fernando vicente análisis de confiabilidad aplicada a ... · 80% de las fallas ocultas requieren...

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Análisis de confiabilidadaplicada a procesosindustriales

Fernando VicenteHéctor KesselEduardo Risso

ABB Full Service®

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08Agenda

� Estadísticas de mantenimiento tradicional

� Problemas del mantenimiento tradicional

� Definición de un sistema basado en confiabilidad

� Beneficios obtenidos al aplicar un sistema basado en confiabilidad en su planta

� Requisitos y motivos para aplicar un sistema basado en confiabilidad

� Definición y parámetros de confiabilidad

� Herramientas utilizadas en confiabilidad

� Ejemplos de análisis de confiabilidad aplicados a procesos

� Resumen y conclusiones

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08Estadísticas de mantenimiento tradicional

…15 años de investigación muestran que:� La mayoría de las fallas (60%)dan aviso antes de su falla

funcional� Aproximadamente el 40% son ocultas� 80% de las fallas ocultas requieren tareas de identificación

de falla� Inspección/testeo, chequeo

� 20% a 35% de las fallas son relativas al monitoreo basado en condición

� 30% a 40% de las fallas son atribuidas al modo de operar equipos

� Mas del 75% de las frecuencias del PM son incorrectas comparadas con el intervalo P-F

� Obtener un correcto intervalo de mantenimiento generalmente reduce entre un 40% a 70% las tareas de mantenimiento

� Mejorar en la confiabilidad puede incrementar la capacidad de equipamientos entre un 35% a 60%

La información arriba mencionada esta basada en RCM II implementation findings– John Moubray, Aladon Ltd.

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� Comentarios típicos relacionados al PM

� “Le entregamos el equipo pero todo lo que hicieron fue cambiar el aceite y el filtro” (Prod)

� “No podemos completar el PM, ellos (Prod) no nos entregan el equipo” (Mant)

� “Nadie revisa nuestras anotaciones en las inspecciones” (mant)

� “El sistema emite PM para equipos que ya no existen”(regularmente)

� “Reemplazamos piezas de los equipos aun estando en muy buenas condiciones” (Mant)

Problemas tradicionales de mantenimiento(1)

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08Problemas tradicionales de mantenimiento(2)

PRODUCCIÓN MANTENIMIENTO

• Tareas de mantenimiento técnicamente inapropiadas para el modo de falla o el contexto operacional del equipamiento

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08

Situaciones que suelen ocurrir…

1. Nos toman por sorpresa los problemas

2. Se tienen problemas reocurrentes

1. Nos toman por sorpresa los problemas

2. Se tienen problemas reocurrentes


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Seis grandes pérdidas que reducen la efectividadde los equipos

� Tiempo de parada� Roturas

� Ajustes, recambio

� Pérdida de velocidad� equipos en reducción de carga

� Reducción de velocidad entre la de diseño y la actual

� Defectos� Defectos en el proceso y re trabajo

� Reducción de manufactura entre el arranque y la producción estable


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08

¿Cómo deberíamos gestionar el mantenimiento de nuestra planta?

¿Estamos manejando un

standard

de performance?

¿Entendemos bien como fallan

Los equipos?

Cual es la politica correcta…

…PM…Operar a la falla

…Reconstruir

…Predictivo

¿Estamos sobre manteniendo a los

equipos

O bajo manteniendo?

¿Que tan bien estamos

Manejando el balance

Entre costos y confiabilidad?

¿Entendemos y manejamos

Los modos de falla de los equipos?

Simple…cuando hay dudas sobre mantenimiento!Simple…cuando hay dudas sobre mantenimiento!

Simple…cuando hay dudas…bajo mantenimiento!Simple…cuando hay dudas…bajo mantenimiento!

¿Hemos identificado los equipos

Con mayor problemas?


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08

detectivo

predictivo

preventivo

Operar a falla

rediseño

Solo el 10 % del PM requiere ser soportado porLas tareas clásicas de mantenimiento (basado en tiempo)

Solo el 15% del PM requiere soporte de tecnologías predictivas

El 75% del programa de mantenimiento requieresoportede un sistema basado en confiabilidad

Pro

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Resumiendo gráficamente los 15 años de investigación

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08Sistema basado en confiabilidad

� Existe una presión competitiva que viene creciendo en los últimos años, gerentes generales admiten que la confiabilidad de sus activos y proceso es crítica para la excelencia operacional

“Para lograr excelencia operacional se requiere de un sistema basado en confiabilidad”“Para lograr excelencia operacional se requiere de un sistema basado en confiabilidadconfiabilidad”

Confiabilidad de equipos

Mantenibilidadde equipos

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Etapas de un sistema basado en confiabilidad

