DIVISIÓN DE ESTUDIOS DE POSGRADO

M.C. INGENIERÍA ADMINISTRATIVA.

FUNDAMENTOS DE INGENIERÍA ADMINISTRATIVA.

FERNANDO AGUIRRE Y HERNÁNDEZ.

PRESENTA:

CRUZ ALBERTO OSORIO CORTÉS

INGENIERÍA DE CONFIABILIDAD

12 DE MARZO DE 2013

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ContenidoINGENIERÍA DE CONFIABILIDAD.........................................................................................................3

INTRODUCCION..............................................................................................................................3

ANTECEDENTES (Gestiopolis).............................................................................................................4

DEFINICIONES.....................................................................................................................................5

CONFIABILIDAD..............................................................................................................................5

BENEFICIOS Y OBJETIVOS (imrconsulting, 2013)..............................................................................10

Objetivos:....................................................................................................................................10

Beneficios:..................................................................................................................................10

DESARROLLO DE LA METODOLOGIA................................................................................................11

Características de de los datos de confiabilidad. (Yañez, 2003)........................................11

Modelos de confiabilidad..........................................................................................................12

Modelo basado en la física de fallas.........................................................................................12

Ensayos acelerados..................................................................................................................13

Ingeniería de confiabilidad de software.............................................................................14

Fuentes de información...................................................................................................................17

3

INGENIERÍA DE CONFIABILIDAD

INTRODUCCION.

Una de las preocupaciones de los empresarios es buscar la disminución de fallas

de operación, como una manera de reducir costos.

Entonces una de las alternativas de solución de fallas, es hacer prácticas,

analizando detenidamente las fallas que se presentan y tomando nota de las

probabilidades de las mismas.

Una gran cantidad de problemas de producción pueden ser prevenidos si

hacemos uso de las técnicas de confiabilidad, de esta forma, responderemos a las

exigencias de nuestros clientes en cuanto a calidad del producto1 y durabilidad del

mismo.

En las siguientes hojas, trataremos de desarrollar el concepto de Ingeniería de

Confiabilidad, de tal forma que pueda ser entendido por cualquier persona que

desee consultarlo, y pueda mediante este texto, entender el concepto.

1 En este contexto, nos referiremos a producto, como todo aquello que es manufacturado y que satisface una necesidad específica del cliente.

4ANTECEDENTES (Gestiopolis)

Inmediatamente después de la segunda guerra mundial, la presencia y el empleo

de la confiabilidad se intensificó, principalmente entre los años de 1940 y 1950;

pero la temática de confiabilidad comenzó durante la guerra mundial, ya que se

hacía uso de la confiabilidad para realizar los cálculos de los recursos necesarios

para el mantenimiento de los equipos la cual se aplicaba para calcular el total de

repuestos que se necesitaban para mantener equipos electrónicos, armamentos,

instrumentos eléctricos y mecánicos relación a su tiempo de vida2 (duración de los

mismos).

Años después, específicamente por los años 50´s, con la necesidad de realizar de

cálculos en cuanto a movimiento del viaje espacial y la utilización de satélites entre

otros más, se incrementó la necesidad de desarrollar e implementar la

confiabilidad. En la década de los 70´s aconteció la crisis del petróleo, fue durante

esta época el mundo se estremeció y es cuando los japoneses comienzan a

adoptar e implementar, generalizadamente, cuestiones de calidad y confiabilidad

que la aplicaban en las empresas para sus productos, procesos y servicios.

Actualmente, las organizaciones se encuentran inmersas en mercados altamente

globalizados y por lo tanto competitivos, en los cuales ya no se toma a la

confiabilidad como una innovación, sino que se implementa como una necesidad

de aplicación, que debe tener la organización para permanecer en el mercado

competitivo.

2 Se refiere al tiempo que tarde un equipo en presentar fallas.

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DEFINICIONES

CONFIABILIDAD

Es la probabilidad de que una unidad de producto se desempeñe

satisfactoriamente cumpliendo con su función durante un periodo de tiempo

diseñado y bajo condiciones previamente especificadas. (ACUÑA, 2003)

De la definición es necesario resaltar:

Probabilidad: Es el resultado numérico de un evento del cual se conocen las

causas que lo originaron o no, y que su valor se encuentra entre cero y uno.

Periodo de diseñado: El funcionamiento de un producto es aquel que se alcanza

cuando el cliente se considera satisfecho.

Condiciones previamente especificadas: Se refiere a las condiciones

ambientales que impactan al producto y que se especifican en las condiciones de

uso.

Diferencias entre confiabilidad y confianza

La primera se refiere a un valor numérico de un producto en

funcionamiento.

La segunda tiene que ver, con el valor que tienen los parámetros que

evalúan las características de calidad.

De igual forma, se hace importante mencionar diversos conceptos que son

necesarios para la total comprensión de la Ingeniería de Confiabilidad.

6Control de calidad del proceso:

Se define como el proceso de control de las características de calidad de

productos manufacturados y materias primas a fin de prevenir defectos o

inconsistencias que no permitan llenar las expectativas del cliente.

Ingeniería concurrente:

Conjunto de actividades que un equipo multidisciplinario de trabajo efectúa a fin

de prevenir defectos y fallas por medio de un diseño simultaneo del producto y del

proceso que lo fabricará.

