .............................................................................................................................................43 III.2.2.IncidenciadelaOperacinenlaFiabilidad .................................................................................44 III.2.3.SoportedeOperacionesenlaMejoradelaFiabilidad..............................................................50 III.2.4.IncidenciadelaOperacinenlaMantenibilidad ......................................................................56
III.3.ConfiabilidadyGestindelMantenimiento................................................................... 57III.3.1.Introduccin...............................................................................................................................................57 III.3.2.UnmodeloPrcticoparalaGestindelMantenimiento .........................................................58
III.4.ConfiabilidadyLogisticadeMantenimiento .................................................................. 65III.4.1.Introduccin .............................................................................................................................................65 III.4.2.OrganizacindeMantenimiento ......................................................................................................66
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III.4.3.SistemasdeGMAO..................................................................................................................................73 III.4.4.PlanificacinyProgramacindelosTrabajos............................................................................76 III.4.5.GestindeMaterialesyRepuestos..................................................................................................81
III.5ReferenciasBibliogrficasdelCapitulo ............................................................................. 88 IV. Medida de la Confiabilidad y del Riesgo .............................................................................. 89 IV.1.FuncionesBsicas............................................................................................................. 89
IV.1.1.IntroduccinyConceptosBsicos.....................................................................................................89 IV.1.2.ExpresionesEstadsticas .......................................................................................................................90 IV.1.3.EjemplosdeFuncionesdeDistribucindeFallo ........................................................................93 IV.1.4.RepresentacinGrficadelasFuncionesCaractersticas .......................................................96
IV.2.CalculosBsicosdeConfiabilidaddeSistemas ................................................................ 98IV.2.1.ClculosBsicosdeFiabilidad ............................................................................................................98
IV.3.RecomendacionesPrcticasparaClculosdeFiabilidad............................................... 109IV.3.1.EjemploSencillodeClculo .............................................................................................................. 111
IV.4.ElRegistroAdecuadodeFallos.BuenasPrcticasparalosClculosdeConfiabilidad.. 112IV.4.1.AbundandoenelConceptodeFallo .............................................................................................. 112 IV.4.2.ConsideracionesSobreEstadosyTiemposdeunDispositivo ........................................... 114 IV.4.3.ImportanciadelRegistrodeFallosenelAnlisisdeConfiabilidad.................................. 117
IV.5.ReferenciasBibligrficasdelCaptulo............................................................................ 128 __________________________________________________________________________________ PARTE 2.TECNICAS PARA LA MEJORA DE LA CONFIABILIDAD __________________________________________________________________________________ V. Ensayos.................................................................................................................................. 133 V.1Introduccin ..................................................................................................................... 133V.2ObjetivosdelosEnsayosdeFiabilidad ............................................................................ 136 V.3TiposdeEnsayosdeFiabilidad......................................................................................... 136
V.3.1EnsayosdeDemostracindelaFiabilidad.................................................................................... 137 V.3.2EnsayosparaMedirParmetrosdeFiabilidad............................................................................ 137 V.3.3SegnelLugardeEnsayo ..................................................................................................................... 137 V.3.4SegnelTiempodeEnsayo ................................................................................................................. 138 V.3.5SegnelReemplazamiento.................................................................................................................. 138 V.3.6OtrosTiposdeEnsayos ......................................................................................................................... 139
V.4EnsayosporMuestreo ..................................................................................................... 139
V.5ClculodelaVidaMediaEstimada ........................................................................... 141 V.6IntervaloyNiveldeConfianza ......................................................................................... 144
V.6.1EnsayoaTiempoFijoeIntervalonoCentrado............................................................................ 146 V.6.2EnsayoaTiempoFijoeIntervaloCentrado.................................................................................. 147
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V.6.3EnsayoaFalloFijoeIntervalonoCentrado ................................................................................. 148 V.6.4EnsayoaFalloFijoeIntervaloCentrado........................................................................................ 148
V.7EnsayosAcelerados.......................................................................................................... 149V.7.1ModelodeArrhenius............................................................................................................................. 152 V.7.2ModelodeEyring .................................................................................................................................... 156 V.7.3LeydePotenciaInversa ....................................................................................................................... 158 V.7.4ModelodeCoffinManson.................................................................................................................... 159
V.8ReferenciasBibliogrficasdelCaptulo........................................................................... 160 VI. Confiabilidad En La Operacin a traves del RCM.............................................................. 163 VI.1.AntecedentesdelMantenimientoCentradoenFiabilidad(RCM) ................................ 163VI.2.AspectosTericosBsicosdelRCM............................................................................... 165VI.3.ProcesodeImplantacindelRCM................................................................................. 167
VI.3.1.FormacindelEquipoNaturalDeTrabajodelRCM............................................................... 168 VI.3.2.SeleccindelSistemayDefinicindelContextoOperacional ............................................ 171 VI.3.3.DesarrollodelAnlisisdeModosyEfectosdeFallos(FMEA)............................................ 183 VI.3.4.ProcesodeSeleccindelasEstrategiasdeMantenimiento(LgicaRCM).................... 196 VI.3.5.EjemplodeAplicacindeMtodoRCM ...................................................................................... 201
VI.4.ConsideracionesFinalessobrelaMetodologaRCM..................................................... 215VI.5.ReferenciasBibliogrficasdelCaptulo.......................................................................... 217 VII. Anlisis Causa-Raz............................................................................................................. 219 VII.1.IntroduccinalProcesodeAnlisisCausaRaz(RCA) .................................................. 219VII.2.AspectosTericosBsicosdelRCA ............................................................................... 220
VII.2.1.CambiosdeParadigmasenelProcesodeAnlisisdeProblemas ................................... 221 VII.3.ProcesodeImplantacindelRCA ................................................................................. 223
VII.3.1.Etapa1:FormacindelEquipoNaturaldeTrabajodeRCA ............................................. 224 VII.3.2.Etapa2:DefinicinyJerarquizacindelosProblemas ....................................................... 227 VII.3.3.Etapa3:DefinicinyPriorizacindelosModosdeFallos ................................................. 230 VII.3.4.Etapa4:DefinicinyValidacindeHiptesis ......................................................................... 232 VII.3.5.Etapa5:DefinicinyValidacindeCausasRaces ................................................................ 234 VII.3.6.Etapa6:DefinicinyEvaluacinEfectividaddeSolucionesPropuestas ..................... 236
VII.4.EjemplodeAplicacindelMtodoRCA ....................................................................... 241VII.4.1.AntecedentesenRecurrenciadeFallosenUnidadesdeBombeo .................................. 241 VII.4.2.ResultadosdelaAplicacindeRCAenSistemas:AmericanC456 ............................... 243
VII.5.ConsideracionesFinalessobrelaMetodologaRCA..................................................... 262VII.6.ReferenciasBibliogrficasdelCaptulo......................................................................... 264 VIII. Tcnicas de Fiabilidad Humana para la Mejora de la Confiabilidad............................... 267 VIII.1.IntroduccinfiabilidadHumana .................................................................................. 267VIII.2.TcnicasdeFiabilidadHumana.................................................................................... 268VIII.3.LaImportanciadelFactorHumano............................................................................. 269
