Mantenimiento e ingeniería de confiabilidad

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE ORIZABA
DIVISIÓN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIÓN
MAESTRÍA EN INGENIERÍA ADMINISTRATIVA
NOMBRE DEL ARTÍCULO:
“INGENIERÍA DE CONFIABILIDAD
PRESENTA:
ISRAEL DE JESUS CRUZ MENDOZA
PROFESOR:
FERNANDO AGUIRRE Y HERNÁNDEZ
____________________________________
V.o. B.o.
ORIZABA VERACRUZ A 26 DE FEBRERO DE 2015
ÍNDICE
INTRODUCCIÓN................................................................................................................................. 3
1. EVOLUCIÓN EN EL MANTENIMIENTO ........................................................................................ 4
2. DEFINICIONES DEL MANTENIMIENTO ....................................................................................... 5
2.1 Mantenimiento Correctivo (120,000 a.C 1,780) ..................................................................... 5
2.2 Mantenimiento Preventivo (1914-1926) .................................................................................... 5
2.3 Mantenimiento Productivo (1927-1949) .................................................................................... 5
2.4 Mantenimiento Centrado en Confiabilidad (1950-1959) ........................................................... 6
2.5 Sistema Computarizado para la Administración del Mantenimiento (1960-1969) .................... 6
2.6 Mantenimiento Productivo Total (1970-1971) ........................................................................... 7
2.7 Las 5 ‘s ...................................................................................................................................... 7
2.8 Ingeniería de Confiabilidad (Actualmente) ................................................................................ 8
2.8.1 Ingeniería ............................................................................................................................ 8
2.8.2 Confiabilidad ....................................................................................................................... 8
2.8.3 Ingeniería de Confiabilidad ................................................................................................. 9
3. Conceptualización de elementos dentro de la Ingeniería de Confiabilidad .................................... 9
3.1 Falla ........................................................................................................................................... 9
3.2 Confiabilidad ............................................................................................................................ 10
3.3 Mantenibilidad ......................................................................................................................... 10
3.4 Disponibilidad .......................................................................................................................... 10
3.5 Distribución de probabilidad .................................................................................................... 10
3.6 Incertidumbre .......................................................................................................................... 11
3.7 Probabilidad de Falla ............................................................................................................... 11
3.8 Tiempo Promedio Entre Fallas ................................................................................................ 11
4. DIVISIÓN DE LA INGENIERIÍA DE CONFIABILIDAD ................................................................. 11
5. DESARROLLO DE INGENIERÍA DE CONFIABILIDAD ............................................................... 12
5.1 Diagnóstico .............................................................................................................................. 12
5.2 Confiabilidad ............................................................................................................................ 13
5.2 Mantenibilidad ......................................................................................................................... 13
5.3 Disponibilidad .......................................................................................................................... 14
CONCLUSIONES .............................................................................................................................. 15
PROPUESTA DE TESIS ................................................................................................................... 15
Bibliografía ......................................................................................................................................... 16
INTRODUCCIÓN
Nos encontramos inmersos en una cultura donde nos vemos perjudicados
por nuestra falta de interés en programar sucesos que pueden evitar que algún
proceso salga defectuoso, es decir, no programamos una serie de actividades
para prevenir que existan paros no programados.
Estos sucesos en una empresa son muy peligrosos, pues si una maquina
se daña por falta de mantenimiento, o por sobrecarga de trabajo, y se
descompone, el paro de producción ocasionaría retrasos en los pedidos y por
ende insatisfacción de los clientes, por lo que habría que crear y calcular los
índices de rendimiento de un ítem. Esto con el objetivo de saber durante qué
tiempo el ítem puede trabajar sin forzarse, el tiempo en que algunas piezas deben
ser sustituidas y demás actividades que nos ayuden a prevenir todo tipo de
retrasos laborales, que influyan directamente en las metas de producción y
ganancias.
Es por estas situaciones que procederemos a estudiar la Ingeniería de
Confiabilidad, que marca la pauta para que estos y algunos escenarios más, no se
presenten dentro de una organización.
1. EVOLUCIÓN EN EL MANTENIMIENTO
120,000 a. C.
