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Confiabilidad Contratos

MARC

│17 diciembre 2013 │ Presentation Name Business Unit

Reliability Engineer 2

Visión Corporativa Joyglobal

Ser el socio preferido de la industria minera, esforzándonos continuamente para proporcionar productos confiables, innovadores y servicios que reduzcan los costos de nuestros clientes.

Misión Corporativa Joyglobal

Entregar productos, equipos y servicios que constituyan soluciones integrales e innovadores a las necesidades de nuestros clientes; con un personal satisfecho, motivado y capacitado; dentro del más absoluto respeto a las normas de seguridad y protección ambiental, asegurando un retorno atractivo a nuestros accionistas.



Visión de Ingeniería de Confiabilidad

Ser el Recurso Principal en Joyglobal para brindar servicios de ingeniería de confiabilidad de alta calidad. Respaldaremos la estrategia Life Cycle Management de la empresa y Guiaremos a la organización para cumplir o superar las expectativas en continuo aumento del cliente a fin de lograr una mayor Confiabilidad y Mantenibilidad de los productos.

│6 February 2013 │ Presentation Name Business Unit

Modelo de Mantenimiento

4

El modelo de Mantenimiento u.lizado por JoyGlobal se conoce como IPSECA. Consta de 6 pasos que componen un ciclo de mantenimiento que incorpora al mejoramiento con.nuo. Parte clave del ciclo es el proceso de análisis, en el cual nos enfocaremos en esta presentación.


Disponibilidad

Imagen tomada Taller de Meridium Bs. As. 2012


Proceso de Eliminación de Fallas - Confiabilidad


Qué es la Confiabilidad?

§  La confiabilidad es "La probabilidad de que un componente realizará su(s) función(es) prevista(s) durante un intervalo específico bajo condiciones estipuladas sin falla".

§  ¿Qué significa eso? o  "probabilidad – grado de (in)certidumbre o  "función prevista" – objetivo deseado o  "intervalo específico" – en base a tiempo o  "condiciones estipuladas" – ambiente asumido o  "sin falla" – definición de falla especificada

§  "La confiabilidad es la calidad con el transcurso del tiempo".


Definiciones §  Confiabilidad - Expresada como un porcentaje en cierto intervalo de tiempo

o  Representado como R(t) o  p.ej. "La confiabilidad de nuestros dispositivos de almacenamiento de datos es

de 90% a 3400 horas." Significa que el 90% de todos nuestros dispositivos de almacenamiento de datos seguirán funcionando después de 3400 horas, y se expresa como: RDA(3400) = 0.9

§  Falla - "El evento o estado inoperable en el que un elemento o parte de un elemento no funciona o no funcionaría según las especificaciones" o  La definición varía dependiendo del análisis. Se debe tener cuidado al

establecer qué es y qué no es una falla.

§  Riesgo –La combinación de la probabilidad de una falla y su impacto o costo o  Por ejemplo: si la falla del dispositivo de almacenamiento de datos anterior

provoca un costo total de $6000 (tiempo muerto, trabajo, piezas, etc.), el riesgo asociado con esa parte en 3400 horas es (1-0.9)*($6000) = $600.

o  No siempre se determina o define matemáticamente. o  Los riesgos relacionados con la seguridad también se llaman "peligros".


Definiciones §  Modo de falla - "Una forma en que un sistema deja de cumplir su función".

o  Para esta clase, se dice que dos tipos de fallas del mismo componente o sistema tienen diferentes modos de falla si el componente o sistema tiene diferente confiabilidad para cada tipo de falla.

o  Por ejemplo: un transformador podría tener muchos modos de falla diferentes, cada uno con comportamientos de confiabilidad separados: §  Falla debido a la degradación del aislamiento

–  Modo de falla por desgaste, la probabilidad de falla aumenta con el tiempo

§  Falla debida a voltaje excesivo –  Modo de falla aleatorio, depende de factores externos

§  Falla debida a un defecto en un componente eléctrico –  Modo de falla por mortalidad infantil, disminución del riesgo de

falla mientras aumenta el tiempo de operación §  Etc.


