Teoría y modelos de Ingeniería de la Confiabilidad

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INSTITUTO TECNOLÓGICO DE ORIZABA
“60 Años de Excelencia en Educación Tecnológica
06
INSTITUTO TECNOLÓGICO DE ORIZABA
MAESTRÍA EN INGENIERÍA ADMINISTRATIVA
“INGENIERÍA DE CONFIABILIDAD”
PRESENTA:
Juan José Pacheco Tehuintle
PROFESOR:
Dr. Fernando Aguirre Y Hernandez
ORIZABA, VERACRUZ, MÉXICO. 23 OCTUBRE 2017
Maestría en Ingeniería Administrativa.
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MAESTRÍA EN INGENIERÍA
ADMINISTRATIVA.
RESUMEN.
El presente artículo desarrolla la temática de Ingeniería de
confiabilidad a través de un enfoque preventivo más que correctivo.
La confiabilidad aplicada a las industrias es una herramienta de
análisis de fallas en los diversos sistemas que contiene la
organización, así mismo permite corregir y prevenir futuros
incidentes que incluso podrían cobrar vidas humanas. La ingeniería
de confiabilidad no sólo beneficia a la organización o clientes
internos, si no que los clientes externos reciben directa o
indirectamente dichos resultados, hecho que permite la mejora en su
satisfacción y fidelización.
ABSTRACT
The present article develops the theme of reliability engineering
through a preventive rather than a corrective approach. Reliability
applied to industries is a tool to analyze failures in the various
systems contained in the organization; it also allows correcting and
preventing future incidents that could even take human lives.
Reliability engineering not only benefits the organization or internal
customers, but also those external customers directly or indirectly
receive these results, which allows improvement in their satisfaction
and loyalty.
Artículo
Ingeniería de confiabilidad
Juan José Pacheco Tehuintle.
Palabras clave:
Ingeniería de
confiabilidad,
calidad, satisfacción
del cliente,
preventivo.
Maestría en Ingeniería Administrativa.
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Introducción
Los retos globales de competitividad
empresarial, exigen niveles de funcionamiento
organizacional en todos los ámbitos de la
empresa que permitan mantenerla en el lugar
indicado, es decir en el cumplimiento de sus
metas y rentabilidad en sus operaciones.
La competitividad es la destreza que una
empresa tiene para satisfacer, producir y
vender al cliente su producto, adaptándose de
manera sustentable en el tiempo a través de
ventajas competitivas que permitan la
eficiencia, eficacia e innovación diferenciada
que maximice el valor económico de la
empresa reflejado en sus utilidades y eficacia
de gestión, todo ello sin causar perjuicios
medioambientales, sociales, o demeritar la
atención al cliente pues es este, finalmente,
quien al adquirir lo que la organización
produce la mantiene en un constante
intercambio de intereses, principalmente de
carácter lucrativo, como es el fin de las
sociedades.
En este sentido, existen diversidad de
herramientas que contribuyen al
aseguramiento de satisfacción del cliente,
teorías y técnicas, entre ellas está la ingeniería
de confiabilidad, la confiabilidad se entiende
como la probabilidad de que un sistema realice
satisfactoriamente su función específica para
la cual fue diseñado, durante un periodo de
tiempo determinado y bajo un conjunto dado
de condiciones técnicas, operativas, de
seguridad y ambientales previamente
definidas.
La confiabilidad es una función del diseño del
sistema o equipo; del proceso de fabricación,
de la operación y el mantenimiento que se
realice al equipo o sistema; y de otras
consideraciones inherentes al proceso, dicha
temática; ingeniería de confiabilidad será
desarrollada a lo largo de la presente
investigación, al abordar dicha temática, se
enfocará de primera instancia en definirla para
comprender qué es y qué implica, se
desarrollará el tema aportando las
generalidades de su cálculo y finalmente se
tocarán algunos temas relacionados.
Antecedentes
El origen de la confiabilidad procede desde los
70´s, siendo los pioneros para el Depto. de
Defensa de los EU con la temática del
desempeño de las aerolíneas unidas (American
Airlines), en 1980 Moubray implementa el
Mantenimiento Centrado en la Confiabilidad
(RCM) en múltiples industrias alrededor del
mundo y en 1990 aplica los nuevos desarrollos
del RCM2 a la industria de la aviaci6n. La
década de los ochenta y los noventa se
caracterizó por las amplias investigaciones
desarrolladas en ese ámbito.