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VIII.4.FactoresdelaConfiabilidaddeSistemas.................................................................... 269VIII.5.ConfiabilidadIntegraldeActivos ............................................................................... 271VIII.6.GestindelCapitalIntelectual ................................................................................... 272VIII.7.ElFactorHumano........................................................................................................ 274
VIII.7.1ElComportamientoyelErrorHumano .................................................................................... 274 VIII.7.2IntegracindelosFactoresHumanosenlosSistemasdeTrabajo................................. 277
VIII.8.ModelodeFiabilidadHumana.................................................................................... 279VIII.8.1ReflexionesAcercadelModelodeFiabilidadHumana........................................................ 281
VIII.9.ElEslabnMsDbil ................................................................................................... 282VIII.10.ReferenciasBibliogrficasdelCapitulo...................................................................... 283 IX. Tcnicas de APS para Sistemas Altamente Complejos y de Riesgo Significativo......... 287 IX.1.IntroduccinalosAnlisisProbabilistasdeSeguridad.................................................. 287IX.2.ModelosdeFiabilidad .................................................................................................... 289IX.3.DistribucionesTpicasdelaFuncinDensidaddeProbabilidad................................... 292
IX.3.1.VariablesAleaotriasDiscretas ........................................................................................................ 292 IX.3.2.VariablesAleaotriasContinuas....................................................................................................... 294
IX.4.DesarrollodeunAPS..................................................................................................... 296IX.4.1.FamiliarizacinconlaPlanta;IdentificacindeSucesosIniciadores ............................ 299 IX.4.2.DelineacindelosrbolesdeSucesos ........................................................................................ 299 IX.4.3.rbolesdeFallo..................................................................................................................................... 301 IX.4.4.AnlisisdeDatos................................................................................................................................... 303 IX.4.5.Cuantificacin ........................................................................................................................................ 304 IX.4.6.AnlisisdeResultados........................................................................................................................ 305
IX.5.ReferenciasBibliogrficasdelCaptulo .......................................................................... 306 __________________________________________________________________________________ PARTE 3.TERMINOLOGIA INTERNACIONAL Y SOPORTE INFORMTICO __________________________________________________________________________________ X. Terminologa .......................................................................................................................... 309 X.1.DefinicionesyTrminos .................................................................................................. 309 XI. Aplicaciones Software para Anlisis RAMS....................................................................... 343 XI.1.IntroduccinyObjetivos ................................................................................................ 343XI.2.TiposdeAnlisismsUtilizados..................................................................................... 345XI.3.HerramientasSoftwaredeAnlisisRAMS ..................................................................... 350
XI.3.1.IntroduccinalasHerramientas.................................................................................................... 352 XI.3.2.CaractersticasdeMdulosComunes .......................................................................................... 355 XI.3.3.CaractersticasdeMdulosAdicionales(NoComunes)........................................................ 361 XI.3.4.FactoresdeCaracterizacinaConsiderar.................................................................................. 365
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XI.5.ReferenciasBibliogrficasdelCaptulo .......................................................................... 370 XII. Fuentes de Informacin en Internet ................................................................................... 373 XII.1.Introduccin ................................................................................................................. 373XII.2.FuentesdeInformacin ............................................................................................... 374
XII.2.1Portales .................................................................................................................................................... 374 XII.2.2.Noticias.................................................................................................................................................... 375 XII.2.3.EBooks ................................................................................................................................................... 376 XII.2.4.CursosyMasteres............................................................................................................................... 376 XII.2.5.Libreras.................................................................................................................................................. 381 XII.2.6.RevistasYEZineS ......................................................................................................................... 381 XII.2.7.Freeware................................................................................................................................................. 382 XII.2.9.Asociaciones.......................................................................................................................................... 383 XII.2.10.Conferencias....................................................................................................................................... 385
XII.3.Conclusiones................................................................................................................. 385
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Parte1
IntroduccinalaConfiablidad
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I
INTRODUCCINALCONCEPTOEIMPORTANCIADELACONFIABILIDADENLACALIDADDESERVICIO
I.1.INTRODUCCIN
En este primer captulo nos aproximamos al concepto de confiabilidad, tambin
denominado seguridad de funcionamiento, y a su relacin con aspectos claves para
nuestros activos, productos y servicios industriales como son la calidad o el
mantenimiento.
La confiabilidad es un trmino cuya definicin est intrnsecamente asociada a
la fase operativa de los activos industriales o sistemas productivos, pero que en gran
medida depende igualmente de las actuaciones que se hayan realizado en la fase de
preparacin de los mismos. A su vez la confiabilidad es un trmino cualitativo, no
cuantitativo, y que relaciona diferentes aspectos y aptitudes de los activos
productivos y de las organizaciones que los alojan.
Veamos entonces una base conceptual de aquellos aspectos claves que tienen
que ver con la confiabilidad, que la condicionan, pero tambin que se ven afectados
o impactados por la situacin de la misma para un determinado activo industrial.
I.2.LACALIDADDEUNSERVICIOYLACONFIABILIDAD
La calidad de servicio es una aptitud de un servicio, un efecto global de las
caractersticas del servicio que determina el grado de satisfaccin del usuario del
mismo (esta definicin la obtenemos del vocabulario electrotcnico de la Comisin
Electrotcnica Internacional [CEI] que puede consultarse en www.electropedia.org,
en concreto estamos consultando el rea 191 sobre seguridad de funcionamiento y
calidad de servicio). La calidad de servicio depende de diversos factores como
podemos comprobar en la Figura 1.1.
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2Aproximacin a la Confiabilidad. Aplicaciones Prcticas.
La anterior definicin es consistente con la definicin de ISO de calidad,
entendida como la aptitud de un producto de satisfacer las necesidades de un
usuario. En la figura 4.1 la CEI nos indica cmo, la confiabilidad influye en la calidad
de servicio a travs de la servibilidad, que es un trmino que se define como la
aptitud de un servicio a ser obtenido cuando sea requerido por un usuario y a
continuar su cometido durante un tiempo por l requerido, siempre dentro de unas
tolerancias y condiciones especificadas por el usuario. Es decir este es un trmino
que mezcla accesibilidad del servicio y continuidad del mismo. La servibilidad a su
vez depende de la capacidad y de la seguridad de funcionamiento del sistema o red
a travs del cual el servicio llega al usuario.
Calidad de servicio
Logstica de servicio
Facilidad de utilizacin
Accesibilidad del servicio
Continuidad del servicio
Integridad del servicio
Servibilidad
Capacidad
Seguridad de funcionamiento - Confiabilidad
Disponibilidad
Fiabilidad Mantenibilidad Logstica de mantenimiento
Servicio
Dispositivo
Figura 1.1. Factores que condicionan la calidad de servicio - CEI 50 (191).
Un aspecto curioso de las normas CEI es que las definiciones sobre aptitudes
de los servicios, llegan slo a factores de un primer nivel (logstica de servicio,
facilidad de utilizacin, servibilidad e integridad de servicio), los niveles siguientes (a
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IntroduccinalConceptoeImportanciadelaConfiabilidadenlaCalidaddeServicio. 3
partir de capacidad y seguridad de funcionamiento) quedan definidos en este
vocabulario y en la norma tcnica 50-190 de CEI como aptitudes de los elementos
(items), que no del servicio. En este documento incidiremos por tanto
fundamentalmente en aptitudes de elementos o dispositivos industriales (item se
definen en la norma como toda parte, componente, subsistema, unidad funcional,
equipo o sistema que se pueda considerar individualmente).