Confiabilidad de parte vs confiabilidad de sistema §  Existen dos tipos principales de análisis de confiabilidad:

o  Confiabilidad de partes - La confiabilidad de cualquier componente, subconjunto o conjunto debido a un solo modo de falla.Tenga en cuenta que, para esta definición, una "parte" puede ser un conjunto completo si hay un solo modo de falla dominante.

o  Confiabilidad de sistema - La confiabilidad de cualquier componente, subconjunto o conjunto tomando en cuenta todos los modos de falla. Tenga en cuenta que, para esta definición, un solo componente puede ser un "sistema" si tiene modos de falla múltiples. §  Los sistemas están hechos de partes - lo que convierte en inválidas las

técnicas de confiabilidad de partes para los sistemas en general.


Curva p-f


Definiciones de Datos de Confiabilidad §  ¿Qué datos se usan en un análisis de confiabilidad? §  Tiempo para falla - Medida de uso de un componente o conjunto

o  t o  Horas, días, toneladas, millas, ciclos, etc.

§  Nota: Cuando se analiza la confiabilidad, por lo general no se incluyen las fallas relacionadas con la calidad (recibido con desperfectos)

§  Frecuencia de falla o  El número total de fallas en una población dividido por el total de uso de

esa población §  Por lo general se expresa como fallas por millón de horas §  ASUME QUE LAS FALLAS SON ALEATORIAS - TENGA CUIDADO §  No predice adecuadamente los modos de falla por desgaste o mortalidad

infantil.


Covariantes §  Algunas veces se sabe que ciertos factores afectan la vida útil del

conjunto o el componente o  Cualitativas

§  Mineral extraído §  Mina

o  Cuantitativas §  Máxima temperatura ambiente §  Carga promedio de la pala

o  Éstas se conocen como covariantes (entre otras cosas) §  Se puede eliminar su influencia en los resultados al

–  Filtrar qué datos se usan en el análisis –  Diseño de Experimentos (ANOVA) –  Técnicas estadísticas

§  Técnicas DoE (Diseño de experimentos) y Estadísticas no se cubren en este curso


§  Funciones de distribución o  Función densidad de la probabilidad (pdf) - f(t) o  Función probabilidad acumulativa (cdf) – F(t) o  Función confiabilidad - R(t) o  Función riesgo - h(t)

§  Distribuciones diferentes tienen ecuaciones de función diferentes o  Normal o  Exponencial o  Weibull o  Lognormal

§  14 Ecuaciones distribución

Cómo se realiza un análisis de Confiabilidad?


Funciones comunes densidad de la probabilidad

Fundamentos del Análisis de Confiabilidad 15

17-12-13

Distribución de la probabilidad

Función densidad de la probabilidad, f(t)

Variante, rango, t

Exponencial

(2 parámetros)

Lognormal


Función Riesgo (Tasa de Falla)

)(1)(

)()()(

tFtf

tRtfth

−==


§  Suponiendo que un evento no ha ocurrido antes del tiempo t, la función riesgo es la probabilidad, h(t), de que el evento ocurrirá en el siguiente instante.

§  Esto muestra cómo el riesgo de falla cambia con respecto al tiempo

17-12-13

Puede demostrarse que

Mortalidad infantil (h(t) decreciendo)

Vida útil (h(t) constante)

Desgaste (h(t) en aumento)

Defectos de fabricación

Fallas por esfuerzo externo

Fallas por desgaste

Tiempo

Posible tiempo de fallas por defectos

Inicio del tiempo de desgaste

)(1)(

)()()(

tFtf

tRtfth

−==


§  Esta es la distribución que se más utiliza para la vida útil de las partes o  Hay dos (algunas veces tres) parámetros

§  β es el parámetro de forma §  η es el parámetro de escala

–  también llamado la vida útil característica –  Da el tiempo en el que el 63.2% de una población de partes

habrá fallado.

–  observe que las diapositivas copiadas utilizan θ en lugar de η §  γ es el parámetro de ubicación (si se utiliza)

Distribución Weibull

632.011)(

1)(

1 =−=−=

−=

−⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−

eeF

etFt

β

β

ηη

η

η


17-12-13


§  Esta distribución es muy versátil o  Cuando β = 1, ésta es la distribución exponencial con λ = 1/η o  Cuando β = 3.44, ésta es aproximadamente la distribución normal

§  Esta distribución puede dar buenos resultados con tamaños de muestra muy pequeños, (tan pequeños como 3 o 4 fallas)

§  Existe una técnica gráfica sencilla para graficar los datos y determinar los parámetros

§  El valor de β indica el tipo de modo de falla que se tiene o  Si β < 1, ese modo de falla es un modo de mortalidad infantil o  Si β = 1, es modo de falla de fallas aleatorias puras o  Si β > 1, ese modo de falla es un modo de desgaste

§  Asimismo, η puede indicar información útil o  Si β = 1, η = MTTF (observe que η siempre es la vida útil B63.2)

17-12-13 Fundamentos del Análisis de Confiabilidad

§  18

Ventajas de la distribución Weibull


§  Una gráfica Weibull es una gráfica pseudo-logarítmica de la cdf de una parte.

