Ingeniería de confiabilidad para el mejoramiento de procesos y productos

Ingeniería de confiabilidad como medio para el
mejoramiento de los procesos y productos
Por: María Sánchez García
Introducción
La aplicación de la confiabilidad a la ingeniería de productos y procesos, ha
evidenciado grandes resultados, ya que es un medio para poder anticipar fallas y
conocer de igual forma las probabilidades de estas de ocurrir, es un medio para
desarrollar productos y procesos que sean capaces de poder ser fabricados; ya
que muchos de los problemas que presenta el área de producción pueden ser
prevenidos a través de técnicas de confiabilidad, y así poder obtener productos
acorde con las expectativas del cliente.
Antecedentes
La rama de la confiabilidad ya como una aplicación nace a finales de la década de
los 40, posterior a lo que fue la revolución industrial, la finalidad esta metodología
fue empleada para estimar el número de repuestos necesarios para el
mantenimiento de los equipos electrónicos y mecánicos que se encontraban
funcionando de forma intermitente por periodos de tiempo muy largo durante la
guerra. Posteriormente en los años 50 con el desarrollo de equipos para el
espacio, fue necesario abordar más acerca de este tema. En la década de los 70
en la cual se encontraba la crisis del petróleo, marco el inicio de una crisis a nivel
mundial y el comienzo del liderazgo por parte de Japón y así la confiabilidad de
productos y servicios. Hoy en día este tema está marcado por la globalización y
constante presión hacia las empresas de minimizar sus ciclos de producción,
reducir sus costos y mejorar la calidad y la confiabilidad, es por esto que en
conjunto con la administración, ingeniería y estadística, la confiabilidad tiene una
gran reto para los años venideros.
El concepto de confiabilidad, se puede definir como la probabilidad de que una
unidad de producto se desempeñe satisfactoriamente cumpliendo con su objetivo
durante un tiempo que ha sido diseñando y en las condiciones que fueron
especificadas. (Acuña, 2003)
Una definición desde el punto de vista de calidad es que esta se mantiene a través
del tiempo, por lo que un producto o servicio confiable permanece dentro de sus
límites de especificaciones durante su vida tecnológica. No siempre que calidad
nos siempre es lo suficientemente para garantizar buena confiabilidad y esta solo
se puede evaluar después de que allá tenido varios usos.
Dentro de la confiabilidad se encuentran dos áreas: los sistemas reparables y los
componentes o unidades reemplazables. Por ejemplo para el primero los datos
requeridos describen las tendencias y patrones de falla de un sistema completo,
los cuales se apoyan de herramientas estadísticas especiales, en este se
monitorea un conjunto de unidades reparables en donde el evento de interés
puede ser la falla de las unidades, el costo de reparación o ambos. Para el
segundo los datos de componentes o unidades reemplazables describen tiempos
de falla o degradación de unidades que son reparadas, las fuentes para estos
datos son ensayos de laboratorio de materiales o componentes y datos de
componentes los subsistemas reemplazables obtenidos de ensayos por monitoreo
de sistemas.
Normalmente los datos de confiabilidad son censurados debido restricciones de
tiempo o de recursos.
Se debe realizar un análisis gráfico y no paramétrico de los datos.
Los valores obtenidos son positivos, para su modelación se supone una
distribución no-normal, pero de igual forma es común emplear
distribuciones como la lognormal, la Weibull, las de valores extremos, la
gama, la Poisson.
Para su análisis hay una combinación de métodos gráficos tales como no
paramétricos y estimaciones de máxima veracidad, para así poder ajustar
modelos no paramétricos. Los métodos de mínimos cuadrados no
ineficientes para la estimación como para la inferencia y el pronóstico.
Algunas de las métricas empleadas con tasas de falla, cuantíles,
probabilidades de falla, confiabilidades y tasas de recurrencia. La media y la
varianza son de poco interés.
