11 Intro

LA INGENIERÍA DE MANTENIMIENTO Modulo IV Estructura, contenido y métodos Introducción Dr. Ing. Rodrigo Pascual J. Departamento de Ing. Mecánica, Universidad de Chile [email_address] www.ing.uchile.cl/~rpascual/

Resumen del módulo

Introducción

Priorización

Asignación de recursos con restricción de presupuesto

Selección de estrategia

Gestión de conocimiento y sistemas de información

Cierre

Una función importante

“ The medical sector can also be captured under the definition of maintenance, when humans are considered to be the systems of interest”

Fuente: Dekker, R., Applications of maintenance optimization models: a review and analysis, Reliability Engineering & System Safety, 51, 229-40, 1996.

El Mercurio 31 de enero de 2007, A12

Fuente: EM, 15/mayo’07

Fuente: EM, 3/enero’07

Fuente: EM, 6/junio’05

1500 MUSD, ~ 2X c/r a 2002

Fuente: EM, 10/dic/06

Fuente: El Mercurio 7 de septiembre de 2007

Impacto de la gestión del mantenimiento

2da guerra mundial

fuerza aérea británica

indicador de gestión: S

aeronaves en misión

n f

disponibles para volar

n a

en mantenimiento

n m

Fuente: Crowther, J.G., Whiddington, R., Science at war, H.M.S.O., Gran Bretaña, 1963. Indicador alternativo? S=fracción de aviones disponibles o en misión

Mantenimiento

por cada unidad de tiempo de vuelo

aviones pasaban dos en mantenimiento,

 = (unidades en mant.)/(unidades en misión) =2

fracción de aviones en misión

Análisis de sensibilidad Fracción de aviones disponibles y en misión Fracción de aviones en misión  = (unidades en mant.)/(unidades en misión) Selección de indicadores crucial

Importancia del mantenimiento Costos

In most mining operations today, maintenance typically accounts for more than 35% of the operating costs . Unnecessary downtime from poor maintenance can add 300% more in lost production costs..

Fuente:Tomlingson P.D., Maintenance: An opportunity for improvement, Mining Engineering, 13–19, Feb. 2001.

In refineries... it is not uncommon that the maintenance and operations departments are the largest and that each comprises about 30% of total manpower .

Fuente:Dekker, R., Applications of maintenance optimization models: a review and analysis, Reliability Engineering & System Safety, 51, 229-40, 1996.

Complejidad creciente de sistemas

… estimated cost of maintenance for a selected group of companies increased from $200 billion in 1979 to $600 billion in 1989…

Fuente:B.S. Blanchard, An enhanced approach for implementing total productive maintenance in the manufacturing environment, Journal of Quality in Maintenance Engineering, 3(2) , 69-80, 1997.

Ejemplos?

Costos Componentes del costo global de mantenimiento

Costo de oportunidad

Costo de almacenamiento

Sobre-inversiones mantenimiento

Costos directos

Fuente: AFNOR, Recueil des normes franaise X 06, X 50, X 60, AFNOR. Varios, Pratique de la Maintenance Industrielle. Dunod ed., 1998.

Ejemplos de indicadores clave Key Performance Indicators (KPI)

En organizaciones

Orientadas al lucro

Costo global

Orientadas al servicio

Horizonte estratégico

Disponibilidad

Horizonte táctico

Confiabilidad de misión

Ok: Que medir? Ahora, como actuar?

Estrategias por equipo Mantenimiento oportunista

M. Preventivo: centrado en el tiempo/uso

M. Predictivo :centrado en la condición;

M. Proactivo: para evitar aparición o recurrencia;

M. Correctivo: tras fallas

M. oportunista

Ejemplos? Mantenimiento Mantenimiento Post -falla Mantenimiento Pre -falla Mantenimiento Preventivo Mantenimiento Predictivo Mantenimiento Proactivo Mantenimiento Correctivo Mantenimiento Proactivo

Esquema general

Novak, J.D., Gowin, D.B., Learning how to learn, Cambridge University Press, 1984.

Balance de estrategias Criterio costo global 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 0 5 10 15 20 25 Costos Nivel de mantenimiento preventivo Costo global C. falla C. interv.