ESTABILIZAR1. Prevenir fallas futuras2. Identificación de malos

actores3. Revisión de plan de

lubricación y contaminación

4. Mantenimiento de precisión

5. Implementación análisis básico de RCA

6. Mejora en la calidad de la fuerza de trabajo

7. Comienzo de implementación de 5S

MEJORA EN PRODUCTIVIDAD DE EQUIPOS

1. Desarrollar clasificación y criticidad de equipos

2. Mejora en el mantenimiento de precisión

3. Detalle más profundo de un plan de lubricación

4. Implementación de sistema RBI,RCM

5. Mejora en el análisis de RCA6. Perfeccionamiento en plan 5S7. Comienzo con los grupos

dinámicos de mejora8. Análisis de ing. De

confiabilidad

1. Aplicación de Lean Six Sigma

2. Implementación TPM

3. Mejora en los grupos dinámicosdetrabajo

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08

� Un sistema basado en confiabilidad reduce los riesgos a los que se expone la organizaciónanalizando a los equipos…

1) Qué puede salir mal…Modo de Falla

2) Manejando Probabilidades y

Consecuencia de falla

Sistema basado en confiabilidad

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08Beneficios de un sistema basado en confiabilidad

� Aumento de lucro a través de:

1. Menos paradas no programadas

2. Menos costos de manutención/operación

3. Menos pérdidas por lucro cesante

4. Menores posibilidades de accidentes

5. Determinación de la política correcta de mantenimiento (tiempo óptimo de reemplazo de piezas)

6. Optimización de inventario en almacén

� Proveer soluciones a las necesidades de la industria como:

1. Identificar malos actores (equipos defectuosos que dan pérdida)

2. Hacer a los equipos más lucrativos

3. Identificar áreas de posibles inversiones (readecuación de equipos, sustitución etc)

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08Requisitos

� Claves para tener éxito en la implementación de un plan basado en confiabilidad :

1.Compromiso desde la gerencia hacia los niveles inferiores de la organización

2. Madurez en la organización para cambios de conceptos técnicos

3.Continuidad

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08Motivación para mejorar la confiabilidad de su planta

� Plantas con confiabilidad elevada reducen los costos generados por falla de equipos

� Las fallas reducen la producción y limitan el beneficio

� Mejorar la confiabilidad de la planta reduciendo costos de no confiabilidad mejora la performance del negocio

“Mejorar en confiabilidad, reducir los costos de no confiabilidad, generar mayores beneficios y obtener más negocios”

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08¿Puede su planta abordar un plan de mejora en confiabilidad?

� ¿Cuál es su costo anual de no confiabilidad?

� ¿Dónde están ocurriendo las perdidas dentro de la planta?

� ¿Sabe usted cuáles son las causas de dichas pérdidas?

� ¿Cuáles son las alternativas para la reducción de costos?

� ¿Tiene usted el gráfico de Pareto de equipos “Top Ten”en términos de dinero?

� ¿Qué ítem específico requiere inmediata corrección?

“El dinero resultante del cálculo en respuesta a dichas preguntas, es la motivación principal para implementar un sistema basado en confiabilidad”

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08Política de confiabilidad

� La mayoría de las compañías tienen una política de seguridad que dice:

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� La mayoría de las compañías tienen una política de calidad que dice:

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� La mayoría de las compañías tienen una política ambiental que dice:

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� ¿Qué dice su política de confiabilidad?...????

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08Confiabilidad

Definiciones:

� La probabilidad de que un dispositivo, sistema o proceso pueda desarrollar su función por un determinado tiempo sin fallar dentro de un contexto operacional

� Para la organización la función principal del análisis de confiabilidad es el control de costos de la NO confiabilidad provenientes de las fallas de equipamientos y procesos, generando pérdidas y menos margen parra los beneficios

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08 Tiempo

Per

form

ance

Comienzo del desarrolloDe la falla

Detección de Falla PotencialEl sistema cumple con los requerimientos

Ventana de oportunidadDe mantenimiento“PF Interval"

Falla Funcional

Pendiente a ser detectada

Pérdida deperformance

¿Qué es una falla?- Curva P-F

“La falla es un proceso, no un evento”“La falla es un proceso, no un evento”

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08Parámetros de confiabilidad

� Las plantas requieren que sus equipos y procesos sean:

1. Confiables Libre de fallas (TMEF, λ)

2. Disponibles Listo para operar (D)

3. Mantenibles Cuan rápido se restaura (TMPR)

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08Herramientas para análisis de confiabilidad

� Gráfico de Pareto

� Análisis estadístico de fallas utilizando distribución Weibull

� Simulación de Montecarlo

� Análisis de diagrama de bloques

� Análisis de árbol de fallas y FMEA

� Análisis de causa raíz (RCFA)