I.3.LACONFIABILIDADYLAEFICACIALASERVIBILIDAD
Quin maneje el vocabulario electrotcnico observar que la servibilidad del servicio
es sinnimo de eficacia del dispositivo o sistema industrial, es decir la norma define a
un dispositivo industrial (podramos llegar a pensar en un sistema de produccin)
como eficaz cuando demuestra su aptitud para responder a una demanda de servicio
(expresada por ejemplo en unidades producidas durante un determinado tiempo) de
unas caractersticas cuantitativas dadas. De acuerdo con la norma adems, e igual
que suceda con la servibilidad del servicio, la eficacia del sistema productivo
depende de su capacidad de produccin y de su confiabilidad, seguridad de
funcionamiento o simplemente disponibilidad para producir.
La confiabilidad es un trmino que entendemos tiene su razn de ser asociada a
la fase operativa de los activos industriales o sistemas productivos (quin utilice la
norma en su versin inglesa observar cmo cada trmino en ingls que se utiliza para
caracterizar la confiabilidad tiene asociada la palabra performance a su derecha, es
decir por ejmplo, no se habla de reliability sino de reliability performance), en esa fase
la confiabilidad del sistema es su aptitud o capacidad de cumplir con su propsito
dentro de los lmites del diseo y para unas condiciones operacionales dadas a
travs de procesos, tecnologas y personas. El propsito del sistema productivo est
generalmente expresado en forma de compromisos cuantitativos de servicio durante
-
4Aproximacin a la Confiabilidad. Aplicaciones Prcticas.
perodos de tiempo preestablecidos en sus planes y programas de produccin. La
aptitud del sistema para cumplir con estos propsitos satisfactoriamente nos permite
catalogarlo como un sistema eficaz.
Eficacia del dispositivo
Capacidad
Seguridad de funcionamiento - Confiabilidad
Disponibilidad
Fiabilidad Mantenibilidad Logstica de mantenimiento
Figura 1.2. La eficacia del dispositivo o del sistema de produccin.
La capacidad del sistema productivo es su aptitud, en condiciones internas dadas
(por ejemplo, con cualquier combinacin o configuracin de equipos que se encuentren
incluso en diferentes estados de funcionamiento posible, averiados o no), para
responder a una demanda de servicio de unas determinadas caractersticas
cuantitativas. Mientras que la disponibilidad del sistema de produccin ser la aptitud
del mismo para estar en situacin de realizar una funcin requerida en condiciones
dadas en un instante dado, o durante un intervalo de tiempo dado, suponiendo que se
proporcionan los medios exteriores necesarios. El trmino confiabilidad, tambin
denominado seguridad de funcionamiento (en ingls dependability) expresa un
concepto general, sin carcter cuantitativo, que engloba al conjunto de propiedades
-
IntroduccinalConceptoeImportanciadelaConfiabilidadenlaCalidaddeServicio. 5
utilizadas para describir la disponibilidad de un sistema de produccin y los factores que
la condicionan (figura 1.2): fiabilidad, mantenibilidad y logstica de mantenimiento.
Decir que la eficacia del sistema productivo depende de su capacidad y su
confiabilidad, es lo mismo que afirmar que su eficacia quedar condicionada por su
diseo, configuracin, estado de funcionamiento, correcta operacin y de manera
muy importante su adecuado mantenimiento. Un nivel de confiabilidad que garantice
la eficacia del sistema productivo se consigue activando una serie de procesos de
mejora continua que incorporan en forma sistemtica herramientas de diagnstico,
metodologas de anlisis y nuevas tecnologas, para optimizar el proyecto, la gestin, la
planificacin, la ejecucin y el control, asociados con la operacin y el mantenimiento
del sistema productivo. Es necesario por tanto actuar de manera integrada sobre los
activos, desde su diseo hasta su operacin, como tambin sobre aspectos
relacionados con los procesos y las personas.
Definido ya el concepto de eficacia de un sistema productivo, el concepto de
eficiencia de la explotacin del mismo se obtiene entonces como el cociente entre el
nivel de eficacia logrado en dicha explotacin y los costes incurridos para ello.
I.4.LACONFIABILIDADYLASEGURIDAD
Cuando un consumidor o una industria adquieren un determinado dispositivo, le
demandar su funcionamiento de manera ininterrumpida (como es el caso
normalmente de un frigorfico o un horno) o de forma discontinua (como en el caso de
un automvil). Adems de su disponibilidad para desarrollar su funcin prevista, le
requerir seguridad. Es decir, que opere sin provocar daos (ni al propio usuario, ni a
su entorno). En este contexto, la Fiabilidad de los dispositivos o capacidad de los
mismos para operar ininterrumpidamente en condiciones adecuadas, segn las
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6Aproximacin a la Confiabilidad. Aplicaciones Prcticas.
condiciones de diseo, se configura como la caracterstica operativa fundamental. Si un
dispositivo es totalmente fiable, ste estar siempre disponible y, si como normalmente
se establece en las sociedades del primer mundo donde la seguridad es una
caracterstica intrnseca a cualquier dispositivo que se lanza al mercado y, por tanto,
slo la avera del dispositivo podra ocasionar dao, a la vez, ser totalmente seguro.
t t = 0
(t) ( ) tdtt eeR(T)T
0 ==
Figura 1.3. Efecto del mantenimiento preventivo sobre la fiabilidad de un
dispositivo.
En la realidad, no existen equipos absolutamente fiables. Siempre hay una
probabilidad de fallo que debe reducirse hasta valores suficientemente pequeos que
permitan la aceptacin de los dispositivos por parte de la sociedad. Durante la vida
operativa de los equipos, aparecen fallos y averas por causas aleatorias, siendo
necesario reparar los equipos averiados y, por tanto, aplicarles mantenimiento
correctivo. Asimismo, durante la explotacin de los dispositivos en su entorno operativo
real, aparecen diversos procesos de degradacin o desgaste que incrementan su tasa
de fallo y reducen su fiabilidad. Para intentar paliar el impacto negativo de estos
procesos, se aplican tareas de mantenimiento preventivo cuyo efecto puede
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IntroduccinalConceptoeImportanciadelaConfiabilidadenlaCalidaddeServicio. 7
visualizarse como la eliminacin de un "perodo de quemado de vida", devolviendo al
dispositivo un cierto perodo de vida til (Vase Fig. 1.3). Como es sabido, el perodo de
vida til de un dispositivo se caracteriza por presentar habitualmente una tasa de fallos
constante, lo que indica la inexistencia de procesos de desgaste que contribuyan a
incrementar la tendencia al fallo de los dispositivos.
Tanto la aplicacin de tareas de mantenimiento correctivo como aquellas tareas
de mantenimiento preventivo que requieren la indisponibilidad de los dispositivos para
su ejecucin afectan a su indisponibilidad. Lo mismo ocurre en relacin con la
seguridad, si se tiene en cuenta la correlacin existente entre el dao causado y la
duracin del perodo de tiempo en el que el foco fuente del agente daino permanece
activo o se considera el incremento del riesgo que se produce, por ejemplo, cuando se
dejan indisponibles temporalmente por mantenimiento programado determinados
sistemas de seguridad.