Disponibilidad Objetivo estratégico Disponibilidad No disponibilidad M. correctivo No disponibilidad M. preventivo 0.2 0.4 0.6 0.8 1 Nivel de mantenimiento preventivo 0 0 1 Disponibilidad 0,8 0,6 0,4 0,2

Disponibilidad objetivo vs Presupuesto objetivo 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 0 1 Disponibilidad Nivel de mantenimiento preventivo Disponibilidad objetivo Costos de Intervención M. preventivo 0,8 0,6 0,4 0,2 Presupuesto objetivo Ok, objetivos y modelos Qué estrategias generales hay disponibles?

Estrategias generales

Mantenimiento

Centrado en la confiabilidad

Productivo Total

Centrado en el negocio

Centrado en el costo de ciclo de vida

Mantenimiento centrado en la confiabilidad (RCM)

Origen: 60’s

Industrias

Aeronáutica

Nuclear

Definición

” estrategia de mantenimiento global de un sistema

usando métodos de análisis estructurados

que permiten asegurar la confiabilidad del sistema”.

Fuente:

Nowlan & Heap, Reliability Centered Maintenance, United Airlines, 1978.

Moubray, J., Reliability-Centered Maintenance, 2nd ed., Butterworth-Heinemann, 1997.

Objetivos y criterios

Objetivos

Definir mantenimiento programado

que maximice la performance del sistema

Criterios

seguridad

disponibilidad

costos directos de mantenimiento

calidad de la producción

Características

Progresivo

varias etapas

Por subsistema

E structurado

Metodologías

D inámi co

Feedback en el tiempo

4 etapas

Estudio del conjunto de equipos

Análisis de fallas

Análisis funcional

Análisis de modos de falla

Definición plan

Afinamiento

FMECA US MIL-STD-1629 , Procedures for Performing a Failure Mode, Effects and Criticality Analysis

Otros similares

HAZOP

HAZards and OPerability Analysis

Incluye análisis de operación

Snapshot

Similar a FMECA

Árbol de falla

Ver apuntes www.ing.uchile.cl/~rpascual/

Elaboración del plan

árboles de decisión/modelos de optimización

creación del plan

programación

Mantenimiento P roductivo T otal (TPM)

Origen

Japan Institute of Plant Maintenance , 70’s

S. Nakajima

C aracterísticas

Sistema de m antenimiento p rogramado

Involucrados

todos

Maximización de la efectividad del equipo (OEE)

d i sponibilidad (A)

eficiencia de operación (PE)

tasa de calidad (RQ)

OEE = A * PE * RQ

OEE: Overall Equipment Effectiveness

Medios empleados

Incluir operadores en mantenimiento

apoyo de mantenedores

U so balanceado e intensivo de

Mantenimiento preventivo y centrado en la condición

Mejorar la mantenibilidad de equipos

Círculos de calidad

Logros

operador responsable

realiz a tareas de mantención básicas

grupos de trabajo

sugerir mejoras

visión común sistémica

Seis Grandes Pérdidas

Disponibilidad

Fallas del equipo

Puesta a punto y ajustes de las máquinas

Curvas de aprendizaje

Otros tiempos muertos

Eficiencia operativa

Velocidad de operación reducida

Calidad

Defectos en el proceso

Mantenimiento centrado en el negocio

Kelly (1997)

Business centered maintenance (BCM)

Alinear objetivos de mantenimiento con objetivos corporativos

Requiere coordinación entre funciones

Orientado a organizaciones orientadas al lucro

Influencia del mercado en la estrategia de mantenimiento Adaptado a.p.d.: Fuente: Kelly, A., Maintenance Strategy, Butterworth Heinemann, 1997. Proceso de Diseño estratégico Función mantenimiento Sistemas de documentación Sistemas de control de mantenimiento Estructura administrativa Sistema de planificación de trabajos Estructura de recursos Carga de mantenimiento Plan estratégico de mantenimiento Objetivo mantenimiento Objetivo corporativo Objetivo de producción Requerimientos de ventas Requerimientos de producción Layout planta Sindicatos Disponibilidad de contratistas Plan de adquisición de equipos Características de falla Estimación de presupuesto

Fuente: El Mercurio, 29 de mayo de 2007 ..huelga..menores ingresos por US$ 300 millones…