La primera generación inicia desde la segunda
guerra mundial, época caracterizada por tener
una industria muy artesanal, de poca
mecanización, donde los tiempos muertos no
eran importantes, lo cual significaba que la
prevención a la falla de un equipo y/o sistema
tampoco tenía prioridad para los
administradores de ese momento.
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Los diseños de los equipos eran simples y
normalmente con factores de seguridad altos
(sobredimensionados), y cuando uno de ellos
fallaba se reparaba fácilmente o simplemente
se le reemplazaba por otro nuevo, por esta
razón, no era necesaria la implementación de
un mantenimiento sistemático y sofisticado.
La técnica característica utilizada en
mantenimiento era la de reparar en caso de
avería. Después de la segunda guerra mundial
se incrementó considerablemente la demanda
de bienes y servicios de todo tipo, dando
oportunidad a la introducción de nuevos
desarrollos en ciencia y tecnología en todos
los sectores de la economía, lo que implicó
una mayor mecanización y una menor
utilización de mano de obra en todos los
procesos productivos. Hacia los años 50 el
incremento en la maquinaria diseñada y
construida cada vez más compleja y diversa
hizo que la industria comenzara a depender de
ellas hasta tal punto que los tiempos de paro
debidos a fallas se hicieron tan críticos que
obligó a desarrollar nuevas estrategias para
contrarrestar esta situación, conduciendo a
desarrollar la idea de que las fallas del equipo
podrían evitarse, originando el concepto de
mantenimiento preventivo. A partir de los
os 60 este mantenimiento consistía
principalmente de overhalls (mantenimiento
general completo y detallado) que se
programaban con una frecuencia fija
previamente establecida, que trajo como
consecuencia un incremento considerable en
los costos de mantenimiento en comparación
con otros costos operativos dando origen a una
mayor planeación, programación y control de
los sistemas y técnicas de mantenimiento. La
información inicialmente se llevó en forma
manual, ya que por esta época se estaban
desarrollando los primeros computadores
robustos y de procesamiento lento. Otra
característica de la época fue la cantidad de
lucro cesante acompañado de un fuerte
incremento en el costo del capital lo que
obligó a proyectar nuevas técnicas y
estrategias para maximizar la vida de las
instalaciones y equipos. A mediados de los
años setenta el proceso de industrializaci6n
tuvo un crecimiento tan acelerado que fue
necesario la proyección de nuevas
expectativas fundamentadas en
investigaciones e innovaciones que
posibilitaron desarrollos más avanzados con
grados más elevados de tecnificaci6n, y como
consecuencia una mayor exigencia en la
gerencia de sus procesos. Los años noventa, se
caracterizaban por un aumento considerable en
la mecanización y la automatizaci6n de los
procesos y las maquinas integrados con los
desarrollos en software y hardware; grupos de
trabajo multidisciplinarios; diseños más
seguros y menos nocivos para el medio
ambiente; tecnología más costosa, más
eficiente, más productiva, entre otros aspectos,
que se reflejan en niveles de calidad y alta
competitividad mundial, lo cual exigió de una
mayor confiabilidad y disponibilidad de los
equipos como de las plantas productivas con
un mayor énfasis en los sectores de la salud, el
procesamiento de datos, las comunicaciones y
la administraci6n de edificios.
EI nuevo paradigma a resolver es que "a
mayor nivel de automatización mayor es la
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probabilidad de que las fallas afecten los
estándares de calidad", y como consecuencia
de esto se ha elevado el nivel de conocimiento
y experiencia de los operarios e ingenieros de
las plantas. Las técnicas de mantenimiento
desarrolladas durante esta época se han
enfocado en planes basados en la condición
(predicción del mantenimiento), el análisis de
riesgo, los análisis de los modos y efectos de
las fallas (FMEA), y los proyectos enfocados
en la confiabilidad. Según Reliability Center
& the Woodhouse Partneship LTD, Inc (Sojo,
2003), el último avance en confiabilidad surge
en el siglo XXI, justamente cuando todas las
empresas a nivel global enfrentan un ambiente
altamente competitivo, con un elevado
desarrollo en la tecnología del software y
hardware interconectados en línea con los
equipos y plantas productivas de todo el
mundo, con un alto grado· de automatizaci6n,
autodiagnóstico, con óptimos diseños que
satisfacen los patrones de falla más avanzados.