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08Gráfico de Pareto

� El principio de Pareto se basa en la regla simple del 80/20, esta regla dice que el 80% de los problemas son causados por el 20% de los contribuyentes

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200000

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400000

500000

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220-DGTK-01 510-P-01C 050-K-01A 230-DGTK-01 150-P-02A 530-P-01B 210-DGTK-01 530-P-01A 220-K-01 530-P-01C

Cost

o en

Pes

os

Tag

Pareto de costos x equipo (Top 10)

Costo Total

Acumulado

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� La distribución de Weibull es la herramienta principal para el análisis estadístico de falla

� Esta función me permite analizar cómo están fallando los equipos y además predecir fallas futuras

Análisis de Weibull

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−=β

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C(t)= Probabilidad de sobrevivir a un tiempo te=Operador exponencialη= Tiempo característica de falla, similar al TMEF. Se mide en horasβ = Factor de forma , nos dice como está fallando la pieza/equipo

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Vida útil

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DesgasteBeta>1

FallasPrematurasBeta<1

Fallas aleatoriasBeta=1

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−=β

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Análisis de Weibull (cont)

β<1 Desgaste prematuroβ=1 Fallas aleatoriasβ>1 Desgaste creciente

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08Simulación Montecarlo

� Es un método que utiliza números aleatorios y probabilidades para resolver problemas tales como estimación de disponibilidad, TMEF, TMPR, políticas correctas de mantenimiento.

Modelo

1: Crear modelo, y = f(x1, x2, ..., xq)

2: Generar los numeros aleatorios, xi1, xi2, ..., xiq

3: Evaluar el modelo guardar los resultados comoyi

4: Repeat repetir los pasos 2 y 3 para i = 1 a n

5: Analizar los resultados usandohistogramas,resumenes estadisticos,

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08Análisis de diagrama de bloques

� Es un método que permite modelar de manera sencilla, equipos, procesos y plantas completas

RodamientosCr=0,9

Sello MecánicoCs=0,85

EjeCe=0,99

Sistema serie (Modelo=Bomba)C=Cr*Cs*Ce=0,735

Bomba AC1=0,9

Bomba BC2=0,85

Bomba CC3=0,99

Sistema paralelo (Modelo=Unidad)Pf=P1*P2*P3Pf=(1-C1)*(1-C2)*(1-C3)Pf=(1-0,9)*(1-0,85)*(1-0,99)Pf=0,00015Cs=(1-0,00015)*100=99,985%

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08Aplicación de análisis de confiabilidad

� Estas herramientas para el análisis de confiabilidad se utilizan para:

1. Validación de mejoras realizadas

2. Detección de áreas que requieren puntos de mejora

3. Análisis de política óptima de mantenimiento para el modo de falla correspondiente

4. Análisis de piezas de repuestos que se van a requerir para el próximo año

5. Cantidad de fallas esperadas

6. Disponibilidad

7. Confiabilidad

8. Mantenibilidad

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08Ejemplos aplicados en plantas

� Utilización de software RELCODE para validar mejoras�

Comparación de confiabilidades (hasta agosto-08)

0,00%

20,00%

40,00%

60,00%

80,00%

100,00%

120,00%

40 100

300

700

1000

1500

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

Horas de operación

Co

nfi

abili

dad

RTD original

RTD modif icada

45%

26%

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08Ejemplos aplicados en plantas (2)

� Uso de Pareto para determinar del análisis de LCC (ciclo costo de vida) que equipo/sistema requiere estudio. Esta herramienta arroja los primeros indicios de… ¿qué puede estar sucediendo?

H.H

+rep

uest

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Bomba

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� Del gráfico de Pareto, se decide realizar un análisis de confiabilidad de bloques (RBD).“Se cree que existe una condición de funcionamiento diferente a la considerada durante el diseño del sistema”. Modo de falla considerado es la pérdida de fluido por los sellos mecánicos de las bombas

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2/3

Para que el sistema tenga éxito deben funcionar 2 bombas de un total de 3

Bomba C

Bomba B

Bomba A

Ejemplos aplicados en plantas (cont)

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08Ejemplos aplicados en plantas (cont)

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Vida media 7175 hs

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08Ejemplos aplicados en plantas (cont)� Confiabilidad del sistema al cabo de 8760 hs

� El grafico ayuda a visualizar dónde están los malos actores

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Disponibilidad media del sistema75,2%

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Analizando los números obtenidos…

CTND=Costo total de la no disponibilidad

Está claramente definido que el sistema requiere de un aumento de su confiabilidad y disponibilidad, ya que por día se ponen en RIESGO 700.788 dólares/día¿Es aceptable el riesgo para la organización?Si no es aceptable, se justifica un rediseño en el sistema para el aumento de la confiabilidad del mismo

Está claramente definido que el sistema requiere de un aumento de su confiabilidad y disponibilidad, ya que por día se ponen en RIESGO 700.788 dólares/día¿Es aceptable el riesgo para la organización?Si no es aceptable, se justifica un rediseño en el sistema para el aumento de la confiabilidad del mismo


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� Simulación Montecarlo para analizar modelo estocástico de costos por no disponibilidad.