Contratistas: megasindicato Fuente: El Mercurio, 29 de mayo de 2007

Ejemplo: planta de envasado Layout de la planta Oficinas Bodega Materias primas Taller de mantenimiento de turno Bodega repuestos Mezclado Procesamiento Materia prima Taller de mantenimiento mayor Bodega de producto y despacho Enlatado Calentamiento Etiquetado Empaquetado Pallets A B C D

Flujo del proceso 50 semanas/año 5 días/semana 3 turnos/día Área A Área B Área C Bodega Materia prima Procesamiento Materia prima Mezclado Bodega producto E n l a t a d o E m p a q u e t a d o P a l l e t E t i q u e t a d o H y d r o s LINEA A LINEA B LINEA C LINEA D

Filosofía de mantenimiento

Capacidad 100 % 20 % 10 % Lun - Vie Fin de semana Parada de verano Subcontratado Capacidad interna en fin de semana Capacidad turno C a p a c i d a d d e i n t e r v e n c i ó n

Estructura de recursos Lunes a viernes

Adaptada a carga correctiva 24/24

Énfasis

Respuesta rápida

Conocimiento de la planta vía especialización

Trabajo por turnos

Trabajo en equipo con producción

Capacidad adecuada para trabajos correctivos

Carga de trabajo suavizada con inspecciones e intervenciones planificadas sin costo de falla

AREA A AREA B AREA C Bodega Producto final Bodega repuestos Pañol Bodega Materia prima Primer nivel de mantenimiento ( cada turno ) Segundo nivel de mantenimiento 3 Mecánicos 3 Mecánicos 2 Mecánicos Supervisor turno 2 Mecánicos 2 Instaladores 2 Eléctricos Taller 2 caldereros 2 Mecánicos 2 Lubricadores ( 4 Aprendices ) 10 Eléctricos 4 Instrumentistas ( 7 Aprendices ) Sobrecargas Durante el día Apoyo a todas las áreas Apoyo a todas las áreas Taller diurno

Estructura de recursos Fin de semana y parada anual AREA A AREA B AREA C ( Procesamiento Materia prima ) ( Mezclado ) Bodega Producto final ( Enlatado - Pallet ) Mano de obra interna ( 2 grupos / fin de semana ) Mantenimiento planificado Soporte a toda la planta Mano de obra contratada según se requiera Apoyo taller Bodega repuestos Pañol Bodega Materia prima

Enfoques LCC Costo de ciclo de vida

B. Blanchard, Systems Engineering

Standard BS3811, Terotechnology

Reconoce interacción entre la conceptualización y el diseño con la fase de operación (y mantenimiento) del sistema

Conceptualización Diseño Implementación Operación & mantenimiento

Ventajas Adaptado a.pd.: G.Waeyenbergh, L. Pintelon, A framework for maintenance concept development Int. J. Production Economics 77 (2002) 299–313 Envuelve a operadores Envuelve a operadores y mantenedores Se enfoca en indicador integrado OEE (disponibilidad, productividad, calidad) Integración entre etapas y funciones Incremento en preocupación por la seguridad y el ambiente Incremento en producción Aplicación correcta trae considerables beneficios en la mayoría de los casos Reducción costos directos Se enfoca en incrementar margen económico Racionalización Reducción en la integral de costos en el ciclo de vida Incremento en calidad (vinculado a TQM) Integra auditorias a los procesos Reducción costos directos Mejora en la operabilidad (enfoque al sistema y el ciclo de vida) Incremento en productividad Exactitud Trazabilidad Ventajas LCC TPM BCM RCM

Desventajas No contempla mecanismos para mejorar la estrategia (paquete cerrado) No reconoce completamente que el mantenimiento es también un problema económico Menos estructurado (conjunto de procedimientos en vez de un método standard) No toma en cuenta variables económicas Se enfoca en confiabilidad, disponibilidad y mantenibilidad no son centrales Implementación difícil, los costos en el ciclo de vida son muy inciertos y difíciles de predecir No propone reglas de decisión para métodos básicos de mantenimiento Requerimientos masivos de data de otras funciones (planes de producción, estrategia corporativa,…) Requerimientos masivos de data Más bien un marco filosófico teórico No es realmente una estrategia para el mantenimiento (mas bien Total Productive Management) Complejidad Complejidad LCC TPM BCM RCM

Priorización

Análisis de Pareto o ABC

zona A

20% de fallas

80% de costos;

zona B

30% de fallas

15% de costos

zona C

50% de fallas.

