Ingeniería de la confiabilidad. Definición y alcances

INTRODUCCIÓN

Cuando se habla de confiabilidad en términos convencionales se hace referencia a un objeto o persona que puede completar sin ningún tipo de inconveniente cualquier tarea encomendada.

Sin embargo al hacer referencia a equipos o sistemas confiables se deben poseer datos concretos que indiquen    que el  equipo resulta  ser funcional  con  base a comparativos monetarios  y sociales, por ejemplo, los elementos que tendrán bajo su responsabilidad  la  vida  de algún  individuo  o  la  posible  afectación  al  medio ambiente deberán poseer sin lugar a duda altos niveles de confiabilidad.

Así que se puede decir que la confiabilidad es la probabilidad de que un objeto o sistema produzca algún error durante un lapso de tiempo establecido (definido como tiempo de misión),   llevando a cabo actividades bajo condiciones esperadas (nivel esperado de rendimiento)

La ingeniería de confiabilidad ha causado gran revuelo debido a que en el pasado eran utilizadas guías de diseño las cuales no poseían indicadores cuantitativos, hoy en  día  las  decisiones  pueden  ser  soportadas  con   base  a  la  ingeniería  de confiabilidad la cual se fundamenta en criterios económicos

INGENIERÍA DE CONFIABILIDAD DEFINICIÓN Y ALCANCES

Al  hablar de un  sistema u  objeto  que realizara determinada actividad, se debe determinar qué tan confiable puede resultar su desempeño, la ingeniería mete las manos  en  este  rubro   debido  a  que el  personal  encargado  de  las  áreas  de mantenimiento  deberán realizar  una proyección  de confiabilidad  de los equipos debido a que cuando un equipo resulte ser poco  confiable la atención, monitoreo, control y mantenimiento deberá ser más frecuente.

• Los estudios más frecuentes que se realizan sobre la confiabilidad son:
• Estimar el tiempo en el cual un equipo puede presentar algún tipo de falla, para así poder realizar un cálculo del tiempo de duración.
• Identificar el tiempo estimado para la sobrevivencia de un elemento puesto en operación.
• Calcular la probabilidad de falla de algún elemento en el futuro.
• Estimar  el  tiempo  de supervivencia  de un  elemento  que ha rebasado el tiempo estimado de funcionamiento.
• Identificar los posibles riesgos de un sistema o mecanismo.
• Establecer  bases, para la  toma de decisiones  sobre el  funcionamiento  o diseño de los sistemas.

RAZONES PARA ESTABLECER PROGRAMAS DE CONFIABILIDAD

La proyección  de los  negocios  estará basada en la capacidad que posean las empresa para controlar la confiabilidad de sus productos

Al realizar productos más complejos es necesario que sean más confiables.

En  un  futuro   próximo  los  mercados  tendrán  una  verdadera  conciencia referente a la confiabilidad de los productos

La confiabilidad sirve como  estrategia de marketing

ESTIMACIÓN DE LA CONFIABILIDAD

La estimación de la confiabilidad de un producto puede recopilar información de las pruebas no destructivas realizadas a los materiales y equipos con anterioridad, así como  del estudio de la degradación de artículos, información como  degeneración, oxidación, fracturas, entre otras que son de vital importancia para una estimación adecuada.

TIEMPO PROMEDIO  DE VIDA

Es necesario estimar el tiempo promedio existente entre cada una de las fallas bajo condiciones específicas, las causas de existencia de fallas de un  equipo que se encuentra  dentro  del  periodo  estimado  de  vida,  dentro de  las  principales  se encuentran: Exceso de esfuerzo ubicado fuera de los parámetros establecidos, oscilaciones aleatorias fuera de parámetros, defectos no detectados por medio de procesos de calidad, errores humanos, manejo inadecuado, abuso de uso, causas inexplicables.

Existen diferentes rubros en el ámbito de la ingeniería de confiabilidad, los cuales se identifican como  confiabilidad de diseño, confiabilidad de los procesos productivos, confiabilidad humana y confiabilidad de equipos

CONFIABILIDAD DE DISEÑO

La confiabilidad de diseño son técnicas y procedimientos empleados en la búsqueda de maximizar los recursos económicos invertidos en un proyecto, como  su nombre lo indica, este tipo de técnicas deberán ser aplicadas durante la fase de diseño de cualquier planta o proyecto para que resulte ser más eficaz y menos costoso.