Como conclusin de lo dicho hasta ahora, puede indicarse que el mantenimiento
constituye una de las opciones ms adecuadas para conseguir altos niveles de eficacia
en la explotacin segura de las instalaciones, mxime cuando en un nmero elevado de
ocasiones no se puede actuar directamente sobre la fiabilidad intrnseca de los
dispositivos, ya sea modificando su diseo o sustituyndolos por otros ms fiables.
I.5.LACONFIABILIDADYLOSCOSTES
Los costes de explotacin de un dispositivo pueden desagregarse en costes de
utilizacin (CU), costes de confiabilidad (CCF) y costes de no confiabilidad (CNCF). Los
costes de utilizacin comprenden todos aquellos costes requeridos para conseguir
arrancar y operar el dispositivo en cuestin (combustible, personal, etc.). Los costes
de confiabilidad corresponden a los costes incurridos para el mantenimiento
preventivo de los equipos y los asociados a las medidas especficamente implantadas
para conseguir unos determinados niveles de fiabilidad, disponibilidad y seguridad.
-
8Aproximacin a la Confiabilidad. Aplicaciones Prcticas.
Por su parte, los costes de No Confiabilidad representan los costes relativos a las
actividades de mantenimiento correctivo de los equipos averiados y a las
indemnizaciones econmicas a las que ha habido que hacer frente por los daos
derivados de los accidentes que se hayan podido ocasionar.
Si se supone que CU de un dispositivo es independiente de su confiabilidad,
CCF crece con sta y CNCF disminuye segn aumenta el nivel de confiabilidad, la curva
que representa la suma de CCF y CNCF tendr un mnimo que corresponde al nivel
ptimo de confiabilidad. Ser en este punto representativo de un determinado
proceso de explotacin del dispositivo considerado en el que se obtiene el mximo
beneficio de explotacin (Vase Figura 1.4, donde B=beneficio y VE=ventas). Por
consiguiente, es a este punto hacia el que se debe tender, adoptando las medidas
que se juzguen apropiadas.
Situaciones de explotacin a la derecha del punto ptimo indicarn que se
est en unas condiciones de confiabilidad superiores a las ptimas. En trminos de
mantenimiento, se podra decir que, en tal caso, el equipo est sobremantenido,
mientras que situaciones de explotacin posicionadas a la izquierda del punto O,
correspondern a procesos de inframantenimiento.
0 Confiabilidad
Unidades econmicas
A B
C CCF T NCFT+
C CCF T NCF T+
CCFT
CNCFT
CF OT( )CF A T ( ) CF BT( )
O
VE T
[ ]NCFCFU CCCVEB ++=
TUC
Figura 1.4. Coste de explotacin de un dispositivo.
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IntroduccinalConceptoeImportanciadelaConfiabilidadenlaCalidaddeServicio. 9
Segn lo anterior, el mantenimiento de los dispositivos tiene como objetivos
fundamentales la consecucin del mximo beneficio de explotacin durante toda su
vida operativa (contribuyendo a la generacin de ingresos y minimizando los costes
asociados a dicha explotacin) y el alargamiento de su vida til. En este sentido, el
Departamento de Mantenimiento no debe visualizarse como un centro de costes,
sino como un verdadero centro de beneficios que acta sobre los costes incurridos,
pero tambin sobre los ingresos generados y, por tanto, a la hora de minimizar su
presupuesto conviene analizar profundamente la prdida de valor que se puede
ocasionar con dicha decisin.
En resumen, se puede concluir que, durante la fase de explotacin de un
dispositivo, se busca conseguir la mxima eficiencia de explotacin, lo que implica
maximizar el nivel de confiabilidad (eficacia) logrado por unidad econmica dedicada
en el perodo temporal bajo consideracin. De aqu, la gran importancia que la
confiabilidad tiene para el diseo y explotacin de componentes, equipos, sistemas e
instalaciones.
I.6.CONFIABILIDADYMANTENIMIENTO
La ingeniera en el campo de la confiabilidad, a travs del compromiso del factor humano y del
anlisis cuantitativo, debe observar el comportamiento de los equipos y de sus configuraciones
sistmicas, proyectar, mejorar y controlar el mantenimiento, desde la etapa de concepcin de
nuevos proyectos hasta la operacin de los mismos. Definitivamente la ingeniera debe
entregar un importante valor al mantenimiento. Su modelado de las variables asociadas con
la seguridad de funcionamiento de los equipos y sistemas, y de aquellas relacionadas con los
costes globales de los mismos (directos e indirectos) debe lograr identificar las criticidades y
riesgos de acuerdo a la combinacin de la frecuencia de los eventos y su consecuencia o
severidad. Ser entonces posible, no slo ejecutar eficientemente el mantenimiento, sino
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10Aproximacin a la Confiabilidad. Aplicaciones Prcticas.
adems convertirlo en un proceso eficaz que contribuya al objetivo final perseguido por el
negocio.
Si logramos este cambio en el mantenimiento superaremos su accin limitada a nivel
operativo, en una perspectiva del corto plazo, para lograr que asuma adems un papel
estratgico-tctico, con una visin amplia de mediano y largo plazo. Esta nueva forma de
concebir y hacer mantenimiento transformar esta funcin empresarial desde una unidad de
gasto a una de resultados y de oportunidades. Crear una cultura organizacional en la que
prevalezca la integracin, la prevencin, la mejora continua, el conocimiento, la tecnologa y
la innovacin.
I.7.MANTENIMIENTOYFUNCINREQUERIDA
Hemos comentado cmo para mejorar la confiabilidad de nuestros dispositivos tenemos
que intervenir en el plano de la gestin y del mantenimiento de los mismos. Ha
quedado claro cmo el mantenimiento incide en cada uno de los factores que
caracterizan la disponibilidad: Por un lado fiabilidad y mantenibilidad hacen referencia a
aptitudes propias de elementos o de sistemas, estas aptitudes son inherentes a los
mismos, pero siempre que se respeten unas condiciones fijadas para su utilizacin y
mantenimiento; Por otro lado la logstica de mantenimiento tiene que ver con aspectos
organizativos, es la aptitud de una organizacin de mantenimiento, en unas condiciones
dadas, para proporcionar sobre demanda los medios necesarios para mantener un
elemento conforme a una poltica de mantenimiento dada.
Para poder intervenir adecuadamente en la confiabilidad de un dispositivo
mediante una mejora de su mantenimiento es necesario conocer con precisin su
significado, el cometido de sus distintos tipos y su proceso de gestin para su mejora
continua. Profundizamos a continuacin en el concepto de mantenimiento para
-
IntroduccinalConceptoeImportanciadelaConfiabilidadenlaCalidaddeServicio. 11
preocuparnos a continuacin por ofrecer al lector una visin prctica de su proceso de
gestin.