Estas empresas se encuentran rodeados de
diferentes filosofías productivas de mejora
continua enfocadas a gastar menos dinero
logrando una mayor producción con menos
recursos a costos totales (operación,
mantenimiento, calidad, entre otros) mínimos,
lo que implica mayor rentabilidad, mayor
productividad con optima eficiencia,
efectividad y calidad. Mayor eficiencia global
de las plantas que implica una mayor
confiabilidad, disponibilidad y menores
tiempos de paro improductivos. Optima
mantenibilidad para una mayor vida útil
(mejor desempeño) con la mayor "seguridad
integral' (seguridad humana, ambiental e
industrial) estadísticamente posible.
Básicamente, La ingeniería de confiabilidad
está relacionada con los productos y a menudo
se aplica en el ámbito industrial el propósito
de la ingeniería de confiabilidad es tratar de
eliminar fallas en los productos y generar por
el contrario confianza en la funcionalidad de
los mismos.
La confiabilidad hace a una empresa más
competitiva, existen diferentes niveles de
confianza; un ejemplo de Industria con alta
confiabilidad es la industria japonesa.
Definición
La Confiabilidad de un equipo, sistema,
instalación o producto se define como su
capacidad para funcionar en la forma y el
momento en que se requiere. La Confiabilidad
es un término colectivo utilizado para describir
globalmente la Disponibilidad de un elemento
o activo y sus características operativas:
Fiabilidad, Mantenibilidad y Logística del
Mantenimiento (norma UNE-EN 62347).
De esta forma la Confiabilidad alcanzada
condicionará la rentabilidad del proceso
productivo, debido a su estrecha relación con
ingresos generados, coste de explotación,
ineficiencia operativa y continuidad de
negocio.
La Confiabilidad se consigue mediante la
definición, planificación, implementación y
seguimiento de un conjunto de actividades a lo
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largo de todo el ciclo de vida de un producto
que, estructuradas en procesos, conforman el
correspondiente sistema de gestión de la
Confiabilidad. Por todo ello, la gestión
eficiente de la Confiabilidad se convierte en
una necesidad imperiosa con una complejidad
que requiere disponer de un personal
convenientemente formado y capaz de
implantar métodos y procesos apropiados.
¿Cómo evaluar la confiabilidad?
La confiabilidad inherente de un sistema o
equipo, es la máxima confiabilidad que este
puede alcanzar basado en su diseño y en su
proceso de fabricación. El mantenimiento
puede incrementar la confiabilidad pero no su
confiabilidad inherente.
Independiente del tipo y complejidad del
sistema bajo estudio, se requieren tres pasos
esenciales para la evaluación de la
confiabilidad de un sistema. Primero se debe
construir un modelo para el análisis, después
se debe hacer el análisis del modelo y el
cálculo de los índices apropiados de
confiabilidad, y por último se debe hacer una
evaluación e interpretación de los resultados
analizados.
De manera global, la confiabilidad se utiliza
para medir el desempeño y/o comportamiento
de sistemas, equipos y/o componentes
individuales, con fines de garantizar: la
optimización de los costos de diseño,
mantenimiento, calidad y producción; la
seguridad humana, industrial y ambiental; la
cantidad y consecuencia de las fallas; la
calidad de los productos, entre otros aspectos.
Obtener confiabilidad normal mente significa
economía de dinero y preservaci6n de la
seguridad integral del sistema productivo,
razón que conduce a mantener un "balance
económico" que permita fijar niveles de
confiabilidad óptimos.
Para que una empresa que fabrique productos
confiables es necesario que los trabajadores
estén bien capacitados, además de tener un
ingeniero en confiabilidad que se encarga de
analizar el proceso de producción sin detener
esta ya que la información que necesita la
obtiene de los productos terminados.
La ingeniería de confiabilidad es una
herramienta que hace uso de recursos
estadísticos para establecer modelos de
errores. Una característica propia de la
confiabilidad es que está se maneja de manera
cuantitativa pues utiliza datos numéricos para
generar sus modelos y sus resultados son una
razón de probabilidad.
A partir de las fallas que se puedan encontrar
se procede analizar los procesos del producto.
se puede aplicar ingeniería de confiabilidad a
todo tipo de empresas.