Mantenimiento
Correctivo
1,780
Mantenimiento
Correctivo
1,914
Mantenimiento
Preventivo
1,927
Control
Estadístico de
Calidad
1,950
Mantenimiento
Productivo
1,960
Mantenimiento
Centrado en
Confiabilidad
1,970
Sistema
Computarizado para
la Administración
del Mantenimiento
1,971
Mantenimiento
Productivo
Total
1,995
5 S
A la fecha
Ingeniería de
Confiabilidad
2. DEFINICIONES DEL MANTENIMIENTO
2.1 Mantenimiento Correctivo (120,000 a.C 1,780)
En épocas antiguas, el Homo Sapiens, solo utilizaba el Mantenimiento
Correctivo en sus utensilios y herramientas, ya que, era hasta que terminaba la
vida útil del producto en que debían reemplazar sus componentes.
Posteriormente hasta 1780 en las fábricas no se tenía un plan de
mantenimiento para realizar cambios para el correcto funcionamiento de las
máquinas, sino que, se aplicaba mantenimiento correctivo a las máquinas y
herramientas, era hasta que las maquinas causaban un paro, que el personal
debía correr para componer la máquina y que la producción no se detuviera tanto
tiempo.
2.2 Mantenimiento Preventivo (1914-1926)
Es aquel destinado a la conservación de equipos (ítems) mediante la
revisión y reparación que garanticen su buen funcionamiento y fiabilidad. El
mantenimiento preventivo se realiza en equipos en condiciones de
funcionamiento, en contraparte al mantenimiento correctivo que repara y pone en
condiciones de funcionamiento aquellos ítems que dejaron de funcionar o se
encuentran dañados. (Villanueva, 2006)
2.3 Mantenimiento Productivo (1927-1949)
Esta etapa es concebida por la necesidad que existía de progresar en
calidad y el desarrollo de técnicas y herramientas para el control y aseguramiento
de la calidad. Es aquí donde se produce un gran desarrollo tecnológico en los
sistemas de producción, impulsado por la necesidad de diseñar equipos que
puedan producir bienes de la calidad exigida por el mercado. Este concepto define
que el objetivo del Mantenimiento no es solo mantener los equipos funcionales,
sino mejorar la calidad mediante modificaciones en el diseño que mejoren la
fiabilidad y la mantenibilidad de los equipos. De esta manera el Mantenimiento
Productivo (PM) conjunta el Mantenimiento Correctivo, Preventivo y la gestión de
la calidad. (Villanueva, 2006)
2.4 Mantenimiento Centrado en Confiabilidad (1950-1959)
Es una técnica para elaborar un plan de mantenimiento en una planta
industrial y que presenta algunas ventajas importantes sobre otras técnicas.
Inicialmente fue desarrollada para el sector de aviación.
RCM se basa en analizar los fallos potenciales que puede tener una
instalación, sus consecuencias y la forma de evitarlos. Desde 1978 el RCM ha
sido usado para diseñar el mantenimiento y la gestión de activos en todo tipo de
actividad industrial. (Garrido, 2010)
2.5 Sistema Computarizado para la Administración del Mantenimiento
(1960-1969)
Un SCAM es un sistema de información adaptado al servicio de
mantenimiento, que ayuda mediante el proceso de recopilación de datos,
pronósticos, planeación, programación y control de actividades de mantenimiento.
Un SCAM ayuda en la toma de decisiones para la mejora de la calidad de
mantenimiento de una empresa por medio de informes eficaces. (Duffua, Raouf,
Dixon, 2007)
2.6 Mantenimiento Productivo Total (1970-1971)
Surge en Japón como un sistema destinado a lograr la eliminación de las
llamadas <Seis Grandes Pérdidas> del proceso productivo y con el objetivo de
facilitar la implantación de la forma de trabajo Just In Time (Justo A Tiempo).
El TPM es una filosofía de mantenimiento cuyo objetivo es eliminar las
perdidas en producción de vidas al estado de los equipos, o en otras palabras,
mantener los equipos en disposición para producir a su capacidad máxima
productos de la calidad esperada, sin paradas no programadas.
El TPM implica cero averías, cero tiempos muertos, cero defectos
achacables a un mal estado de los equipos y sin perdidas de rendimiento o de
capacidad productiva debido a los estados de los equipos. (Garrido, 2010).
