Ingeniería de confiabilidad. Antecedentes y herramientas

Autor: Karla Ivette King Núñez

Producción, procesos y operaciones

29-03-2012

Introducción

En la presente trabajo de Ingeniería de confiabilidad se define y establece ingeniería de confiabilidad y su importancia, así como la relación existente entre varios conceptos involucrados e inherentes a la confiabilidad, la cual se relaciona directamente a la calidad de los procesos y productos.

La confiabilidad es una técnica que permite estudiar la vida útil de los productos a lo largo de la cadena de suministros, este concepto surge a raíz de la Segunda Guerra Mundial con el propósito de que las armas de los soldados no tuvieran ninguna falla.

La ingeniería de confiabilidad involucra conceptos probabilísticos, es por eso que uno de los apartados de la presente investigación se abordan e interrelacionan conceptos de probabilidad con confiabilidad. El conocimiento de todos estos conceptos logra consolidar el éxito de la empresa mediante la aplicación de una ingeniería de confiabilidad eficaz, así como también las principales fórmulas de aplicación en la confiabilidad.

También se presentan las nuevas aportaciones en software para el estudio, análisis y presentación de la confiabilidad en la actualidad.

Antecedentes de la Ingeniería de Confiabilidad

Inmediatamente después de la segunda guerra mundial, la presencia y el empleo de la confiabilidad se intensificó, principalmente entre los años de 1940 y 1950; pero la temática de confiabilidad comenzó durante la guerra mundial, ya que se hacía uso de la confiabilidad para realizar los cálculos de los recursos necesarios para el mantenimiento de los equipos la cual se aplicaba para la calcular el total de repuestos que se necesitaban para mantener equipos electrónicos, armamentos, instrumentos eléctricos y mecánicos relación a su tiempo de vida (duración de los mismos).

Años después, específicamente por los años 50´s, con la necesidad de realizar de cálculos en cuanto a movimiento del viaje espacial y la utilización de satélites entre otro más, se incrementó la necesidad de desarrollar e implementar la confiabilidad. En la década de los 70´s aconteció la crisis del petróleo, fue durante esta época el mundo se estremeció y es cuando los japoneses comienzan a adoptar e implementar generalizadamente cuestiones de calidad y confiabilidad que la aplicaban en las empresas para sus productos, procesos y servicios.

Actualmente las organizaciones se encuentran 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 debe tener la organización para permanecer en el mercado competitivo.

¿Qué es Ingeniería de Confiabilidad?

Para comprender mejor el término de ingeniería de confiabilidad, procederemos a definir los siguientes conceptos para alcanzar un mejor entendimiento de la temática.

Ingeniería: Hablar de este término es referirse a una disciplina que proporciona métodos, técnicas y herramientas para la solución de problemas reales que se presentan en la cotidianidad ya sea de una empresa, en la escuela y en general a cualquier tipo de organizaciones (Salvador., 2003).

Confiabilidad: La confiabilidad aplicada a la ingeniería ha comprobado a lo largo de los años su eficiencia en los resultados obtenidos para la anticipación de la s fallas de la operación que se encuentra en las empresas u organizaciones. Para esta comprobación se ha tenido que desarrollar pruebas de campo aplicando la estadística; es así como los problemas de producción pueden prevenirse mediante las herramientas de confiabilidad, las cuales permiten tener un producto, o maquinarias entre otras cosas durables y con calidad.

Luego entonces podemos determinar de acuerdo a lo anterior que hablar de confiabilidad es hacer hincapié en la probabilidad de que una maquinaria, producto funcione según sus especificaciones dentro de un periodo de tiempo establecido tomando en cuenta las condiciones especificadas desde el principio; la confiabilidad es una rama de la ingeniería, la cual se basa en el recurso estadístico, dentro del cual se hace uso de las herramientas requeridas para poder hacer un análisis o evaluación de: las mejoras, el diseño, el pronóstico, y el mantenimiento de las máquinas, los procesos y/o los productos que ofrecen las organizaciones a los clientes, que todos conceptos anteriores requieren de su control y medición para poder disminuir la totalidad de los costos, y por ende incrementar las ganancias y obtener la satisfacción del cliente.