Modelos de confiabilidad
A manera de ejemplo de un producto con
confiabilidad se puede hacer referencia a una
cadena de motor, esta funciona al 99.995%, es
decir que es muy confiable en su desempeño.
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Un modelo de confiabilidad requiere
básicamente de tres parámetros:
Función requerida: esta es una definición
numérica de la expectativa de desempeño de
un producto o equipo. (De lo contrario si
implica o significa una falla)
Condiciones indicadas: esto se refiere a las
especificaciones de uso del producto, de modo
que si se usa de manera inadecuada la
confiabilidad podría variar.
Periodo de tiempo: se refiere a la garantía.
Pruebas de confiabilidad.
De forma general existen dos pruebas para
medir la confiabilidad de un producto estas
son la prueba “High Accelerated Life Test” o
HALT por sus siglas en inglés. Esta prueba se
usa para medir la confiabilidad en productos
de Innovación.
Por otro lado está la prueba Highly
Accelerated Stress Screening o HASS; esta
prueba permite encontrar oportunidades para
mejorar un producto ya existente, son pruebas
fuertes en periodos cortos. un ejemplo del
resultado de pruebas HASS son las
actualizaciones de Windows.
Las pruebas HASS están a cargo del
productor y se basan en la retroalimentación
de los usuarios finales por ejemplo al hacer las
mejoras en la eficiencia del motor de un
automóvil.
Modelos de confiabilidad.
En general existen dos tipos de modelos para
hacer una medición de confiabilidad, estos son
el modelo serie y el modelo en paralelo, estos
últimos generan mayor confiabilidad pero de
igual manera un mayor costo.
Representación gráfica de los tiempos
A continuación se muestra una gráfica que
representa los tiempos en los cuales un
proceso está en servicio, cuando tiene fallas y
el tiempo que está fuera de servicio con sus
respectivas fórmulas para calcular el tiempo
fuera de servicio y el tiempo entre fallas.
Mantenibilidad y confiabilidad.
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Confiabilidad operacional
La Confiabilidad Operacional, es la capacidad
de la empresa, a través de los procesos, las
tecnologías y las personas, para cumplir con su
propósito dentro de los límites del diseño y de
las condiciones operacionales. La
Confiabilidad Operacional considera una serie
de procesos de mejora continua que
incorporan en forma sistemática herramientas
de diagnóstico, metodologías de análisis y
nuevas tecnologías, para optimizar el
proyecto, la gestión, la planeación, la
ejecución y el control, asociados con la
producción, el abastecimiento y el
mantenimiento industrial.
Para la búsqueda de la Confiabilidad
Operacional es necesario actuar de manera
integrada sobre los activos, desde su diseño
hasta su operación, como también sobre
aspectos relacionados con los procesos y las
personas, es así como las componentes que la
conforman y que actúan integradamente son la
Confiabilidad de los procesos.
La Confiabilidad Operacional tiene cinco ejes
que se deben considerar y sobre los cuales se
debe actuar si se desea obtener una instalación
confiable a largo plazo en términos que opere
según lo proyectado.
Estos ejes son: la confiabilidad humana que se
relaciona con el involucramiento, el
compromiso y las competencias que disponen
las personas con las actividades que le
corresponde realizar y la estructura
organizacional para lograrlo;
la mantenibilidad y confiabilidad de los
activos que se vincula con el diseño de los
equipos y su apoyo logístico, para la
disminución del tiempo medio para reparar y
con las estrategias de mantenimiento de los
equipos e las instalaciones y con la efectividad
del mantenimiento, para el aumento de su
tiempo medio entre fallas, respectivamente;
la confiabilidad del proceso que se asocia con
la sintonía que existe entre el proceso y los
procedimientos utilizados para operar las
instalaciones, con los parámetros
operacionales que se deben utilizar, de manera
de respetar las condiciones establecidas;
y por último la confiabilidad de los
suministros que se refiere a la integración
Maestría en Ingeniería Administrativa.