17-12-13 Fundamentos del Análisis de Confiabilidad

§  19

Gráficas Weibull

•  El eje X es la vida útil de la parte. •  El eje Y es la Inconfiabilidad de la parte, F(t). •  La pendiente de la línea es β.

•  Mientras más horizontal, significa más fallas al principio de la vida útil • Mientras más vertical, significa más fallas al final de la vida útil

•  La línea intersecta 63.2% en η horas. •  La vida útil B10 representa las horas donde la línea intersecta el 10%.

Gráfica Weibull para el Motor K1690

(horas)

Prob

abili

dad

Acu

mul

ativ

a


En qué podemos aplicar el análisis de Weibull? §  La aplicación más común del análisis de Weibull es la

determinación de políticas de mantenimiento. §  Otra aplicación muy importante es el análisis de partes de respaldo

o “spare parts análisis”.

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Optimización del intervalo de reemplazo

35000300002500020000150001000050000

RTF

PCR 20K

PCR 15K

Motor Life

Histogram for different PCR Intervals


§  Si se conocen los parámetros de la distribución Weibull, podemos determinar el intervalo óptimo de reemplazo planeado del componente (PCR) para esa parte.

17-12-13

Efectos de usar un PCR para una parte: •  El MTF disminuye para la parte, puesto que las partes que pudieran haber tenido largas vidas útiles se reemplazan antes

•  Sin embargo, normalmente el costo de reemplazar una parte es más barato cuando se hace durante una parada planificada

•  Por lo tanto, aún si se utilizan más partes, puede ser más barato cambiarlas antes de que fallen si la diferencia entre el costo de reemplazo planificado y no planificado es grande

Histograma para diferentes intervalos de PCR

Vida útil del motor


Requisitos del intervalo óptimo del PCR §  Un PCR no traerá ningún beneficio a menos que se cumplan las

siguientes condiciones: o  β > 1

§  Sólo vale la pena reemplazar una parte si el riesgo de falla se incrementa o  El costo de reemplazar la parte durante una parada planificada es

(significativamente) menor que el costo de reemplazar la parte durante una parada NO planificada

o  El ahorro generalmente proviene de no tener ciertos retrasos logísticos (la parte y el personal están listos y esperando a que se detenga la máquina). Por lo tanto, el mayor componente del ahorro normalmente proviene de tener menor costo de mantenimiento y de oportunidades perdidas debido a una parada mas corta.


17-12-13


Intervalo óptimo del PCR

( )( ) ( )( )( )∫ ∂

−+=

−

−−

tx

tt

xe

eUePtC

0

1)(β

ββ

η

ηη

Fundamentos del Análisis de Confiabilidad

§  Datos necesarios o  Parámetros de la distribución Weibull o  El costo no planificado del reemplazo de una parte, U o  El costo planificado del reemplazo de una parte, P

§  El objetivo es determinar el intervalo de reemplazo, t, con el menor costo por unidad de tiempo, C(t), que se calcula usando la siguiente ecuación:

§  El primer término en el numerador es el costo planificado multiplicado por la fracción que sobrevive hasta el tiempo t.

§  El segundo término en el numerador es el costo no planificado multiplicado por la fracción que falla antes del tiempo t.

§  El denominador es el MTTF de las partes que fallaron únicamente para el tiempo t.



Beneficios del Análisis de Confiabilidad

Existe muchas preguntas que se pueden responder mediante un análisis de confiabilidad, en esta oportunidad nos centraremos en solo 2:

Diseño: ¿Cual es el costo por mantenimiento del ciclo de vida para

una máquina? Servicio: ¿Qué cantidad de repuestos se necesitan tener en stock

de bodega para dar servicio a una flota determinada de equipos durante una cantidad de tiempo determinada (Duración de los Contratos)?