2.7 Las 5 s
El objetivo de las 5s es establecer un sistema de trabajo que permita
obtener la organización, el orden, la limpieza de los recursos en cualquier área de
trabajo de la empresa y que el personal de ésta adquiera la disciplina necesaria
para no abandonar dicho sistema. Los cinco pilares de esta filosofía son las
siguientes:
Seiri (Organización): Tener en mi lugar de trabajo solo lo estrictamente
necesario para trabajar cada día sin interrupciones.
Seito (Orden): Significa que todas mis herramientas, materiales,
instrucciones del día, etc.; estén en el lugar y forma más adecuados para hacer mi
trabajo.
Seiso (Limpieza): Significa que todos los lugares e ítems que uso o atiendo
estén limpios y en buenas condiciones de trabajo.
Seiketsu (Preservación): Significa que el estado que he conseguido con la
organización, el orden y la limpieza, aplicada a mi área de trabajo lo resguarde día
con día.
Shitsuke (Disciplina): Significa que debo crear en mi interior el necesario
interés y fuerza de voluntad con el fin de mantener mi curso de acción con las 5s
a pesar de los problemas que se me presenten. (Villanueva, 2006)
2.8 Ingeniería de Confiabilidad (Actualmente)
Para poder hablar de ingeniería de confiabilidad debemos definir lo que el
concepto engloba en cada una de sus palabras, por lo que procederemos a
definirlas para juntar conceptos y construir la definición.
2.8.1 Ingeniería
Hablar de ingeniería, es referirse a aquella disciplina que proporciona
métodos, técnicas y herramientas para dar solución a los problemas reales que se
presentan en la cotidianidad en cualquier tipo de organizaciones. (Garreta, 2003)
2.8.2 Confiabilidad
Confiabilidad es la "capacidad de un ítem de desempeñar una función
requerida, en condiciones establecidas”. Habremos logrado la Confiabilidad
requerida cuando el "ítem" hace lo que queremos que haga.
Al decir "ítem" podemos referirnos a una máquina, a una planta industrial, a
un proceso, a un rodado, a un sistema y también a una persona. La Confiabilidad
impacta directamente sobre los Resultados de la Empresa, debiendo aplicarse no
sólo a máquinas o equipos aislados sino a la totalidad de los procesos que
integran la cadena de valor de la Organización. (Moubray, 1997)
2.8.3 Ingeniería de Confiabilidad
Al hablar de confiabilidad, nos referimos a la probabilidad de que una
maquinaria, producto o proceso funcione adecuadamente, siguiendo sus
especificaciones dentro de un periodo de tiempo establecido, siempre
considerando las condiciones especificadas desde el principio.
La Ingeniería de Confiabilidad se concentra en procesos de eliminación de
fallas a través del uso de diversas herramientas analíticas que permitan mejorar
procesos, actividades, recursos, diseños, etc.
El objetivo primordial es elevar la confiabilidad de los activos aumentando
así también su disponibilidad, siempre y cuando las mejoras se fundamenten con
la rentabilidad del negocio (Ingeniería).
3. Conceptualización de elementos dentro de la Ingeniería de
Confiabilidad
Empezaremos a conceptualizar elementos del tema de Ingeniería de
Confiabilidad para posteriormente desarrollar en el tema. Antes que nada
necesitaremos comprender algunas definiciones basándonos en este concepto de
I.C.: es una rama de la ingeniería que estudia las características físicas y
aleatorias del fenómeno conocido como falla.
3.1 Falla
Es a partir de este concepto que entra la confiabilidad, puesto que ésta se
encarga de detectar las fuentes de falla para establecer controles sobre ella
(Nuñez, 2012). Una definición simple pero clara y concisa sería la siguiente: Falla
es el efecto que se origina cuando un componente, equipo, sistema o proceso deja
de cumplir con la función que se espera que realice. (Virtual)
3.2 Confiabilidad
La confiabilidad de una unidad productiva es la probabilidad o garantía de
que ésta producirá el producto requerido por los clientes. La confiabilidad se
caracteriza por el tiempo promedio entre fallas.