Las operaciones en una instalacin industrial incluyen (definicin adaptada de
50-190-01-12 de CEI, donde nuevamente se realiza para un item) una combinacin de
todas las acciones tcnicas, administrativas y de gestin, durante el ciclo de vida de la
instalacin, destinadas a permitir que la misma cumpla una funcin requerida,
adaptando esta funcin segn la necesidad a las variaciones de las condiciones
exteriores. Se entiende por condiciones exteriores, por ejemplo, la demanda de servicio
y las condiciones ambientales. Dentro de las actividades operativas, las de
mantenimiento (UNE-EN 13306, 2001) se definen como una combinacin de todas las
acciones tcnicas, administrativas y de gestin, durante el ciclo de vida de un
elemento, destinadas a conservarlo, o devolverlo, a un estado en el cual puede
desarrollar una funcin requerida.
Un aspecto importante por tanto de las definiciones anteriores, as como de la
definicin de disponibilidad, es el concepto de funcin requerida. La funcin requerida
de un dispositivo se define como una funcin o conjunto de funciones que son
necesarias para que el dispositivo pueda cumplir un determinado servicio. Entonces, el
conocimiento de la funcin requerida del equipo es lo que nos permite denominar a
una tarea operativa como tarea de mantenimiento. De tal modo que no podemos decir
con propiedad que mantenemos un equipo si no conocemos su funcin requerida.
La definicin de la funcin requerida es una tarea compleja y debe ser precisa
en cada entorno operativo. Es compleja pues la funcin requerida consiste en varias
funciones en la mayora de los casos, adems la funcin requerida de un equipo puede
variar para un mismo contexto operacional, esto sucede en los casos en los cuales el
equipo tiene distintos modos de funcionamiento. Por ejemplo, un motor elctrico de
un submarino puede funcionar propulsndolo o frenndolo segn su modo de
-
12Aproximacin a la Confiabilidad. Aplicaciones Prcticas.
operacin. Cada modo de operacin dicta as una funcin requerida del motor. La
definicin de la funcin requerida es tambin una tarea precisa, requiere que se detalle
lo que se denomina estndar de funcionamiento de cada funcin, o valor (rango) que
permite especificar, cuantificar y evaluar de forma clara esa funcin del equipo
(propsito cuantificado). Un ejemplo de descripcin de una funcin de un equipo
mediante su estndar de ejecucin es el siguiente:
__
Equipo: Bomba
Funcin: Transferir y mantener la circulacin del agua de la toma de succin a la piscina.
Estndar de ejecucin esperado: Transferir a la piscina en condiciones normales entre 25 (-5)
l/min y 70 (+5) l/min de agua a 10 (+/- 5) kg/cm2.
__
Conocida con precisin la funcin requerida del equipo, existen dos tipos
posibles de tareas de mantenimiento a realizar sobre el mismo. Cuando realizamos
tareas que intentan preservar esa funcin sin que el equipo la pierda o falle
funcionalmente (mantenimiento preventivo) o cuando realizamos tareas encaminadas a
restituir al equipo a unas condiciones en las cuales cumple con esa funcin
(mantenimiento correctivo). La determinacin de la tipologa de cada tarea de
mantenimiento nos obliga a declarar oportunamente las condiciones en que el equipo
ha perdido su funcin. As por ejemplo en el caso de la bomba anteriormente
comentado, el fallo funcional del equipo se produce si:
A. El equipo no es capaz de transferir nada de agua a la piscina; B. Transfiere agua a menos de 20 l/mim; C. Transfiere agua a ms de 75 l/min; D. Transfiere agua a menos de 5 kg/cm2; E. Transfiere agua a ms de 15 kg/cm2.
-
IntroduccinalConceptoeImportanciadelaConfiabilidadenlaCalidaddeServicio. 13
Por lo tanto, si hacemos mantenimiento sobre un equipo en que se dan alguna
de estas circunstancias y con el propsito de restituirlo a unas condiciones en las cuales
cumple con su funcin anteriormente expresada, estamos realizando un mantenimiento
correctivo del equipo. Cada prdida funcional podr estar producida por distintos
motivos (modos de fallo) y tendr consecuencias distintas en la instalacin
dependiendo de cada escenario productivo. Ser labor del mantenimiento determinar
las acciones convenientes, preventivas o correctivas, incluso rediseo, a asignar al
equipo en base a la naturaleza, criticidad y ocurrencia de cada evento que produzca la
prdida funcional.
I.8.REFERENCIASBIBLIOGRFICASDELCAPTULO
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Plantas Industriales. Ril Editores. Santiago de Chile.
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- EN 13306:2001. 2001. Maintenance Terminology. European Standard. CEN
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- Vanneste SG, Van Wassenhove LN. 1995. An integrated and structured approach
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- Wireman T. 1998. Developing performance indicators for managing maintenance.
New York: Industrial Press.
-
II
CONFIABILIDADYFASEDEPREPARACIN
II.1.INTRODUCCINDECONFIABILIDADYFASEDEPREPARACIN.
Durante nuestros aos de experiencia industrial y en proyectos de investigacin, nos
hemos encontrado que por lo general al escuchar la palabra proyecto, esta es
rpidamente asociada o relacionada solo al departamento de ingeniera y diseo, al
igual que el concepto confiabilidad es asociado al departamento o funcin
mantenimiento; sin embargo tanto como la primera apreciacin como la segunda son
errneas. Un proyecto implica la coordinacin de todos los recursos disponibles para
conseguir determinado objetivo, lo que supone la interaccin entre conocimiento
(experiencia), tecnologa, entorno, estructuras, procesos, servicios y productos
(Amendola, 2009). Lo que no se limita a una funcin en concreto. Por otro lado, la
confiabilidad no es nicamente materia de mantenimiento ni de un departamento
dedicado slo al clculo de indicadores y anlisis, No existe frmula de la
confiabilidad de un activo fsico, puesto que requiere datos que no slo genera un
nico aspecto de la organizacin sino mltiples..
Es as como las disciplinas de Proyecto y Confiabilidad, comparten
apreciaciones errneas estigmatizadas en el tiempo. Esto ha ocasionado que en la
prctica los proyectos no gocen por lo general de confiabilidad desde la fase de
preparacin (CDFP).
Por otro lado, el enfoque de la aplicacin de conceptos, metas y
procedimientos de confiabilidad (RCM, OCR, TPM, IBR, RCA, AMEF, etc.), ha estado
prcticamente limitado a instalaciones existentes en operacin o en fase de
construccin. La aplicacin de los conceptos de confiabilidad se ha reflejado en los
resultados al mejorar la disponibilidad de las instalaciones, lo cual a su vez ha
-
16Aproximacin a la Confiabilidad. Aplicaciones Prcticas.
redundado en un incremento de valor de las mismas. Si se busca maximizar el valor
del dinero invertido (optimizar los costes) durante el ciclo de vida del proyecto1 , la
aplicacin de los conceptos, metas y procedimientos de confiabilidad no deberan
limitarse a la etapa de construccin y operacin, estos deberan ser aplicados a lo
largo de todo el ciclo de vida del proyecto asociado a la instalacin. Esto es lo que se
conoce como ya hemos mencionado confiabilidad desde la fase de preparacin
(CDFP).
La aplicacin de confiabilidad tendr un mayor impacto en los resultados, si
sta es aplicada desde la etapa ms temprana de un proyecto (fase de diseo del
proyecto), razn por la cual, se hace necesaria la generacin de un documento que
especifique las acciones a seguir en confiabilidad en las fases del proyecto.