5% de costos

A

Variable de análisis

Podemos ordenar

solo por horas de parada

Solo por numero de fallas

Por el costo global

Priorizar por maquinas que causen más horas de parada con muy pocas fallas

Pareto: un solo criterio

Deficiencias de Pareto

Criterios posibles

costo directos, disponibilidad, tasa de fallas, MTTR

Si disponibilidad

Frecuencia? duración?

Gran cantidad de información en historiales

Pareto solo para equipos supercríticos

Difícil

análisis de tendencia

fracción de tiempo detenido para intervención i (D i ) tiempo MTTR i MTBF i =1/  i Interv. i Interv. j Ambos D i =frecuencia ·duración

Diagrama  -T iempo F uera S ervicio Mantenibilidad Confiabilidad Disponibilidad Knights, P.F., Downtime Priorities, Jack-knife Diagrams, and the Business Cycle, Maintenance Journal, 17(2), 14-21, Melbourne, Australia, 2004. TFS Frecuencia

Análisis de tendencias

Ejemplo  D i (min/mes)

. /datos/knights04- datos.xls

Diagrama  -TFS escalas lineales

Diagrama  -TFS escalas logarítmicas

Confiabilidad

Disponibilidad

Mantenibilidad

Ejercicio: Pala Adaptado de: D.J. Edwards, S. Yisa, Modelling the magnitude of plant downtime: a tool for improving plant operations management, Engineering, Construction and Architectural Management 2001 8 3, 225-232 . /datos/edwards01bmod- datos.xls Registro de fallas de un año

Diagrama  -TFS

Asignación de recursos para overhaul de flotas con restricción presupuestaria Fuente: R. Pascual, El Arte de Mantener, U. de Chile, 2007.

Contexto

Horizonte de tiempo

varios años

Presupuestos

Conocidos …y limitados

Flota

Varias subflotas

Varias zonas/talleres

Programas de adquisiciones y retiros

Mantenimiento programado

Tasa de arribos conocida

Disponibilidad

Se tienen varios tipos de equipo

Para cada tipo de equipo

Se requiere un nro. mínimo disponible

Por zona

Por año

Capacidad disuasiva

Cada tipo de equipo (subflota)

Aporta un valor unitario distinto al poder disuasivo

Depende de:

Poder de fuego

Blindaje

Movilidad

Sinergia

Objetivos

Maximizar

Capacidad disuasiva

Minimizar

costos

Restricciones

Presupuesto

Disponibilidad

Taller

Estudio de caso Ejercito de Chile

3 flotas

Leopard, Unimog, Camiones

4 zonas/talleres

Análisis a posteriori

Comparemos con “hecho a mano”

Datos Equipos Periodos Disponibilidad mínima (%) Equipos Periodos Requerimientos planificados (u/año) Equipos Periodos Costos de overhaul (um/u)

Resultados Plan con recursos asignados Max C apacidad D isuasiva (u/año)

Resultados Capacidad disuasiva y costo

Ingeniería de confiabilidad Selección de estrategia

Etapas en la vida de un sistema

infancia

madurez

vejez

0 0 tiempo  ( t) fallas/ut ut:unidad de tiempo

Distribución Weibull

en estudios de confiabilidad

sistemas mecánicos

Ventaja s

muy fl exible,

adaptable a una variedad de observaciones experimentales.

Selección de estrategia M. preventivo vs correctivo

 = 1 . 67

 =43 semanas

Cf=$60 M/trabajo

Ci=$30 M/trabajo

x Ts*=39 semanas Ahorro costos: 6% Intervalo de reemplazo Razón de costos

Sistemas de información y gestión de activos físicos

Datos, información, conocimiento Eventos Agente Data Información Filtros conceptuales y de percepción Propiedad de las cosas Data que activa al agente Propiedad del agente Conocimiento Directamente observable Se puede inferida a partir de las acciones del agente Directamente observable Adaptado de: Boisot, M., Knowledge assets, Oxford University Press, 1999.