Tiene como finalidad definir una secuencia de actividades o  metodologías para delimitar todas las actividades que se pondrán en marcha dentro de la instalación.

La finalidad de la confiabilidad de diseño será maximizar el valor de los montos invertidos  a lo  largo  del  ciclo  de vida  del  proyecto, esto se logra  mediante    la utilización del activo (UA).

La deficiencia en las operaciones realizadas, las tareas de mantenimiento y las especificaciones de diseño de una instalación acarrean la perdida de oportunidad de UA, para revertir o evitar esta situación será necesario tener un producto/instalación confiables.

En la etapa de planeación se deberá incluir la confiabilidad de diseño para reducir de manera significativa los costos que representara dicho cambio, en caso de tener que rediseñar la instalación los costos serán sustancialmente incrementados.

Para lograr  un  aumento del  valor  del  dinero  se  deberán tomar en cuenta las experiencias  de diferentes especialistas de los rubros de finanzas, ingeniería y construcción,     se deberá encontrar el  balance  óptimo entre seguridad  y productividad durante todo el ciclo de vida de un proyecto mediante la definición de las diferentes tácticas de riesgo,  algunos aspectos clave identificados son:

Coordinación de personal  y cultura organizacional.

Diseño ( Diseño a bajo costo vs diseño robusto)

Desincorporación de activos.

Tácticas de mantenimiento y operación

Manejo de escasez de recursos

Responsabilidad de seguridad

Manejo de agentes reguladores

La  productividad  y  la  seguridad  en algunas ocasiones  presentan conflictos  de interés debido a que en algunas ocasiones cuando la producción se ve disminuida o interrumpida, posiblemente se tomen decisiones que afectan la seguridad por un tiempo determinado, esto puede ser controlado mediante el mantenimiento preventivo, sin embrago en algunos procesos productivos los programas de mantenimiento son sacrificados en pro del aumento de la producción.

La seguridad  es sumamente importante  en la  etapa de diseño  donde influirán factores como  la política empresarial, el comportamiento del mercado inclusive el presupuesto asignado.

La confiabilidad de diseño se encuentra dividida en visualización, conceptualización y definición, subdividida a su vez en acciones de confiabilidad (definiendo acciones, procedimientos,  participantes  y  responsables)  y  límites  de confiabilidad (sugerencias para facilitar la aplicación de los conceptos de confiabilidad)

Para que la confiabilidad de diseño pueda ser funcional se deben cumplir con  los siguientes requerimientos:

•  Mantener en paralelo el proyecto con el plan de negocios
•  Analizar los riesgo de deviación del plan de negocios
•  Verificar que el personal de mantenimiento y líderes de grupo comprendan la importancia de la aplicación de estos conceptos.
•  Organizar los recursos, para  tenerlos siempre disponibles
•  Proporcionar información completa a los líderes de grupo
•  Integrar las actividades de confiabilidad a las de ingeniería
•  Evitar en manera de lo posible la sustitución de recursos humanos clave.
•  Tener retroalimentación constante acerca de los resultados obtenidos, con la alta gerencia y el equipo de trabajo.

Para realizar el proyecto se deben recopilar los siguientes datos:

•  Diseño del sistema
•  Funciones primarias y maquinaria relacionada
•  Lista de maquinaria disponible y especificaciones técnicas
•  Descripción de los sistemas de control y su filosofía de operación
•  Descripción de las actividades

Las  estrategias  generadas se deben de realizar  cuidando costos, balanceando seguridad y producción.

CONFIABILIDAD DE PROCESOS PRODUCTIVOS

Es una herramienta de control que aplica estrategias y principios convenciones de ingeniería que son aplicados a todo  el ciclo de vida de un producto, el objetivo es contar con  un seguimiento adecuado del proceso realizado, tratando de identificar las fallas  probables  y desarrollar una estrategia  de ataque a las  mismas.  Este proceso es llevado a cabo mediante cuatro factores:

Pérdidas de Rate: Compara la velocidad real de producción con la velocidad teórica de producción.

Paros no  planeados: Paros ocasionados por algún evento inesperado.

Paros Planeados: Paros programados para un fin específico.

Perdidas de calidad: Tiempo de reproceso o desperdicios.