En la ejecucin de una apropiada metodologa de direccin de proyectos de
inversin, se definen las acciones y enfoque de confiabilidad que deben considerarse
durante la fase de preparacin, especficamente la fase de definicin y desarrollo
(visualizacin, conceptualizacin y definicin). Esta metodologa va dirigida al
personal que participa durante las fases de preparacin de los proyectos y tiene el
propsito de asegurar, normalizar y uniformizar; de una manera ordenada, la
aplicacin de los conceptos, procedimientos y metodologas de confiabilidad durante
esta fase e integrarlas con las actividades y documentos que se generan durante el
desarrollo de los proyectos de inversin de capital2 .
1 El ciclo de vida del proyecto se refiere a que para facilitar la gestin, los directores de proyectos o laorganizacinpuedendividir losproyectosen fases,con losenlacescorrespondientesa lasoperacionesde laorganizacin ejecutante. La transicindeuna fase aotrapor lo general estdefinidapor alguna formadetransferenciatcnica.(PMI,2009).
2 Los proyectos de inversin de capital se refieren a aquellos proyectos para la operacin de nuevasinstalaciones,ampliacionesyrevampingsdentrodetodaslasreasoperacionalesdelaempresa.
-
ConfiabilidadyFasedePreparacino 17
A fin de reflejar ms fielmente las necesidades de la empresa y la manera de
hacer las cosas, el enfoque y acciones de confiabilidad, se generaran a partir de
bibliografa consultada y reuniones con miembros de las Comunidades de
Conocimiento de Confiabilidad Operacional, las acciones y enfoque que pretenden
ser las mejores prcticas de aplicacin de confiabilidad en la fase de diseo para
las empresas, considerando que la industria debe de promover el ambiente
colaborativo que permita que los trabajadores del conocimiento o knowledge
workers, trabajen juntos para cumplir con los proyectos y solamente entonces,
colectar ese conocimiento para que sea distribuido al resto de la empresa
(Amendola, 2008b). Con este enfoque se plantea ir ms all de las grandes teoras
de la definicin del Asset Management3 y Confiabilidad, para realmente construir y
fortalecer la inteligencia del negocio, y es por ello que es necesario el equilibrio entre
humanos, organizacin e indicadores (Amendola, 2007b).
II.2.CONSIDERACIONESYCONCEPTOSDECONFIABILIDADYFASEDEPREPARACIN.
En el presente captulo, se exponen las consideraciones que justifican y explican la
importancia de aplicar los conceptos de confiabilidad desde la etapa de diseo en los
proyectos de ingeniera, as como ciertos aspectos conceptuales relacionados con el
tema.
Recientemente, se ha reconocido que uno de los enfoques ms importantes
para incrementar valor en una instalacin, es mejorar la disponibilidad o la utilizacin
de la misma. El enfoque tradicional comnmente utilizado para incrementar valor, ha
sido aumentar el volumen de las ventas y la capacidad de manufactura del activo,
3Expresineninglsparareferirsealagestinintegraldeactivosfsicos
-
18Aproximacin a la Confiabilidad. Aplicaciones Prcticas.
reducir costes, la apertura de nuevos mercados o la combinacin de estos factores.
Un incremento en la disponibilidad, se puede lograr mejorando los procedimientos de
operacin, tcnicas de mantenimiento de activos y con la confiabilidad intrnseca de
la instalacin.
A raz del reconocimiento de este nuevo enfoque, ha surgido el concepto de
Utilizacin de Activo (UA), el cual toma en consideracin las ventas y la
disponibilidad. El objetivo primordial de una instalacin, es maximizar la UA o
maximizar el valor del dinero invertido a lo largo del ciclo de vida del proyecto. Al
realizarse benchmarking con otras compaas, se ha encontrado que la prdida de
oportunidad de UA se debe a problemas que estn distribuidos equitativamente entre
Operaciones, Mantenimiento y Diseo. Para mejorar la disponibilidad de una
instalacin, se hace necesario aplicar conceptos, metas y procedimientos de
confiabilidad a lo largo de toda la vida del proyecto (CDFP).
La clave para obtener una instalacin que sea coste-efectiva y tener un
producto/instalacin confiable es a travs de la aplicacin de los conceptos de
confiabilidad desde la etapa ms temprana del proyecto o en la etapa de diseo y
preparacin (particularmente en la etapa de definicin y desarrollo).
Es en esta etapa cuando la aplicacin de confiabilidad tiene mayor impacto u
oportunidad de afectar los resultados, ya que el proyecto es lo suficientemente
flexible para ser modificado o rediseado sin un impacto elevado en los costes. De lo
contrario, si las mejoras por confiabilidad se aplican una vez que se haya
congelado el diseo, cualquier cambio o modificacin tendr un impacto sustancial
en los costes.
Al observarla curva de oportunidades de reduccin de coste/programacin en
un proyecto (ver Figura 2.1), existe un paralelismo entre esta oportunidad y la
correspondiente a la aplicacin de los conceptos de confiabilidad. Como se aprecia,
hay mucha ms oportunidad de influenciar los resultados de coste y tiempo durante
-
ConfiabilidadyFasedePreparacino 19
las etapas tempranas del proyecto, cuando los desembolsos son relativamente
mnimos que en las etapas subsiguientes, cuando se construye y opera la instalacin.
Lo mismo sucede al aplicar confiabilidad a las instalaciones, si los conceptos son
aplicados tempranamente, la influencia que puede tener en el nivel de confiabilidad
del producto/instalacin, ser mucho mayor que cuando se aplique en una fase
intermedia o tarda del proyecto.
PEP: Plan de Ejecucin de Proyectos
Definicin completa
alcance y PEP clase
presupuesto
Operacin Anlisis
Cumplimiento Expectativas de
Negocio
MaterializacinPEP Hasta
Completacin mecnica
Contratacin Seleccin Mejor(es)
Opcin(es) Mayor
Precisin de estimados
Identificacin de Proyecto,
Alineacin con el plan de Negocio
DEFINICIN Y DESARROLLO CONTRA- TACIN
EJECUCIN OPERACIN (FRONT END LOADING)
-
O
POR
TUN
IDA
D
+
-
D
ESEM
BO
LSO
+
Aprobacin del Proyecto
Otorgamiento de Buena Pro
Curva de Oportunidades de Reduccin de Coste / Programacin en un Proyecto
Figura 2.1. Coste/Programacin en un proyecto
Quines deben participar en la aplicacin de confiabilidad en la fase de
preparacin de un proyecto?, la respuesta a esta pregunta es que se requiere de la
participacin de las experiencias y habilidades multidisciplinarias de diferentes
especialistas. Para lograr un mximo valor, se requiere una combinacin de
prcticas de gerencia, financiera, de ingeniera, construccin y otras prcticas
aplicadas a activos en bsqueda de un coste de ciclo de vida econmico. Este
concepto tiene que ver directamente con CDFP y mantenibilidad de activos fsicos.
-
20Aproximacin a la Confiabilidad. Aplicaciones Prcticas.