Aplicado al mantenimiento Eventos fallas, datos de Condición, … Agente Tomadores de decisiones Data Información Filtros conceptuales y de percepción Conocimiento Sistema de Información Educación Toma de decisiones objetiva y en base a evidencia Unidades de ing. de Mantenimiento Sistema de monitoreo Sistema de Información

Conocimiento

... knowledge has increasingly come to be recognized as a primary source of wealth . The evidence has become overwhelming that economies that are poor in natural resources but skilled in the production and exploitation of knowledge generally outperform economies that have abundant natural resources but are lacking in such skills. ... knowledge minimizes an organism’s consumption of energy, space, and time for a given amount of effort.

Fuente: Boisot, M., Knowledge assets, Oxford University Press, 1999.

En breve: Disponer de data, Poder convertirla en información, que derive en acciones juiciosas (conocimiento) Ok, como aplicar esto en mantenimiento?

Conocimiento

Actuar es fácil, pensar es difícil; actuar según se piensa es aun más difícil. No basta saber, se debe también aplicar . No es suficiente querer, se debe también hacer.

Johann Wolfgang von Goethe

Ubicuidad de la información Gestión de conocimiento

...the information stored on RCM worksheets reduces the effects of staff turnover with its attendant loss of experience and expertise .

Fuente:Moubray, J., Reliability-Centered Maintenance, 2nd ed., Butterworth-Heinemann, 1997 .

Clave: El análisis y registro de información reduce el efecto de la rotación de personal y la consecuente perdida de experiencia y expertise.

Datos ≠ conocimiento

... developing CMMS in several automotive industries has shown that managers rely on such systems for data collection and data analysis, but seldom for decision analysis...

Fuente: A.W. Labib., World-class maintenance using a computerised maintenance management system, Journal of Quality in Maintenance Engineering, 4(1), 66-75, 1998.

Clave: El conocimiento es propiedad de los agentes, puede existir si dispone de los filtros para convertirlos en información: EDUCACION

Digitalización no implica confiabilidad, Necesidad de sistema integrado de información

… .the proliferation of user-developed spreadsheets and databases inevitably leads to multiple versions of key indicators within an organization. Furthermore, research has shown that between 20% and 40% of spreadsheets contain errors ; the more spreadsheets floating around a company, therefore, the more fecund the breeding ground for mistakes. Analytics competitors, by contrast, field centralized groups to ensure that critical data and other resources are well managed and that different parts of the organization can share data easily , without the impediments of inconsistent formats, definitions, and standards.

Fuente: T.H. Davenport, Competing on Analytics, Harvard Business Review, 99-107, January, 2006.

Aprendizaje activo

Pirámide de Bales, Retención Bales, E. (1996) Corporate Universities Versus Traditional Universities. Keynote Address at the Conference on innovative practices in Business Education . Orlando, Florida. , December 4-7.

Taxonomia de Bloom Objetivos cognitivos

Evaluación

Síntesis

Análisis

Aplicación

Comprensión

Conocimiento

Cambios/mejoras dinámicos en técnicas y modelos para toma de decisiones

Conocimiento parcial y particularidad de cada situación real

Gestión de activos

Muchos modelos**

Democracia: se espera que cada individuo tome decisiones juiciosamente

*Bloom, B.S. (Ed.) (1956) Taxonomy of educational objectives: The classification of educational goals: Handbook I, cognitive domain. New York ; Toronto: Longmans, Green. **Scarf, P.A., On the application of mathematical models in maintenance, European Journal of Operational Research, 99, 493-506, 1997.

Proyecciones, Objetivos en dominio afectivo Conocimiento Evaluación Caracterización Por valores Organización de Por valores Valorización Responder Recibir Sintesis Análisis Aplicación Capacidad de realizar acciones cuando se solicitan Capacidad de realizar acciones espontaneamente cuando corresponde

Autoaprendizaje

Aprendizaje autonomo y continuo

Comprensión Krathwohl, D.R., Bloom, B.S., and Masia, B.B., (1964). Taxonomy of Educational Objectives: The classification of Educational Goals. Handbook II: Afective Domain. New York: David McKay.

Tipos de aprendizaje por estrategia, Novak’88 Tipo de Aprendizaje Criterio cognitivo memorístico significativo receptivo Por descubrimiento dirigido Por descubrimiento autónomo Tablas de multiplicar Clases magistrales Clarificación de relaciones entre conceptos Aplicación de fórmulas para resolver problemas Soluciones de Puzzles por ensayo y error Trabajo en el laboratorio Producción intelectual rutinaria Investigación científica Nueva música Nueva arquitectura curso

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