Confiabilidad del proceso = 1 – perdidaderate + parosplaneados + parosnoplaneados + perdidadecalidad CONFIABILIDAD HUMANA

Es la probabilidad de que el capital humano con  el que cuenta la empresa cometa algún tipo de error dentro del proceso de la empresa, este proceso de confiabilidad incluirá conceptos que ayuden a maximizar las habilidades y destrezas del personal.

Las tácticas utilizadas para incrementar el mejoramiento de la confiabilidad humana son: la  gestión  del  conocimiento,  aplicación  de modelos  de competencia,  entre otros.

El análisis de la confiabilidad humana identifica, califica y mide los posibles errores humanos dentro del proyecto, una de las técnicas usadas convencionalmente es la THERP  (Technique for Human Error  Rate Prediction). La cual es una serie de procedimientos que proyecta la frecuencia de los errores humanos, definiedo la degradación de la interacción de las maquinas con el hombre.

Los pasos para la aplicación de la técnica THERP  son:

•  Identificar las fallas del equipo involucrado
• Describir las operaciones que el individuo realiza interactuando con el equipo
• Obtener la probabilidad de la existencia de un error humano
• Analizar los efectos de los errores del personal sobre el equipo
• Proponer sugerencias de mejora para la interacción hombre – maquina

Las estrategias de capacitación  y entrenamiento persiguen la minimización de los errores humanos los cuales son clasificados en:

•  Antropométricos: Asociados con las características físicas del operario y su imposibilidad de acoplarse físicamente a la maquina o equipo.
• Sensoriales:  Capacidad  de percepción del  entrono  por  medio  de  los sentidos
•  Fisiológicos:  Las  tensiones  derivadas  del  clima  organizacional  pueden afectar directamente las capacidades del personal
•  Psicológicos: Aspectos relacionados directamente con  cada individuo que pueda encontrarse afectado, causando daños de manera intencional o no intencional

Algunas estrategias de la confiabilidad humana son:

Gerencia de conocimiento: Manejo de información encaminada a satisfacer las necesidades de la empresa por medio de programas de capacitación   y motivadores para obtener nuevas actitudes por parte del personal y generar nuevo conocimiento en pro de la industria.

Gestión por   competencias:  Impulsa  las  capacidades  de cada individuo, garantiza   la   proyección   de  cada  colaborador   añadiendo   valor   a  la organización, los trabajadores conocen su competencia y los requerimientos motivando al autoaprendizaje.

Equipos naturales de trabajo: Grupo  de personas trabajando juntos por un periodo determinado potenciando las capacidades de cada integrante, los cuales no deben exceder de 10 personas

Gerencia de desempeño: incentivar el aprendizaje de los colaboradores y mejorar las  relaciones  interpersonales,  tratando de reducir  la  resistencia al cambio para obtener el cumplimiento de los objetivos  comunes.

CONFIABILIDAD DE EQUIPOS

El gerente de mantenimiento y el gerente de activos son los encargados de lograr este tipo de confiabilidad, combinan las tácticas de mantenimiento para prevenir el deterioro o falla de algún equipo

Existen  diferentes  herramientas  que  ayudan a  asegurar  la  confiabilidad  esto dependerá del  momento  actual    o  del  periodo  en el  cual  se desarrollaran  las actividades.

Mantenimiento correctivo: Es la intervención que se genera derivado del mal funcionamiento de un equipo, podrá ser algún daño visible o alguna falla detectada por alguna tecnología

Mantenimiento preventivo: Son  actividades programadas para evitar fallas de los equipos, intenta aumentar la disponibilidad de las instalaciones, este mantenimiento se divide en las siguientes partes.

• Mantenimiento rutinario  periódico:  Mantenimiento   basado  en periodos determinados de tiempo o  en unidades, generalmente se reparan o sustituyen  componentes antes de culminar  su vida  útil lo que deriva del incremento de los costos
• Mantenimiento predictivo: Realiza  inspecciones  periódicas  a los equipos para identificar posibles mermas en sus componentes y sustituirlos  de manera adecuada, existen  tres tipos  de seguimiento, los cuales son:
  1. Inspecciones o rondas  de  operación:   Son   inspecciones sensoriales poco invasivas realizadas habitualmente por el operario.
  2. CBM  –  Monitoreo  basado  en  condición: La  finalidad  es mostrar el desgaste de algún componente, generalmente se tiene identificado el tiempo en el cual sufre desgaste una parte del equipo.
  3. RBI – Inspección basada en riesgo: Su meta es identificar la fecha óptima para realizar un  mantenimiento  preventivo,  se realiza durante el periodo en que las características aún son buenas para la operación
•  Mantenimiento   mejorativo  o   rediseño:   Es la modificación de  las condiciones originales del equipo, haciendo más eficiente las características del equipo incrementando la eficiencia de los procedimientos, en su mayoría muchos autores no consideran este rubro como parte del mantenimiento sin embargo algunos percances pueden ser corregidos de manera inmediata.

