Ingenieria de Confiabilidad, Clasificacion y Evolucion del Mantenimiento PDF

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En el presente trabajo se define y establece
la ingeniería de confiabilidad y su importancia, así
como la relación existente entre varios conceptos
involucrados e inherentes a la confiabilidad, sus Kpi´s,
herramientas y como beneficia a las organizaciones...

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2020

INGENIERÍA DE CONFIABILIDAD

El laboratorio de una fábrica es el mejor lugar para aprender sobre el fracaso.-Soichiro Honda.

JULIA ANDREA HERNÁNDEZ LÓPEZ Contacto: [email protected]

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE ORIZABA | MAESTRÍA EN INGENIERÍA ADMINISTRATIVA

Re Resum sum sumen en

Ant Antece ece ecede de dent nt ntes es

En el presente trabajo se define y establece

Inmediatamente después de la segunda guerra

la ingeniería de confiabilidad y su importancia, así

mundial, la presencia y el empleo de la confiabilidad

como la relación existente entre varios conceptos

se intensificó, principalmente entre los años de 1940

involucrados e inherentes a la confiabilidad, sus Kpi´s,

y 1950; pero la temática de confiabilidad comenzó

herramientas y como beneficia a las organizaciones.

durante la guerra mundial, ya que se hacía uso de la confiabilidad para realizar los cálculos de los recursos

Abs Abstrac trac tractt This

work

defines

and

establishes

necesarios para el mantenimiento de los equipos la reliability

cual se aplicaba para la calcular el total de repuestos

engineering and its importance, as well as the

que

relationship between various concepts involved and

electrónicos, armamentos, instrumentos eléctricos y

inherent in reliability, their Kpi's, tools and how it

mecánicos relación a su tiempo de vida (duración de

benefits organizations.

los mismos).

se

necesitaban

para

mantener

equipos

Intr Introdu odu oducció cció cción n

Años después, específicamente por los años 50´s, con

Dentro del ámbito administrativo se ha acuñado un

la necesidad de realizar de cálculos en cuanto a

término por demás relacionado con el ámbito

movimiento del viaje espacial y la utilización de

industrial pero que ha cobrado gran auge en nuestros

satélites entre otro más, se incrementó la necesidad

días, la ingeniería de confiabilidad que te permite

de desarrollar e implementar la confiabilidad. En la

aplicar indicadores o parámetros de medición que a

década de los 70´s aconteció la crisis del petróleo, fue

su vez nos permita interpretar en qué áreas tenemos

durante esta época el mundo se estremeció y es

riesgos, fracasos o incertidumbre de acciones.

cuando los japoneses comienzan a adoptar e implementar

La confiabilidad surgió a raíz de la Segunda Guerra Mundial con el propósito de que las armas de los

generalizadamente

cuestiones

de calidad y confiabilidad que la aplicaban en las empresas para sus productos, procesos y servicios.

soldados no tuvieron ningún fallo. Actualmente las organizaciones se encuentran En el artículo se abordaran conceptos relacionados con la confiabilidad para así poder conceptualizarla, así como su proceso y desarrollo.

inmersas en mercados altamente globalizados y por lo tanto competitivos, en los cuales ya no se toman a la confiabilidad como una innovación sino que se implementa como una necesidad de aplicación que Página | 1

debe tener la organización para permanecer en el

por ejemplo computadoras que no funcionan a

mercado competitivo.

determinada altura representarían la falla, pero previamente se estableció esa condición.

Ing Ingen en eniería iería de Co Conf nf nfiabi iabi iabilida lida lidad d Para comprender mejor el término de ingeniería de confiabilidad, procederemos a definir los siguientes conceptos para alcanzar un mejor entendimiento de

Periodo de tiempo especificado: Por ejemplo, una bomba se puede diseñar en función de 10, 000 horas. A veces es más apropiado utilizar otra medida que solo el tiempo. La confiabilidad de un neumático

la temática.

puede indicarse en términos de millas y la de una Confiabilidad: Se define como la probabilidad de que

aplicación de una lavadora en términos de ciclos.

un equipo o sistema realizará una función requerida sin falla, bajo condiciones de operación previamente indicadas, por un periodo de tiempo especificado.