3.3 Mantenibilidad
Es la probabilidad que un equipo que falló pueda ser reparado dentro de un
período dado de tiempo, se caracteriza por el Tiempo Promedio para Reparar
(MTTR, Mean Time To Repair)
3.4 Disponibilidad
La disponibilidad es una función de las dos anteriores, esta se refiere, a
medir con qué frecuencia un equipo fallara y que tanto tiempo tomara para que
este equipo vuelva a sus condiciones normales de operación, en otras palabras,
una medida del grado por el cual un ítem está en un estado operable y confiable.
3.5 Distribución de probabilidad
Son modelos gráficos que relacionan los probables valores que pueden
tomar una variable aleatoria, con la frecuencia de ocurrencia de cada uno de ellos.
Las Distribuciones de Probabilidad se clasifican en dos familias:
Distribuciones Paramétricas (Binomial, Geométrica, Binomial
Negativa, Poisson)
Distribuciones No Paramétricas (t-student, F-Fisher, Kruskal Wallis,
Wilcoxon, Normal, etc.)
3.6 Incertidumbre
Es un nivel de diferencia entre lo que conocemos del proceso y el estado de
certidumbre Total.
3.7 Probabilidad de Falla
Es la posibilidad de que un sistema, componente o proceso falle o deje de
realizar la función necesaria en un momento dado.
3.8 Tiempo Promedio Entre Fallas
Este término se refiere al tiempo promedio de falla y su pronta reparación.
Viene dado por la expresión:
   
4. DIVISIÓN DE LA INGENIERIÍA DE CONFIABILIDAD
INGENIERÍA DE
CONFIABILIDAD
Confiabilidad basada en el
análisis probabilístico del
tiempo para la falla o historial
de fallas
Confiabilidad basada en el
análisis probabilístico del
deterioro o sica de la falla
Ambos enfoques tienen un mismo objetivo común: Caracterizar
probabilísticamente la falla para hacer pronósticos y establecer acciones
proactivas dirigidas a evitar o mitigar su efecto.
La diferencia entre ambos enfoques se relaciona con la forma de analizar la
falla: la primera propone predecirla estudiando la frecuencia histórica de
ocurrencia o tasa de fallas, mientras que la segunda considera que una falla es la
última fase de un proceso de deterioro y se concentra en predecirla a través del
entendimiento de “como ocurre la falla”, es decir, estudiando la “física del proceso
de deterioro. (Virtual)
5. DESARROLLO DE INGENIERÍA DE CONFIABILIDAD
5.1 Diagnóstico
Este proceso nos permite caracterizar el estado actual de los equipos, los
procesos o los sistemas y poder predecir su comportamiento en el futuro por
medio de un análisis integrado del historial de fallas, los datos del deterioro y los
datos técnicos.
5.2 Confiabilidad
La Confiabilidad basada en el análisis probabilístico del tiempo para la
falla o historial de fallas es la rama de la confiabilidad que estudia la variable
aleatoria tiempo para la falla (Virtual). En esta rama de la confiabilidad, el insumo
básico para el análisis son bases de datos donde se almacenen las historias de
fallas de equipos.
La Confiabilidad Basado en el Deterioro o física de la Falla es aquella
que considera que una falla es la última fase del proceso de deterioro y se enfoca
en tratar de entender como ocurre la falla.
Como ya lo hemos mencionado antes la confiabilidad es la probabilidad de
que un componente, equipo o sistema opere sin fallar, en un periodo específico o
tiempo misión.
La confiabilidad puede ser representada en forma simple por la siguiente
ecuación:
   
  
Dónde:
t= Tiempo de la misión (horas, semanas, días, meses, años, etc.
λ= Tasa de Falla
Esta ecuación es válida para tiempos para la falla que siga la
distribución exponencial.
5.2 Mantenibilidad
La Mantenibilidad explica la duración de paros por fallas y paros por
mantenimiento o contabilizar el tiempo que toma (facilidad y velocidad) restituir el
estado del equipo a su condición operativa después de una parada por falla o para
realizar una actividad planificada.
Las características de Mantenibilidad suelen estar determinadas por el
diseño del equipo, el cual 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). Cualitativamente se refiere a la facilidad con que el
equipo se restaura a un estado funcionando.