METODOLOGÍAS PARA MEJORAR EL MANTENIMIENTO TPM- MANTENIMIENTO PRODUCTIVO  TOTAL

El objetivo de esta técnica es alcanzar la meta cero accidentes, cero defectos y cero averías, eliminando los paros realizados por el equipo, promoviendo la intervención de los operarios en la reparación de averías mínimas que puedan ser resueltas mediante la aplicación de sus conocimientos.

Este  programa deberá  moldearse  de  acuerdo a  las  características  de  cada organización, los objetivos de esta técnica son:

• Entrenamiento de personal
• Adecuada utilización de los equipos existentes
• Conservación de los recursos tanto naturales como  energéticos
• Disminución de los tiempos que el equipo se encuentra parado
• Eliminación de perdidas

Antes  de  realizar  la  implementación  de  esta  técnica  se  deberán realizar  las siguientes actividades:

• Estructuras organizacionales
• Administración de los trabajos de mantenimiento
• Administración de inventarios

RCM – REABILITY CENTRED  MAINTENANCE (RCM)

MANTENIMIENTO CENTRADO  EN LA CONFIABILIDAD

Esta técnica   identifica las funciones que se realizan en el proceso,  identificando las  posibles  fallas  y  los  motivos  que las  incentivarían,  las  consecuencias  que derivarían del mal funcionamiento del equipo y las posibles vías de reparación.

Este método se fundamenta en la técnica “Análisis de modos “ y “Efectos de fallas” que identifica los procesos más significativos para la producción los cuales incluyen conceptos de producción, seguridad y compromiso ambiental, una vez identificados, se llevará a cabo el análisis de las fallas potenciales y se establecerá el tipo de mantenimiento que se proporcionará

Esta técnica aprovecha los conocimientos adquiridos por los operarios y el personal directamente relacionado con el equipo por lo que es de suma importancia cuando no existe una base de datos establecida sobre el comportamiento  del  equipo PMO – PREVENTIVE  MAINTENANCE OPTIMIZATION

Esta táctica pretende elevar al máximo los programas de mantenimiento mediante el manejo de las tareas, se integra de la siguiente manera:

Preparar PMO

• Establecer cuáles serán los niveles de exigencia de los equipos con base a la confiabilidad o Identificar jerarquías de prioridad

o    Indicar la disponibilidad requerida de cada equipo

• Realizar la jerarquización de los equipos con base a las necesidades y confiabilidad

Analizar el programa de mantenimiento actual

o    Revisar las actividades que contiene el programa

• Corroborar que todas  las  fallas  que  existieron  en el  pasado son corregidas con las tareas de mantenimiento descritas

Identificar las actividades que no sean consideradas adecuadas

o    Si es necesario eliminar las actividades que no sean imperiosas

Incrementar la eficiencia del resto de las actividades

• Nutrir las tareas que permanecerán en el plan de mantenimiento con información adecuada para obtener un mejor resultado

Cubrir los vacíos de Programa

o    Verificar que cada actividad cubre todas las necesidades

Incluir las recomendaciones de los fabricantes

Modificar las ordenes actuales para hacerlas más eficientes

Poner en marcha los cambios realizados al plan de mantenimiento

Comparar los  resultados  en espera de mejoras,  en caso de no  obtenerlas realizar los ajustes necesarios

AGRADECIMIENTOS

Quiero| agradecer a Dios por  permitirme un  día más de vida, a mi esposo que emprende esta nueva aventura conmigo brindándome siempre su apoyo incondicional,  al  Instituto  Tecnológico  de  Orizaba  por   darme  una  excelente formación académica en nivel licenciatura y ahora abrirme nuevamente las puertas en el área de postgrado, al Concejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACYT) por  ayudarme a cumplir  mis  sueños, al  Dr.  Fernando Aguirre  y Hernández por abrirme  los  ojos  ante un  mundo  lleno  de posibilidades  y  caminos  vagamente explorados.