Pro Proceso ceso de EEvalu valu valuació ació ación n de Conf Confiabil iabil iabilidad idad Jorge Acuña (2003) en su libro Ingeniería de

Probabilidad: de que un producto o las partes de una máquina funcionen adecuadamente durante un tiempo especificado y en las condiciones establecidas

confiabilidad propone un proceso de cuatro pasoso para evaluar la confiabilidad de un producto, proceso o servicio, este proceso esta descrito e ilustrado en la ilustración uno a continuación.

por el diseño. Función requerida: Esto se debe definir para cada subsistema,

sistema,

equipo

y

máquina.

La

declaración de la función requerida debe indicar o implicar una definición de falla. Por ejemplo, la función requerida de una bomba es poder mover por lo menos 20 galones por minuto. La falla implicada, es que estaría moviendo menos de veinte galones por minuto. Condiciones Indicadas: Estos incluyen condiciones mantenimiento,

1. Definición de objetivos y requerimientos: En este

condiciones de uso, almacenaje y condiciones

paso se definirán los objetivos y requerimientos

móviles, etc. Definir temperatura, humedad, altura,

de confiabilidad del producto o proceso, se realiza

ambientales,

condiciones

del

Página | 2

por un grupo multidisciplinario donde se toma en

análisis integrado del historial de fallas, los datos

cuenta la opinión del cliente y la del área de

del deterioro y los datos técnicos.

ingeniería de la empresa, de igual forma se deben

2. Confiabilidad: La Confiabilidad basada en el

contemplar los recursos y limitaciones con los que

análisis probabilístico del tiempo para la falla

se cuentas, tecnológicos, maquinaria, materiales,

historial de fallases la rama de la confiabilidad

etc.

que estudia la variable aleatoria “tiempo para la

2. Desagregación del producto: En este paso se

falla” (Virtual).

desintegra el proceso o producto en sus distintos

En esta rama de la confiabilidad, el insumo

componentes para evaluar la confiabilidad por

básico para el análisis son bases de datos

cada elemento, es recomendable utilizar un

donde se almacenen las historias de fallas de

diagrama de bloque y diagrama de gozinito para

equipos. La Confiabilidad Basada en el Deterioro

realizar una desarticulación ordenada y clara.

o física de la Falla, es aquella que considera que

3. Predicción de la confiabilidad del producto: La

una falla

es la última fase del proceso de

relación de las confiabilidades de las partes de un

deterioro y se enfoca en tratar de entender como

elemento da origen a un valor de confiabilidad

ocurre la falla.

general del elemento, para este paso se utiliza teoría

de

probabilidades para

realizar

una

3. Mantenibilidad: La Mantenibilidad, explica la duración de

paros

por fallas

y

paros por

mantenimiento o contabilizar el tiempo que

adecuada estimación. 4. Análisis del producto: En este punto se localizan

toma (facilidad y velocidad) restituir el estado del

las fortalezas, debilidades y determinan las pareas

equipo a su condición operativa después de una

de oportunidad para mejorar, se analizan las fallas

parada por falla o para realizar una actividad

que pueda presentar el producto o proceso

planificada.

durante su vida útil para corregirlas. (Acuña,

Las características de Mantenibilidad, suelen

2003).

estar determinadas por el diseño del equipo, el cual

Des Desarro arro arrollo llo d de e In Inge ge genierí nierí nieríaa de Confi Confiab ab abilida ilida ilidad d 1. Diagnóstico:

Este

proceso

nos

permite

caracterizar el estado actual de los equipos, los procesos, los sistemas y

poder predecir su

especifica

los

procedimientos

de

mantenimiento y determina la duración de tiempos de la reparación. La figura clave de mérito para la Mantenibilidad, suele ser

el

tiempo promedio para reparar (TPPR).

comportamiento en el futuro por medio de un Página | 3

Cualitativamente se refiere a la facilidad con que

denominan “índices de confiabilidad”. Algunos

el equipo

ejemplos se presentan a continuación:

se

restaura

a

un

estado

funcionando. Cuantitativamente se define como la

probabilidad

de restaurar

la

condición

operativa del equipo o tiempo. 4. Disponibilidad: La disponibilidad, es una figura de mérito o indicador que permite el porcentaje de

Ind Indica ica icador dor dores es de C Confia onfia onfiabili bili bilidad dad

tiempo total posible de un equipo para cumplir su función.