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entre las distintos procesos o unidades
internas, como operación, mantenimiento,
abastecimiento, desarrollo, y los proveedores
de insumos, energía, bienes o servicios de
modo asegurar el suministro en términos de
cantidad, calidad, oportunidad y costo a través
de procesos establecidos que faciliten la
logística de entrada y permitan cuando
corresponda la gestión de terceros, la
administración eficiente de contratos y el
análisis de la oferta. La adecuada gestión y
mantenimiento de los activos, principalmente
en actividades industriales intensivas en el uso
de los equipos, tiene un rol significativo en la
Confiabilidad Operacional. Su efecto sobre la
competitividad, no siempre está asumido al
interior de las empresas debido
fundamentalmente por una cultura
organizacional que aún se caracteriza por
considerar el mantenimiento como una unidad
de costos más que una alternativa para mejorar
los resultados del negocio, como también por
limitar su tarea para la etapa de la operación
sin identificar la importancia que esta función
tiene en el diseño de nuevos proyectos y
equipos para mejorar la seguridad de
funcionamiento con su efecto sobre los costos,
el ambiente y las personas.
Conclusión
La ingeniería de confiabilidad está
determinada por diferentes procesos a lo largo
de la cadena del valor del producto o servicio,
como se presentó anteriormente, por lo tanto,
cada secuencia y recursos son indispensables y
tienen la misma importancia pues si alguno se
viera descuidado traería consecuencias en
efecto dominó, hecho que generaría pérdidas
monetarias, de preferencia del cliente e incluso
humanas al verse involucrada la maquinaria.
Es altamente significativo que los esfuerzos se
hagan preventivamente y en última instancia
correctivamente pues el prevenirlos disminuye
los márgenes de pérdida y por el contrario,
aumenta las posibilidades de actuación en caso
de ser necesario posteriormente, pues se
pueden plantear diversos escenarios. La
ingeniería de confiabilidad debe tomarse como
una forma de ahorrar recursos y prevenir
incidentes, no como un costo, más bien es un
inversión que permite el funcionamiento
óptimo de la empresa a corto y largo plazo.
Propuesta de tésis.
Analisis de confiabilidad del software de
administración de restaurantes Easy
restaurant.
Objetivo: Ofrecer a los dueños de MIPYMES
del giro de servicios de comida un sistema de
administración altamente eficiente y
economico.
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Agradecimientos
Se agradece al Instituto Tecnológico de
Orizaba por brindar los recursos necesarios
para el desarrollo de este artículo, al Dr.
Fernando Aguirre y Hernández por la
asignación del tema y a la Ingeniera Monserrat
Jiménez Hernández por sus valiosos aportes.
Referencias
Acuña A. Jorge (2003). Ingeniería de
confiabilidad. Editorial Tecnológica de
Costa Rica,
UNE-EN 62347:2010. Norma de
directrices para especificaciones de
confiabilidad de sistemas. Fecha
Edición 2010-04-14.
Patrick D. T. OConnor, J. W. (1991).
Ingeniería de Confiabilidad Práctica.
Cuarta edición.
García Monsalve G. (2006).
Introducción a la teoría de la
confiabilidad y su aplicación en el
diseño y mantenimiento de equipos
industriales de un proceso de
renovación. Universidad Nacional de
Colombia.
Moubray, John. Reliability Centered
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Inc., 1997. 423p
Sojo, Luis (2005). "EI mantenimiento
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Bogotá.
Kumar, D. (2006). Reliability and Six
sigma. New York: Springer
Science+Business Media.

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Pacheco Tehuintle Juan José. (2017, noviembre 20). Teoría y modelos de Ingeniería de la Confiabilidad. Recuperado de https://www.gestiopolis.com/teoria-modelos-ingenieria-la-confiabilidad/
Pacheco Tehuintle, Juan José. "Teoría y modelos de Ingeniería de la Confiabilidad". GestioPolis. 20 noviembre 2017. Web. <https://www.gestiopolis.com/teoria-modelos-ingenieria-la-confiabilidad/>.
Pacheco Tehuintle, Juan José. "Teoría y modelos de Ingeniería de la Confiabilidad". GestioPolis. noviembre 20, 2017. Consultado el 18 de Octubre de 2018. https://www.gestiopolis.com/teoria-modelos-ingenieria-la-confiabilidad/.
Pacheco Tehuintle, Juan José. Teoría y modelos de Ingeniería de la Confiabilidad [en línea]. <https://www.gestiopolis.com/teoria-modelos-ingenieria-la-confiabilidad/> [Citado el 18 de Octubre de 2018].
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