Confiabilidad operacional
La confiabilidad operacional, es la capacidad de la empresa, por medio de sus
diversos procesos, tecnologías y capital humano, para cumplir con su propósito
dentro de los límites de diseño y las condiciones operacionales. Esto es la
confiabilidad operacional comprende una serie de procesos de mejora continua
que anexan de forma sistemática herramientas de diagnóstico, metodologías, la
gestión, la planeación, la realización, y el control, con respecto a la producción,
suministro y mantenimiento industrial.
Para lograr la confiabilidad de las operaciones de debe lograr una integración de
los activos, hablando desde la parte de diseño hasta la operación y capital
humano, de igual forma los componentes que la estructuren deben estar de forma
integrada para generar la confiabilidad de los procesos.
La confiabilidad operacional presenta cinco ejes, que en conjunto logran obtener la
instalaciones confiables a largo plazo estos son; la confiabilidad humana,
mantenibilidad y confiabilidad de los activos que están directamente relacionados
con el diseño de los equipos y la parte logística, la confiabilidad de proceso y los
procedimientos empleados en la operación de las instalaciones, esto es para
respetar las condiciones establecidas y la confiabilidad de los suministros.
En el diseño de proyectos industriales los esfuerzos de la parte de ingeniería están
dirigidos a optimizar los distintos procesos operacionales que están en la cadena
de valor. Las herramientas de ingeniería de confiabilidad permiten calcular de
forma robusta e intrínseca a cada proyecto la probabilidad de falla o el no
funcionamiento del sistema productivo, con la finalidad de establecer una función
de ingreso que fuerce a optimizar los procesos evaluando su confiabilidad
operacional, para de esta forma estimar la rentabilidad real del proyecto y así
disminuir a su máximo la incertidumbre.
La ingeniería de confiabilidad permite determinar, a través de un soporte
cuantitativo y cualitativo, las soluciones a nivel de proyectos por medio de planes
de mantenimiento y mejoras continuas que optimicen la gestión y el
mantenimiento de los activos para así mejorar los resultados de la empresa.
(Arata, 2009)
Dentro de los principales aspectos de la teoría de la confiabilidad se tiene:
Recolección de satos con bases estadísticas que permitan realizar pruebas
de vida útil de producto y así poder determinar la confiabilidad de un
producto o proceso.
Elección del mejor método de análisis de confiabilidad que se adapte a los
requerimientos de análisis y prueba.
Comprensión del concepto de confiabilidad con sustento en las propiedades
de los materiales.
Análisis de los principios para poder llevarlo a cabo el programa de
confiabilidad y seguridad de producto.
Herramientas de ingeniería de confiabilidad
FTA
Es untodo deductivo que tiene características excelentes para el momento de
localizar, corregir y poder anticiparse a las fallas. Primeramente se debe definir un
suceso que no se desea, la falla que se quiere evitar y partiendo de la
identificación de los factores que pueden llevar a cabo este fenómeno. Se plasma
de forma gráfica a través del conocido árbol de fallas, y las combinaciones a
través de operadores lógicos y las operaciones algebraicas se encuentran
definidas en Boole. El algoritmo de cálculo de FTA es el siguiente. (Tamasa,
Santiago, & Mauricio, 2009)
Definir el sistema a estudiar
Definir el evento no deseado para el análisis (paro total)
Definir el árbol y su alcance
Resolver el árbol de fallos
Análisis cuantitativo
Una de las herramientas empeladas en la ingeniería de confiabilidad es el análisis
de modo de fallo y confiabilidad (FMEA), que es una metodología sistemática que
se empelas para analizar problema potenciales de confiabilidad durante el ciclo de
vida de un componente, sistema o equipo, logrando a través de esta la
identificación de modos de fallo potenciales y su efecto sobre la operación del
sistema dentro de sus ventajas esta la el aporte para la toma de decisiones, ya
que se puede anticipar las fallas y si estas llegan a sucedes pueden ser
solucionadas de forma rápida, este método incrementa la confiabilidad. (Escalona,
Jiménez, & Francisco, 2003)
Definir el sistema
Seleccionar un componente
Describir la función del componente
Identificar todos los modos de falla del componente
Determinar los efectos de cada modo de fallo
Identificar los mecanismos de falla de cada modo de fallo
Determinar la ocurrencia de cada mecanismo de fallo
Desarrollar el plan de control
Evaluar el plan de control para la detección de cada mecanismo de fallo
Calcular el índice de riesgo “RPN”
Recomendaciones
Anotar las acciones puestas en marcha y recalcular el RPN
Software para el estudio de la confiabilidad
Actualmente no se cuenta con métodos estadísticos y software apropiados para
su uso como para los software empleados en el diseño de experimentos y
estudios observacionales. Pero hay un software especializado para las
primordialidades en el área de confiabilidad.