En la estimación de un sistema, se requieren cuatro fases de estudio de confiabilidad las cuales son: (Acuña, Ingeniería de Confiabilidad, 2003).

Estudio de confiabilidad

Ilustración 1. Estudio de confiabilidad.

Dentro de la confiabilidad existen una serie de conceptos que se involucran directamente con la confiabilidad y son:

El control de calidad (en procesos)

Se puede definir como un procedimiento en relación a los controles en términos de calidad De los productos fabricados, así como en los recursos para su proceso (materias primas); con la principal finalidad de prevenir la presencia de errores o alteren la elaboración del producto y de esta forma no se cumpla con el cometido principal. Y la contribución de esta en la confiabilidad radica en la prevención de desperfectos que se vuelvan más adelante problemas en el uso del producto elaborado.

Ingeniería concurrente

Se refiere a la totalidad de actividades o tareas de un equipo laboral que cuenta con amplias disciplinas en sus procedimientos y es por ello que a través de un diseño paralelo al proceso de elaboración, cuyo aporte en la confiabilidad consiste en identificar las fallas desde el origen del proceso de producción y de su diseño de elaboración.

La ingeniería concurrente (cuyas siglas en inglés CE), se basa específicamente en un enfoque que permite la simultaneidad en la manufactura del producto y su proceso de producción.

CE puede definirse como “el enfoque sistémico para el diseño simultáneo e integrado de los productos y de los procesos que se relacionan entre sí, dentro de ellos se pueden incluir: la manufactura y los servicios de apoyo, con el firme objetivo de que los involucrados en el proceso tomen en cuanto durante el comienzo de un proyecto a la totalidad de elementos del ciclo de vida del producto, es decir, considerar desde su nacimiento hasta su final, considerando elementos como lo son la calidad, costo, planeación y requerimientos del usuario” (Albin & Crefeld, 1994).

La ingeniería concurrente mejora a los procesos de producción que se realizan bajo un enfoque tradicional a través de la aplicación de los siguientes conceptos (García Flores, 2004):

• Una arquitectura computacional que permite la sincronización de la programación optima de tareas y el manejo de flujos de información.

• Una representación unificada del diseño y manufactura de la información.

• Un conjunto de herramientas computacionales que desarrollan prototipos de forma óptima e inteligente.

Esquema del proceso de ingeniería recurrente

Ilustración 2. Esquema del proceso de ingeniería recurrente

Despliegue de la función de calidad:1

Es un proceso a través del cual se realiza la planeación de un producto y los procedimientos para su elaboración de acuerdo a los requerimientos de los clientes, por eso se le conoce por muchos como “la voz que representa a los clientes”.

Dentro de los principales beneficios del despliegue de la función de calidad están:

• Disminución de tiempos en la planeación del producto

• Menor cantidad de cambios en cuestiones de ingeniería de producto

• Congruencia del diseño del producto y los requerimientos del cliente

• Cumplimiento de los requerimientos del cliente

• Convierte en elementos alcanzables las necesidades del cliente

• Motiva una mejoría en las comunicaciones y en el desempeño de los colaboradores

• Resulta de apoyo al área gerencial en cuestión de dirección y orientación de resultados

• Reconoce e identifica los elementos críticos para la calidad correspondiente al producto y su desenvolvimiento dentro de los mercados.

El enfoque del Despliegue de la función de calidad es una de las claves para lograr la mejora continua, este traduce lo que el cliente quiere mientras la organización produce. El Despliegue de la función de calidad le permite a la organización adelantarse al cliente y sorprenderlo.

Matriz del despliegue de la función de calidad

Ilustración 3. Matriz del despliegue de la función de calidad (Ruiz, 2011)

Para diseñar la matriz del despliegue de la función de calidad “QFD” es necesario que se sigan los siguientes pasos:

- Identificar al cliente o usuario

- Establecer los requisitos de calidad en el bien o servicio

- Establecer la importancia de los QUE´S (del cliente)

- Establecer las actividades COMO´S (PROCESOS)

- Analizar la relación de los QUE´S y COMO´s

- Establecer los objetivos de cada proceso

- Evaluar las dificultades técnicas en el alcance de objetivos

- Evaluar el logro de objetivos de las tareas y procesos

- Fijar importancia de las tareas del proceso

La finalidad de las matrices del despliegue de la función de calidad, consiste básicamente en establecer los requerimientos y técnicas necesarias para alcanzar a cubrir las necesidades del cliente, los procesos de fabricación y controles de calidad, así como las especificaciones para el producto final.