La confiabilidad de un proceso o servicio esta data

La disponibilidad de un elemento, un equipo o

por el nivel de los siguientes indicadores, pues el

componente no implica innecesariamente que

conjunto de estos nos permite evaluar

esté funcionando, sino que se encuentre en

comportamiento operacional

condiciones de funcionar.

disponibilidad es

asegurar la calidad. De mono que antes debemos

término probabilístico exclusivo de los

aclarar el término de “falla”, pues la función de un

un

La

“equipos reparables”. Para disponibilidad

se

estimar

requieren

la

analizar

estadísticamente los tiempos operando o uptimes y los fuera de servicio o down-times.

Me Medida dida didass de Con Confia fia fiabilid bilid bilidad ad La probabilidad es la medida clásica para valorar la confiabilidad. Sin embargo, existen muchas otras medidas utilizadas extensamente, por lo cual, “confiabilidad” es un término genérico que describe todas estas medidas sin que necesariamente estén relacionadas con la probabilidad. Gran parte de estas medidas corresponden a promedios estadísticos o valores esperados que se

del sistema

el para

sistema de confiabilidad se basa en detectar la fuente

de

estas e imponer

controles

para

contrarrestarlas. Es por esto que definimos una “falla” como un evento que le ocurre a un proceso o producto que genera efectos negativos provocando toda clase de acciones improductivas que aumentan el costo y disminuía la productividad del sistema. En otras palabras, es complemento de la confiabilidad, es decir es la probabilidad de fracaso, F(t).De ahí que se deslindan los siguientes indicadores:  Razón de falla o de daño: Es la razón de cambio de unidades que han presentado fallas en una prueba controlada o de campo Página | 4

sobre el número

de unidades

que

han

mejora de la confiabilidad conlleva a inversiones

sobrevivido a la prueba en un periodo de

adicionales y cambios en el diseño que pueden

tiempo.

afectar las prestaciones del componente o sistema.

 Tiempo promedio de falla (TPPF o MTTF en inglés): Es el tiempo medio que transcurrido para la falla de un producto o pieza que no es reparable.  Tiempo promedio para reparar (TPPR, o MTTR

Ent Entidad idad idades es q que ue re regula gula gulan n la Co Confiab nfiab nfiabilida ilida ilidad d A nivel de componentes, la confiabilidad está regulada por las normas técnicas que cubren su diseño,

fabricación y operación (Entorno de

en inglés).Es la media del tiempo. De

aplicación, rangos de uso). Ejemplo de estas

reparación de un producto.

entidades son:

 Tiempo promedio entre fallos (TMEF, o MTBF en inglés): Es el tiempo medio que trascurre entre

fallas sucesivas de un producto

reparable.  Tiempo promedio de primea falta(TPPF, o

A nivel de sistemas, la confiabilidad está regulada por

MTFF en inglés): Es el tiempo medio

las normas técnicas, leyes y resoluciones de

transcurrido para la primera falla de un

entidades encargadas de regular y vigilar la calidad

producto reparable.

del servicio desde los puntos de vista técnico y comercial. Ejemplo de estas entidades son:

¿Có ¿Cómo mo mejora ejorarr la cconfi onfi onfiabili abili abilidad? dad? Existen dos formas básicas mediante las cuales puede mejorarse la confiabilidad de un componente o sistema:

Tip Tipos os de aanáli náli nálisis sis o est estudio udio udioss en Co Confiab nfiab nfiabilida ilida ilidad d El tipo de modelamiento a utilizar depende de la información de que se disponga para estudiar el fenómeno o proceso de interés.

Otros métodos son: el mantenimiento preventivo, la diversidad de componentes, el stock de repuestos. La Página | 5

cargas para producir datos de antigüedad hasta el fallo utilizando pocos puntos de datos los puntos de datos se escalan para replicar las cargas normales.  Prueba de vida altamente acelerada (HALT): Se realiza al estresar mucho el producto para inducir

He Herra rra rramie mie mienta nta ntass Las herramientas recopilar

de

confiabilidad trabajan para

información sobre la confiabilidad del

producto y revelar problemas potenciales, entre las más destacadas se encuentran:  Análisis

de

rápidamente los modos de falla, identificando así las debilidades en el sistema, las pruebas HALT se basan en el estrés en lugar del tiempo (los factores de aceleración no son el enfoque principal).