Cuantitativamente se define como la probabilidad de restaurar la condición
operativa del equipo o tiempo misión. (Virtual)
Se expresa como:
   

Donde µ= Tasa de Reparación.
5.3 Disponibilidad
La disponibilidad es una figura de mérito o indicador que permite el
porcentaje de tiempo total posible de un equipo para cumplir su función.
La disponibilidad de un elemento, un equipo o componente no implica
necesariamente que esté funcionando, sino que se encuentre en condiciones de
funcionar. La disponibilidad es un término probabilístico exclusivo de los “equipos
reparables”.
Para estimar la disponibilidad se requieren analizar estadísticamente los tiempos
operando o uptimes y los fuera de servicio o down-times. (Virtual)
CONCLUSIONES
Podemos concluir que la ingeniería de confiabilidad es una herramienta de
análisis y acción extremadamente útil. Es una herramienta necesaria que debe ser
implementada en todas las organizaciones.
El hecho de dejar de generar ganancias en una organización a causa de
ítems que se encuentran fuera de un plan de mantenimiento productivo total,
puede resultar catastrófico para los índices de producción y productividad. Hemos
estudiado lo importante que es, que las fábricas estén en constante
funcionamiento, y no dejen de producir los bienes con los cuales se mantienen a
flote.
Es mucho más conveniente gastar en realizar un estudio de ingeniería de
confiabilidad, que arriesgarse a que las fallas en los equipos produzcan una avería
grave, y por ende, un paro de producción.
Por esta situación es recomendable para todas las industrias tener acceso a
esta información para poder tomar decisiones en base a las necesidades que se
hayan presentado.
PROPUESTA DE TESIS
Implementación de un plan de ingeniería de confiabilidad a la máquina de
imprenta del periódico Noticias de Peso en la Ciudad de Orizaba.
Objetivo: Realizar un plan de mantenimiento en la imprenta, para evitar el paro de
producción de periódico.
Bibliografía
Duffua, Raouf, Dixon. (2007). Sistemas de Mantenimiento (Planeación y Control). New York:
Limusa Wiley.
Garreta, J. S. (2003). Ingeniería de Proyectos Informáticos: actividades y procedimientos. Francia:
Universitat Jaume.
Garrido, S. G. (2010). La contratación del mantenimiento industrial. Díaz de Santos.
Ingeniería, S. (s.f.). SPM Ingeniería en Mantenimiento. Recuperado el 26 de Febrero de 2015, de
http://spm-ing.com/ingenieria-de-confiabilidad.php
Moubray, J. (1997). Mantenimiento Centrado en Confiabilidad. New York: Industrial Press Inc.
Nuñez, K. I. (29 de Marzo de 2012). GestioPolis. Recuperado el 26 de Febrero de 2015, de
http://www.gestiopolis.com/administracion-estrategia-2/ingenieria-de-confiabilidad.htm
Villanueva, E. D. (2006). Mantenimiento Industrial. Monterrey: CECSA.
Virtual, A. (s.f.). Aprendizaje Virtual Pemex. Recuperado el 26 de Marzo de 2015, de
http://aprendizajevirtual.pemex.com/nuevo/guias_pdf/guia_sco_ingenieria_confiabilidad.
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Cruz Mendoza Israel. (2015, mayo 26). Mantenimiento e ingeniería de confiabilidad. Recuperado de http://www.gestiopolis.com/mantenimiento-e-ingenieria-de-confiabilidad/
Cruz Mendoza, Israel. "Mantenimiento e ingeniería de confiabilidad". GestioPolis. 26 mayo 2015. Web. <http://www.gestiopolis.com/mantenimiento-e-ingenieria-de-confiabilidad/>.
Cruz Mendoza, Israel. "Mantenimiento e ingeniería de confiabilidad". GestioPolis. mayo 26, 2015. Consultado el 6 de Diciembre de 2016. http://www.gestiopolis.com/mantenimiento-e-ingenieria-de-confiabilidad/.
Cruz Mendoza, Israel. Mantenimiento e ingeniería de confiabilidad [en línea]. <http://www.gestiopolis.com/mantenimiento-e-ingenieria-de-confiabilidad/> [Citado el 6 de Diciembre de 2016].
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