Etapas del Análisis de Partes

Ø  Paso 1: Ingreso de datos al sistema. Ø  Paso 2: Distribución Weibull. Ø  Paso 3: Análisis de partes. Ø  Paso 4: Conclusiones.



Ingreso de datos al sistema.


El primer paso consiste en limpiar, ordenar los datos y categorizar los componentes de acuerdo a: Ø Número de Parte. Ø Número de Serie del Componente y del Equipo del que provienen.(Pala Eléctrica – Cargador Frontal – Perforadora – Camiones)

Los datos a utilizar son todos, tanto los de Cambio Programado como los por Fallas, mas adelante se restringen y censuran de acuerdo a los datos entregados.


Reseña



1.  Ir a la parte superior de la Página Principal y hacer clic en new (nuevo).


2.  Se desplegará un cuadro que dice Select Family con varias opciones; generalmente los análisis se realizan con un componente a lo que uno va a ingresar, generalmente es Part:



3.  Al seleccionar part en Select Family se aparecerá una nueva pantalla con el nombre de Record Manager con 3 viñetas Description, Historical Data y Failure Data; en cada una de ellas debemos poner la información solicitada:



4.  En la primera viñeta de Description, se llenan los siguientes campos.

Número de Parte. Número de Serie del Equipo. Número Serie Correla5vo.(NO) Descripción del Componente. Ubicación Técnica. Sistema. Detalle ubicación específica. Número de Serie del Componente. Fabricante.



5.  En la segunda viñeta de Historical Data, se llenan los siguientes campos.

Fecha de Instalación. Horómetro del Equipo al instalar el Componente. Horómetro del Componente al re5ro.

Si el Componente se ha Reparado, se clickea. Fecha del Úl5mo Cambio. Nombre del Usuario que está Trabajando con la Data. Validación, siempre se debe Clickear.

Es el Horómetro del Componente al momento del Re5ro. Fecha de Validación, Fecha del día en Curso. Nombre del Usuario que está Trabajando con la Data.

Comentarios.



6.  En la segunda viñeta de Failure Data, se llenan los siguientes campos.

Componente Cambiado por Programación/Falla, siempre clickear. Fecha de el Cambio. Horómetro del Equipo al re5rar el Componente.

Si ha Sido Reparado o No. Si el Cambio fue Programado. Si fue Censurado. Si fue Falla, Grado de Pérdida de su Funcionamiento. Causa de la Falla. Efectos de la Falla. Bad Actor que produjo la Falla. Modo de Falla o PCR. Método de Detección Para el Cambio. Tipo de Ac5vidad de Mantenimiento Realizada. Can5dad de Tiempo con el Equipo Fuera de Servicio. Costo Total de la Falla.

Variación del Interés o IPC.




Distribución de Weibull.


1.  Se debe seleccionar Reliability Distribu5on.



2. Clickear New Analysis.



3. Clickear Next.



4. Clickear Query Based; Data will be loaded using an exis5ng Query and Next.



5. En esta pantalla se debe seleccionar Browse y seleccionar la base de datos o query; abajo indica los campos disponibles.



6. En esta pantalla se debe seleccionar Failure data contains 5me to failure.



7. En esta pantalla se debe seleccionar Ihave failures with replacement (as good as new).



8.  En esta pantalla se debe seleccionar: Ø  Asset ID: Part Number. Ø  Time To Failure: Hours at Valida5on. Ø  Time Units: Hours. Y clickear Next.



9. En esta pantalla se debe seleccionar: Down5me Field: En Blanco. Time Units: Hours. Y clikear Finish:



10. El soYware aplica distribución de Weibull, determinando MTBF promedio (TBO), Beta y Eta.



También tenemos la opción de seleccionar los gráficos individuales de: Probability:



Failure Rate:



PDF: FUNCIÓN DISTRIBUCIÓN PROBABILIDAD.



CDF: FUNCIÓN DISTRIBUCIÓN ACUMULATIVA.




Análisis de Partes.



1.  Se debe seleccionar Spare Analisys.



2. Completar los campos correspondientes.



Conclusiones.



1. Spare Level.



2. Down5me.



3. Spare Usage.



4. Sensi5vity.



5. Op5mal Holding.



Ventaja de Meridium.



C

Ahorro de tiempo de un 86%

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