Falla

Acontecimiento que ocurre en un producto o proceso los cuales son defectos y son improductivos impactando así en los costos de una organización. Es aquí en donde la confiabilidad entra, puesto que esta se encarga de detectar las fuentes de falla para establecer controles sobre ellas. La función de la falla es: F(t).

Las fallas provocan acciones improductivas que se reflejan en el costo y el comportamiento productivo del sistema. Las fallas pueden ser causadas por agentes externos o internos del proceso productivo, regresando al ejemplo de las líneas de automóviles, las fallas son producidas por agentes internos que ol vidan considerar agentes externos al producto.

Razón de falla

Estos se miden con el cambio ya sea de unidades dañadas que han fallado o de unidades falladas que no lo han hecho en un periodo de tiempo, su función se denota por l(t).

Es la razón de cambio del número de unidades que han fallado en las pruebas de laboratorio, entre el número de unidades que no han fallado y han sobrevivido a la prueba durante un periodo de tiempo. Esta razón de cambio es deseable que sea cercana a cero.

Tiempo medio entre fallas (MTBF)

Es la media aritmética de fallos que existe en un proceso o producto, el cual asume que se repara inmediatamente. MTBF= 1/l.

Tiempo medio de restauración (MTTR)

Es el tiempo promedio de restauración de la función de un equipo, maquina ria, línea o proceso, después de haberse presentado una falla funcional. Para obtener el MTTR dividimos el tiempo total de las reparaciones entre el número total de fallas del sistema (Edinn, 2011).

Redundancia

La redundancia remarca la existencia de más de una forma para ejecutar una función, es decir, cada quien tiene su forma y estilo de hacer las cosas, un claro ejemplo de redundancia es la función de hacer cereal, hay quienes primero ponernos el cereal y luego la leche, o bien, hay quienes ponen la leche y luego el cereal, son dos formas diferentes, pero la función es la misma.

Disponibilidad

Es la probabilidad de que un producto funcione con normalidad en cualquier momento del tiempo.

Vida útil

Es la duración estimada de un producto o servicio puede tener, siempre y cuando cumpla y sea utilizado correctamente para la función por la cual fue realizado.

Ciclo de vida de un producto

La determinación de los valores de calidad relacionadas a los requerimientos del cliente se realizan a partir de cuatro niveles o etapas que en conjunto forman un

análisis de confiabilidad, las etapas son las siguientes:

Ciclo de vida de un producto

En cuanto a la fabricación de productos de la industria el desarrollo del producto corresponde al siguiente esquema:

- Etapa conceptual y factibilidad

- Etapa de diseño detallado

- Etapa de prototipos

- Etapas de pruebas pilotos

- Etapa de cambios en producto o en su diseño

Fórmulas de confiabilidad

Función de confiabilidad. A partir de esta función se determina la confiabilidad.

Fórmula

En donde:

R(t)= Reliability (confiabilidad) Pr= Probabilidad.

T=Variable aleatoria continua. t= Periodo de tiempo.

Ingeniería de confiabilidad de software

La ingeniería de confiabilidad de software es una herramienta en las organizaciones que brinda la posibilidad de hacer una planeación y guía de procesos de software de modo cuantitativo. Realmente no es de actual creación, más bien surgió en los años setentas a partir de las contribuciones de: J.D. Musa y Okumoto. La eficacia de la ICS realmente es alta y es por ello que empresas como HP, IBM, Motorola, Microsoft Y muchas más hayan hecho uso de la misma.

La ICS se distingue por los siguientes dos elementos:

• La utilización esperada en relación a la funcionalidad del sistema.

• Necesidades en términos de calidad establecidos por el cliente.