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�� =−= ��

Producción= Distribución triangular, valor mínimo, un máximo y el más probable

Costo= Distribución normal, valor medio (µ) y un desvío estándar (σ)

Distribuciones típicas

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� Los resultados de Simulación Montecarlo del modelo estocástico se analizan con gráficos de histogramas y probabilidades acumuladas

Simulación estadística

IteracionesNº 10000

Min. 143962 US$

Media 533485,0288 US$

Max. 1056908 US$

Mediana 525241 US$

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� Análisis de escenario QUE PASA SI…estiramos el recambio de una pieza de 500 a 4500 horas.

� ¿Cuántos repuestos se requieren para dicha política?

� ¿Cuál es el análisis de costo?

� ¿Qué sucede con válvulas, compresores, bombas,

Rodamientos, intercambiadores, torres etc?

Este análisis muestra la política optima de reemplazo y cuanto puedo ahorrar

El reemplazo optimo es a 4476 horas.

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Ejemplos aplicados en plantas (3)

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� Se detecta en proceso, varias fallas en transmisores de temperatura

� MTBF calculado 61 meses = 5 años

� ¿Qué puede estar sucediendo si en general un TT tiene una vida media de 50-115 años?. Se realizó análisis de falla y se concluyó que los TT tenían falla electrónica de plaqueta


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� Diagrama de bloque de planta/proceso


Área A Área B Área C Resumen

Intervalo de estudio(hrs) 43800 26280 35040 8760 hrs/a

Nro de fallas 1 3 2

TMEF 43800 8760 17520

Tasa de falla 22,8E-06 114,2E-06 57,1E-06++ 194,1E-06 falla/hrs

5153 hrs/falla

1,7 fallas/a

=

Problema de confiabilidad(alta tasa de falla)

TMPR/falla 18

Fallas/a 0,2 1 0,5 =++ 1,7 fallas/a

24 83Tiempo perdido/a

3,6 24 41,5 =++ 69,1 hrs/a

40,6 hrs/falla

Problema de mantenibilidad(tiempo de reparo elevado)

Considerando una pérdida en los beneficios de us$10.000/hr, “scrap”a us$5000/incidente y un costo de mantenimiento de us$5000/hr por falla de equipo

Considerando una pérdida en los beneficios de us$10.000/hr, “scrap”a us$5000/incidente y un costo de mantenimiento de us$5000/hr por falla de equipo

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� El costo de No Confiabilidad:


Área A Área B Área C Resumen

Tiempo perdido/a

Perdida en los beneficios

$36.000 $240.000 $415.000

Scrap $1.000 $2.500

Costo mant $18.000 $207.500 $345.500

$8.500

$691.000

Total $55.000 $365.000 $625.000 $1.045.000

3,6 24 41,5

$5.000

$120.000

$/a

$/a

$/a

$/a

69,1 hrs/a

¿Cuánto debo invertir para solucionar los problemas generados por la no confiabilidad de los equipos?“Una regla simple, no utilice más de lo que indican los números, para poder tener el retorno en un año”

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08

� La planta espera 1,7 fallas/año generando un costo de no confiabilidad de $1.045.000 por año. Se aprecia que el área/proceso “C” genera el mayor problema (60% de las pérdidas totales)


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� ¿Cuál es la probabilidad de operar la planta por 5 años hasta la próxima parada de planta sin fallas?

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08Resumen y Conclusiones

1. Aplicar un sistema basado en confiabilidad maximiza los beneficios a través de la reducción de costos por falla de activos

2. El motivo principal para aplicar un sistema basado en confiabilidad se llama “DINERO”

3. Un sistema basado en confiabilidad optimiza los esfuerzos de mantenimiento y los costos

4. Aplicar un sistema basado en confiabilidad ayuda a determinar la política correcta de mantenimiento y reducir el inventario de almacén

5. Un sistema basado en confiabilidad cuantifica los riesgos en dinero a los que se expone la organización

ABB FULL SERVICE ABB es un excelente aliado para

ayudar a su planta a maximizar la confiabilidad , disponibilidad y los beneficios

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08Mensaje…

“Somos lo que hacemos día a día, de modo que la EXCELENCIA no es un acto sino un hábito”

Aristóteles

fernando vicente análisis de confiabilidad aplicada a ... · 80% de las fallas ocultas requieren...

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