Un aspecto a considerar a lo largo del ciclo de vida de un proyecto, es lograr
un balance adecuado entre productividad y seguridad a un coste ptimo. Este coste
ptimo va dirigido a modelar y analizar los distintos escenarios con el fin de poder
determinar el momento oportuno para realizar una actividad, conocer la viabilidad
econmica de algn proyecto o bien determinar el nmero ptimo de repuestos
apoyando as al desarrollo de los paquetes de trabajo (Amendola, 2001; 2007).
Es de vital importancia para la confiabilidad en la fase de diseo y
preparacin, la adecuada instalacin y puesta en servicio de los equipos, lo que
implica la definicin de los procedimientos de operacin y la utilizacin de
documentos que nos permitan acumular informacin referida a: los sistemas y
subsistemas, modos y causas de fallo, funciones primarias y segundarias,
consecuencias, como los histricos de fallos. Es decir, tener documentadas adems
de las consideraciones anteriores, las frecuencias de fallos que sern empleadas
posteriormente para la implementacin de los programas, anlisis de riesgos y
evaluacin de costes. Supone tambin por parte del fabricante, la definicin del
grado de confianza que puede concederse a un elemento, atenindose a la calidad
de los materiales empleados, la perfeccin con que ha sido elaborado, la
multiplicidad, la modularidad y cuidado de los controles como pruebas a que ha sido
sometido dicho equipo. Cuando un elemento satisface a todas estas condiciones, se
puede tener una seguridad casi absoluta en su capacidad de funcionamiento y por lo
tanto en la confiabilidad.
En este sentido la tcnica OCR (Optimizacin Coste Riesgo) ayuda a modelar y
analizar estos distintos escenarios. La informacin requerida para el anlisis OCR
estar referida a la frecuencia de fallos y sus consecuencias, con la finalidad de
buscar el mnimo impacto total del negocio y la evaluacin de la posible extensin de
la vida til del activo fsico (Woodhouse, 2000). Todo ello tiene un efecto directo en
la confiabilidad, y por lo tanto debe considerarse como parte de los aspectos de
-
ConfiabilidadyFasedePreparacino 21
confiabilidad a ser aplicados en el ciclo de vida del proyecto. Para conseguirlo se
recomienda el enfoque de gerencia de los riesgos o Risk management (PMI, 2009).
Segn Ivorra (2002), los riesgos deben ser tratados teniendo en cuenta todos
los componentes y reas del conocimiento de un proyecto, como son: los aspectos
humanos, la normativa y entrega de cada resultado, lo intrnseco del propio
proyecto, lo concerniente al manejo de la informacin, las relaciones con terceros,
as como el manejo del cronograma, las suposiciones generales y particulares del
proyecto, el presupuesto y su manejo, y el entorno del proyecto. Es por ello que el
Risk Management debe integrar los procesos de: Identificacin y documentacin,
anlisis (Cualitativo y Cuantitativo), planificacin de la respuesta, plan de
seguimiento y control (Amendola, et al., 2005). Con la ejecucin de este grupo de
procesos, se pretende definir las estrategias para cada uno de los siguientes
aspectos, algunos de los cuales estn estrechamente relacionados:
- Diseo (diseo robusto vs. diseo de bajo coste).
- Estrategia de mantenimiento y operacin.
- Gerencia de eventos anormales.
- Desincorporacin del activo.
- Manejo de personal y cultura corporativa.
- Responsabilidad en seguridad y medio ambiente.
- Gerencia de escasez de recursos.
- Actitud ante agentes reguladores (entes gubernamentales).
-
22Aproximacin a la Confiabilidad. Aplicaciones Prcticas.
La definicin de estrategias podra causar conflictos entre productividad y
seguridad. Por ejemplo, cuando una produccin ininterrumpida requiere tomar
acciones que afecten la seguridad a corto o a largo plazo. Las estrategias ms
prudentes se soportan en un diseo robusto, mantenimiento preventivo y proactivo,
respuestas tempranas a seales de deterioro con aplicacin de tcnicas de
confiabilidad. En el otro extremo, las estrategias estn movidas por un plan agresivo
de produccin lo que redunda en unas instalaciones o diseos menos robustos (a
menudo ms baratos), mnima inspeccin y mantenimiento en la espera de obtener
mxima produccin con un mnimo de interrupciones de operacin.
Las estrategias a aplicar en cada uno de los aspectos arriba sealados,
dependen de varios factores, entre ellos: la poltica de la empresa, el presupuesto
disponible, la proyeccin del mercado, etc. Los aspectos de gerencia de riesgo
necesario para tomar en consideracin durante la etapa de definicin y desarrollo
son los dos primeros sealados arriba: diseo, estrategia de mantenimiento y
operacin.
II.3.CONFIABILIDADENLAETAPADEDEFINICIONYDESARROLLO.
Para el diseo teniendo en cuenta la confiabilidad, supone implementar toda una
serie de actividades para garantizar, la no aparicin, de eventos crticos en la
ejecucin del proyecto y en las operaciones futuras. Entre estas actividades
podemos mencionar la coordinacin, preparacin, vinculacin y comunicacin de los
departamentos responsables del proyecto y de operacin, como por ejemplo de:
gerencia media y alta, produccin, mantenimiento y seguridad, teniendo en cuenta
tambin, aspectos relacionados con el fin ltimo de la organizacin que es hacer
negocio.
-
ConfiabilidadyFasedePreparacino 23
Adicionalmente, es importante considerar en esta etapa de diseo, aspectos
de construccin e instalacin bajo esquemas de rentabilidad, seguridad,
manteniabilidad y posibles contingencias para garantizar que las acciones de
mantenimiento y seguridad se puedan llevar a cabo de forma confiable y segura,
permitiendo a su vez, las condiciones especificadas para la operacin y produccin.
Es aqu donde hablamos de un concepto combinado para el diseo y preparacin
ptima como puesta en servicio de un activo. Se debe incluir adems, a el fabricante
de los equipos, para que suministre documentos o especificaciones que contengan
las caractersticas de seguridad y operacin.
Tambin todo el equipo responsable debe considerar los posibles escenarios,
riesgos y amenazas para esta etapa de diseo y futura utilizacin del activo. Esto
implica involucrar aspectos econmicos y externos como la demanda, requerimientos
y especificaciones de produccin, como los operativos que repercutirn en los costes
de produccin y mantenimiento.
Resulta importante implementar normativas y guas de confiabilidad para su
correcta gestin. Entre las normativas tenemos UNE-EN 60300-1 para gestin de los
programas de confiabilidad y UNE-EN 60300-2 para elementos y tareas del programa
de confiabilidad. A continuacin se enumeran las fases que conforman la etapa de
definicin y desarrollo.
La aplicacin de confiabilidad en la fase de preparacin se divide en las tres
fases que forman la etapa de Definicin y Desarrollo de un proyecto de inversin de
capital: Visualizacin, Conceptualizacin y Definicin. Cada fase viene esencialmente
dividida en Acciones de confiabilidad y Enfoque de confiabilidad.