Weibull: También denominado

 Mantenimiento centrado en la confiabilidad

análisis de vida, Weibull es una herramienta

(RCM): Este proceso se utiliza para determinar

eficaz utilizada para el análisis de datos de

los requisitos de mantenimiento de un sistema

fallas históricas y para producir distribuciones de

o proceso de producción para garantizar su

fallas.

funcionamiento constante dentro

 Análisis de árbol de fallas (FTA): Un enfoque de arriba hacia abajo que comienza definición luego utiliza

con

la

de problemas de nivel superior y un

enfoque deductivo,

que

Sof Softwar twar tware e de cálc cálculo ulo d de e la Conf Confiabil iabil iabilida ida idad d Numerosos desarrollados

paquetes para

de

computo

realizar

han

sido

análisis

de

incorpora combinaciones paralelas y en serie

confiabilidad, cada uno con su propio grado de

de posibles fallas, para determinar la raíz

sofisticación y características que van desde el uso

del problema y tomar medidas correctivas.

de gráficos, interfase amistosa, etc. Entre ellos se

 Análisis de modo y efectos de falla (AMEF): Un

encuentran:

examen de posibles fallas que pueden ocurrir

PROBAN (Probability Analisis): Este programa fue

y sus efectos en cualquier parte de un sistema,

desarrollado en Noruega para la industria marina

junto con la determinación de las posibles

en Det Norske Veritas. Este es un programa muy

causas de falla y su probabilidad de ocurrencia.

fácil de utilizar, e incluye procedimientos FORM,

 Prueba de vida acelerada (ALT): Método de

SORM, simulación MonteCarlo y métodos de la

prueba basado en el tiempo al aumentar las Página | 6

superficie de respuesta. Está disponible en versiones

Co Conclus nclus nclusión ión

para DOS y Windows.

En la época actual es de muy importante para las

STRUREL (Structural Reliability): Este programa ha

organizaciones, elaborar un estudio y análisis de

sido desarrollado en Alemania, en la Universidad

riesgos que puedan surgir y logren presencia en la

Técnica de Munich por el Prof. R. Rackwitz y sus

producción de un producto o servicio, y al mismo

socios.

tiempo, analizar a detalle las fallas que surgen

Contiene

las

mismas herramientas de

durante la cadena de suministros de la vida útil del

PROBAN, pero es tal vez menos costoso. CALREL (California Reliability): Este programa ha

mismo.

sido escrito por el Prof. A Der. Kiureghian y sus

Una organización que implemente a la perfección una

socios en la Universidad de California (Berkeley).

ingeniería de confiablidad, otorgará a sus clientes

Contiene

productos de alta calidad, los cuales los podrá

las

mismas

aplicaciones

que

los

programas anteriores, pero es menos desarrollado

garantizar de por vida.

como un paquete comercial. Puede ser obtenido a

La confiabilidad otorga a los clientes confianza hacia

un costo razonable.

sus proveedores, y a su vez otorga a los proveedores

RELAN (Reliability Analisis): Este programa ha sido

o productores, clientes satisfechos.

escrito en el Departamento de Ingeniería Civil de la Universidad de British Columbia. RELAN es usado en el desarrollo de este trabajo y se hablará de él en el ítem siguiente.

Re Refer fer ferencia encia enciass Acuña , J. (2003). Ingeniería de Confiabilidad .Costa Rica: Tecnológica de Costa Rica . Albin , S., & Crefeld , P. (1994). Gretting started:

Pro Propues pues puesta ta d de e Tes Tesis is

Concurrent engineering for medim-sized

Nombre: Diseño de una planeación de ingeniería de

manufacturer. Journal of Manufacturing

confiabilidad en Pauvi Plastic.

System, 48-58.Clausing, H. (1998).

Objetivo: Implementar un plan de ingeniería de

La casa de la calidad y sus partes.SCO. (s.f.). PEMEX,

confiabilidad en el área de producción para las

aprendizaje virtual .Obtenido de PEME...