SPLIDA (SPlus LIfe Data Analysis) es un conjunto de funciones con una interface
gráfica que está diseñada para el análisis de datos de confiabilidad más comunes.
Brinda herramientas para planear varios tipos de estudios de confiabilidad,
procedimientos que emplean simulación y recursos gráficos para visualizar datos,
resultados, análisis y simulaciones. Otros software que también son empleados
para el uso de estudios de confiabilidad son:
JMPTM
, SAS, MINITAB, RealiSoft
´s ALTA 6 y CARA que es un software de confiabilidad para poder evaluar el
desempeño de sistemas, la importancia que tiene los componentes y métricas del
sistema como la mantenibilidad y la disponibilidad.
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Tendencias y retos de la ingeniería de la confiabilidad
La estadística va de la mano con la confiabilidad, por lo que algunos de los
cambios que se aproximan en esta área son los siguientes:
Poder generar en la etapa de diseño de un producto o proceso, un punto en
que se identifiquen los problemas claves de confiabilidad y así tener la
información que asegure la confiabilidad que se desea.
Emplear modelos de degradación tales como modelos estocásticos.
Poder generalizar métodos estadísticos para diseños robustos de productos
y procesos.
Poder mejorar la eficiencia en el uso de experimentos computacionales y
simulación, para así forma reducir los costos de experimentaciones reales
(físicas) y así disminuir los costos.
Mejor conocimiento de las cuestiones ambientales que rodean el producto o
proceso.
Mejores métodos para la combinación de datos diversos como los de
laboratorio, campo, garantías, ingeniería, física de fallas, experiencia previa
a través de uso de métodos Bayesianos, para poder combinar datos de
varias fuentes. (Escobar & Villa, 2003)
Conclusiones
Hoy en día las empresas están buscando mejor su competitividad y la ingeniería
de confiabilidad es una herramienta de apoyo para el logro de este objetivo.
Dentro de sus principales objetivos son: aplicar los conocimientos de ingeniería
para de esta forma poder prevenir o minimizar la frecuencia de fallas, de igual
forma lograr identificar y corregir las causas de las fallas, a través de la definición
de métodos y técnicas que logren estimar la confiabilidad en nuevos diseños y en
los ya existentes.
Referencias
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Sánchez García María. (2015, diciembre 1). Ingeniería de confiabilidad para el mejoramiento de procesos y productos. Recuperado de http://www.gestiopolis.com/ingenieria-confiabilidad-medio-mejoramiento-los-procesos-productos/
Sánchez García, María. "Ingeniería de confiabilidad para el mejoramiento de procesos y productos". GestioPolis. 1 diciembre 2015. Web. <http://www.gestiopolis.com/ingenieria-confiabilidad-medio-mejoramiento-los-procesos-productos/>.
Sánchez García, María. "Ingeniería de confiabilidad para el mejoramiento de procesos y productos". GestioPolis. diciembre 1, 2015. Consultado el 11 de Diciembre de 2016. http://www.gestiopolis.com/ingenieria-confiabilidad-medio-mejoramiento-los-procesos-productos/.
Sánchez García, María. Ingeniería de confiabilidad para el mejoramiento de procesos y productos [en línea]. <http://www.gestiopolis.com/ingenieria-confiabilidad-medio-mejoramiento-los-procesos-productos/> [Citado el 11 de Diciembre de 2016].
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