En este sentido se dan las acciones, procedimientos o documentos a realizar o
a generar durante la fase correspondiente. Tambin se especifica el responsable
(grupo o posicin dentro del proyecto), los ejecutores (participantes) y en algunos
-
24Aproximacin a la Confiabilidad. Aplicaciones Prcticas.
casos, una breve explicacin de la accin con ejemplos concretos que ayuden a
aclarar las ideas. El enfoque de confiabilidad, se refieren a acciones y sugerencias
("tips" bsicos) a llevar a cabo para facilitar y ayudar en la aplicacin de los
conceptos de confiabilidad durante la fase correspondiente.
La aplicacin de confiabilidad en la fase de preparacin de los proyectos debe
regirse por los siguientes principios fundamentales (Amendola, 2006):
- La aplicacin de confiabilidad en la fase de diseo, no requiere la intervencin
de un grupo de especialistas adicionales o con conocimientos particulares, ni
tampoco cambiando la estructura organizacional (a excepcin si se detectan
deficiencias en la misma). Los mismos participantes habituales de los
proyectos son los que deben aportar la confiabilidad a travs de sus acciones
y la generacin de documentos.
- Concienciar a los participantes de los proyectos de inversin de capital, en la
importancia y la necesidad de aplicar confiabilidad desde el diseo como
forma de maximizar la utilizacin del activo o el valor del dinero invertido a lo
largo del ciclo de vida del proyecto.
- La aplicacin de los conceptos y procedimientos de gestin de riesgo son
fundamentales para incrementar la confiabilidad de las instalaciones. Existe
una estrecha vinculacin entre productividad y seguridad, como tambin debe
establecerse un balance entre ambos, an cuando lo que se busca es lograr
altos niveles de productividad y seguridad. Estos aspectos deben considerarse
desde la fase de diseo y como parte integral de aplicacin de confiabilidad.
- An cuando los conceptos de confiabilidad puedan ser comprendidos por la
gerencia media, ingenieros y otros participantes de un proyecto, es muy
-
ConfiabilidadyFasedePreparacino 25
importante la participacin y la comprensin de la alta direccin de la
empresa.
Durante la ejecucin de los proyectos y a fin de asegurar la aplicacin exitosa
de conceptos de confiabilidad en la fase de preparacin, es importante contemplar
cierto enfoque comn en cada fase del proyecto. Veamos a continuacin, algunos
ejemplos importantes:
- Nuestras acciones estn alineadas al negocio? Mantener siempre presente la
alineacin del proyecto con el plan de negocios.
- Risk Management. Identificar los riesgos de desviacin con respecto al plan de
negocios y hacer un anlisis continuo de los potenciales riesgos identificados
que podran impedir el cumplimiento del mismo.
- Todo el equipo de proyecto comprende la aplicacin el concepto de
confiabilidad desde el diseo? Asegurar que cada participante de un proyecto
comprenda la aplicacin de los conceptos de confiabilidad durante la fase de
de preparacin de los proyectos. Aqu se implica a la gerencia encargada del
negocio, personal de mantenimiento y operaciones y todos los ingenieros que
participan en el proyecto.
- Tenemos los recursos? Asegurar que los recursos estarn disponibles para
cuando se requieran. Este proceso amerita el concurso de equipos
multidisciplinarios y deben planificar el tiempo para asegurar su participacin.
Este tiempo debe contemplar, adems de reuniones de trabajo, tiempo para
recopilacin de informacin y trabajo de preparacin.
-
26Aproximacin a la Confiabilidad. Aplicaciones Prcticas.
- Informacin Disponible. Asegurar que la informacin estar disponible y que
los participantes de los proyectos sepan como tener acceso a la misma antes
que sta sea utilizada.
- Inseparables Confiabilidad e Ingeniera. No separar las actividades de
confiabilidad de las actividades de ingeniera. Estas actividades no deben ser
realizadas de manera paralela sino integradas.
- Inamovibles miembros claves. evitar en lo posible realizar cambios en los
miembros claves del equipo durante la fase de conceptualizacin y definicin.
Est demostrado que puede afectar negativamente los resultados del
proyecto.
- Comunicar los resultados. Comunicar los resultados de aplicar confiabilidad a
la gerencia y al equipo de trabajo.
A continuacin, se dan las acciones y enfoque de confiabilidad para cada fase
de la etapa de definicin y desarrollo de los proyectos. Es de destacar que las
acciones enumeradas no son secuenciales, algunas se pueden realizar de manera
simultnea y otras de manera secuencial.
II.3.1.ACCIONESYENFOQUE/ALINEACINDECONFIABILIDAD
II.3.1.1.CONFIABILIDADENLAFASEDEVISUALIZACIN
En la fase de Visualizacin se generan los proyectos de inversin, los cuales se
originan de cualquier parte de la empresa, aunque generalmente provienen del
anlisis del ambiente externo e interno de la empresa o anlisis DAFO (Debilidades,
Amenazas, Fortalezas, Oportunidades) que se realiza como parte de los ciclos de
planificacin. En esta fase se debe satisfacer tres objetivos principales:
-
ConfiabilidadyFasedePreparacino 27
- Establecer los objetivos y propsitos del proyecto.
- Verificar la alineacin de los objetivos del proyecto con las estrategias de la
empresa.
- Desarrollo preliminar del proyecto.
Las actividades para lograr este objetivo son:
- Elaborar alcance del proyecto.
- Elaborar el estimado de costes orden de magnitud aproximado.
- Preparar el plan de ejecucin orden de magnitud aproximado.
- Evaluar la factibilidad tcnica y econmica de proseguir con el proyecto.
Acciones de Confiabilidad
1) Realizar una vista preliminar por procesos y tecnologas asociadas a travs de
un banco de datos de procesos e instalaciones, el cual debe estar soportada con
informacin interna y externa. Esta accin permitira orientar la seleccin o
descarte de opciones de acuerdo a experiencias propias y externas a la empresa.
Responsable: Ejecutor.
2) Determinar el impacto que tendra la instalacin del punto de vista funcional del
negocio. Esto permitira de una manera global a la empresa establecer las
acciones a tomar del punto de vista de cumplimiento del mercado. Como parte de
-
28Aproximacin a la Confiabilidad. Aplicaciones Prcticas.
esta accin es necesario establecer un plan de contingencias. Esta informacin
ayuda en la determinacin de la viabilidad o no del proyecto. Responsable:
Ejecutor
3) Para cada opcin considerada, realizar un estudio de sensibilidad considerando
escenario optimista/pesimista y el escenario ms probable. Esto permitira
seleccionar o descartar opciones consideradas. Responsable: Ejecutor
Enfoque/alineacin de la Confiabilidad
1) Identificar y acordar la tasa de descuento a ser utilizada en los anlisis de ciclo de
vida LCC a ser aplicados en sta y las siguientes fases del proyecto. Responsable:
Finanzas, Ejecutor.
2) Al elaborar el alcance preliminar del proyecto que debe ser realizado en funcin
de una mxima utilizacin del activo (UA) y tomando en consideracin los futuros
costes de mantenimiento. Responsable: Dueo de la instalacin y la organizacin
de Ingeniera y Proyectos, ya que ambos poseen la experiencia e informacin ms
valiosa y relevante para tal fin. Ejecutor.
3) En la elaboracin del alcance preliminar, evitar introducir elementos adicionales
que los distorsionen, como por ejemplo, disear para una capacidad superior a la
realmente requerida o plantear instalaciones asociadas no indispensables.