Proceso de la Ingeniería de confiabilidad de software

El proceso de la ingeniería de confiabilidad de software se define a partir de seis actividades las cuales:

• Definición del producto

• Desarrollo de un perfil de operación

• Establecer la contabilidad indicada

• Preparación de las pruebas

• Ejecución de las pruebas

• Procesar y dirigir las pruebas

A continuación se puede ver un esquema con las actividades enlazadas para su mejor comprensión.

Ilustración 4. Proceso de la ICS

Existe gran cantidad de software en la actualidad para el estudio de confiabilidad, a continuación se muestra un esquema con los principales:

Confiabilidad

Propuesta de tesis

Implementación de un plan de ingeniería de confiabilidad en el Grupo Súper Aldi S.A. de C.V.

Objetivo

Implementar un plan de ingeniería de confiabilidad en el Grupo Súper ALDI S.A. de C.V., con la finalidad de identificar las fallas existentes en los procesos de compra y venta de mercancía y de sus inventarios, para mejorar sus procesos y rotación de ventas y maximizar las utilidades.

Conclusión

En la época actual es de muy importante para las organizaciones, elaborar un estudio y análisis de riesgos que puedan surgir y logren presencia en la producción de un producto o servicio, y al mismo tiempo, analizar a detalle las fallas que surgen durante la cadena de suministros de la vida útil del mismo.

Una organización que implemente a la perfección una ingeniería de confiablidad, otorgará a sus clientes productos de alta calidad, los cuales los podrá garantizar de por vida.

La confiabilidad otorga a los clientes confianza hacia sus proveedores, y a su vez otorga a los proveedores o productores, clientes satisfechos.

El análisis del ciclo de vida del producto o proceso, es importante para la confiabilidad, ya que en cada una de estas etapas se puede presentar la falla o el riesgo, y con esto desaparecer del mercado. Por último, un buen uso de la ingeniería de confiabilidad otorga a la administración disminución en los costos de producción, ya que si detectas la falla de un producto antes de que salga al mercado, te ahorras el desprestigio, y los gastos de devolución de la mercancía; al mismo tiempo una disminución en los tiempos, por el mismo motivo anterior, si detectas la falla del sistema puede corregir y conseguir un óptimo, de otra forma siempre trabajaras sobrellevando la misma.

1 Quality Function Deployment (QFD).

Bibliografía

Acuña Acuña, J. (2003). Ingeniería de Confiabilidad. Costa Rica: Editorial Tecnológica de Costa Rica.

Albin, S., & Crefeld, P. (1994). Getting started: Concurrent engineering for a medim-sized manufacturer. Journal of Manufacturing System 13 , págs. 48-58.

Edinn. (2011). Edinn. Recuperado el 16 de Marzo de 2012, de http://edinn.com/es/mtbf-- mttr.html

Escobar R, L. A., Villa D, E. R., & Yañez C, S. (2003). Confiabilidad. Historia, Estado del arte y desafíos futuros. Dyna , 5-21.

García Flores, R. (Enero-Marzo de 2004). Universidad Autónoma de Nuevo León. Recuperado el 26 de Marzo de 2012, de Ingeniería concurrente y tecnologías de información: http://www.ingenierias.uanl.mx/22/ingenieriaconcu.PDF

Mather, D. (15 de 10 de 2002). La cultura de confiabilidad. Recuperado el 26 de Marzo de 2012.

Melo González, R., Lara Hernández, C., & Jacobo Gordillo, F. (2009). Estimación de la confiabilidad- mantenibilidad-mediante una simulación tipo Monte Carlo de un sistema de compresión de gas amargo durante la etapa de ingeniería. Redalyc , 13.

Prieto García, C. (2008). Universidad de Sevilla. Recuperado el 16 de Marzo de 2012.

Ruiz, R. (06 de Enero de 2011). Blogspot.mx. Recuperado el 25 de Marzo de 2012.

Salvador., S. G. (2003). Ingeniería de proyectos informáticos. Actividades y procedimientos. Universitas.

Software Guru. (2008). Recuperado el 26 de Marzo de 2012.

Lic. Karla Ivette King Núñez - king_3177arrobahotmail.com

Licenciada en Contaduría. Estudiante de la Maestría en Ingeniería Administrativa del Instituto Tecnológico de Orizaba.

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