7Despliegue de la función de calidad (QFD):

Es un proceso de planeamiento de producto y procesos que inicia con un estudio

detallado de las necesidades o requerimientos del cliente (atributos del cliente)

colocando la información obtenida en un conjunto de matrices que transforman

esos requerimientos del cliente en planes y programas de producción.

Falla:

Es un evento que ocurre sobre un producto o proceso que hace que este salga

abrupta o paulatinamente de servicio, provocando toda clase acciones

improductivas que se reflejan en el costo y en el comportamiento productivo de los

sistemas.

Razón de falla o daño.

Estos se miden con el cambio ya sea de unidades dañadas que han fallado o de

unidades falladas que no lo han hecho en un periodo de tiempo, su función se

denota por l(t).

Es la razón de cambio del número de unidades que han fallado en las pruebas de

laboratorio, entre el número de unidades que no han fallado y han sobrevivido a la

prueba durante un periodo de tiempo. Esta razón de cambio es deseable que sea

cercana a cero.

Tiempo medio entre fallas (MTBF)

Es la media aritmética de fallos que existe en un proceso o producto, el cual

asume que se repara inmediatamente. MTBF= 1/l.

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Redundancia

La redundancia remarca la existencia de más de una forma para ejecutar una

función, es decir, cada quien tiene su forma y estilo de hacer las cosas, un claro

ejemplo de redundancia es la función de hacer cereal, hay quienes primero

ponernos el cereal y luego la leche, o bien, hay quienes ponen la leche y luego el

cereal, son dos formas diferentes, pero la función es la misma.

Disponibilidad

Es la probabilidad de que un producto funcione con normalidad en cualquier

momento del tiempo.

Vida útil

Es la duración estimada de un producto o servicio puede tener, siempre y cuando

cumpla y sea utilizado correctamente para la función por la cual fue realizado.

Ciclo de vida de un producto.

La determinación de los valores de calidad relacionadas a los requerimientos del

cliente se realizan a partir de cuatro niveles o etapas que en conjunto forman un

análisis de confiabilidad, las etapas son las siguientes:

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En cuanto a la fabricación de productos de la industria el desarrollo del producto

corresponde al siguiente esquema:

- Etapa conceptual y factibilidad

- Etapa de diseño detallado

- Etapa de prototipos

- Etapas de pruebas pilotos

- Etapa de cambios en producto o en su diseño

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BENEFICIOS Y OBJETIVOS (imrconsulting, 2013)

Objetivos: La Ingeniería de la Confiabilidad se enfoca en alcanzar los siguientes objetivos:

Aplicar los conocimientos de ingeniería para prevenir o reducir la frecuencia

de las fallas;

Identificar y corregir las causas de las fallas catastróficas o repetitivas;

Definir métodos para aminorar las fallas si no se han identificado y

corregido sus causas;

Aplicar técnicas para estimar la confiabilidad en nuevos diseños y analizar

los datos de confiabilidad.

Beneficios:Los principales beneficios de la ingeniería de Confiabilidad se resumen como se

muestra a continuación

Alcanzar las expectativas de los clientes sobre la funcionalidad y la vida útil

los equipos;

Disminuir los riesgos previsibles inherentes al funcionamiento de los

equipos y los peligros para la salud;

Mejorar la Confiabilidad y la Disponibilidad de los sistemas (disminuir las

tasas de fallas y disminuir los tiempos fuera de servicio);

Alcanzar los objetivos de producción;

Mejorar la comercialización de los productos y las garantías.

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DESARROLLO DE LA METODOLOGIA

Cuando se pretende desarrollar la metodología de Ingeniería de confiabilidad se

debe de tomar en cuenta algunas cuestiones importantes.

Características de de los datos de confiabilidad. (Yañez, 2003)

En casi todos los estudios, se tienen respuestas positivas, como puede ser

tiempos de falla, niveles de degradación, resistencia de materiales, plasticidad de

un adhesivo, número de eventos en un período de tiempo, etc.

Se debe aplicar lo siguiente:

• Análisis gráficos y no paramétricos de los datos son absolutamente necesarios.

• Debido a que los valores observados son positivos, la modelación usualmente

supone una distribución no-normal. Es común el uso de distribuciones como la

lognormal, la Weibull, las de Valores Extremos, la Gama, la Poisson, etc.

• El análisis está basado en una combinación de métodos gráficos, métodos no

paramétricos y estimaciones de máxima verosimilitud para ajustar modelos

paramétricos. En general, los métodos tradicionales de mínimos cuadrados son

altamente ineficientes tanto para la estimación como para la inferencia y el

pronóstico.

• Algunas métricas de interés son tasas de falla, cuantiles, probabilidades de falla,

confiabilidades y tasas de recurrencia. Los parámetros del modelo tales como la

media y la varianza son de poco interés.

12• Frecuentemente se requiere de la extrapolación.

Modelos de confiabilidad

Modelo basado en la física de fallas.

En este modelo se usa la relación de Arrhenius, en el cual se dice que el

mecanismo de falla puede ser modelado adecuadamente como un proceso

químico o de difusión de primer orden. Este modelo puede ser expresado como

Donde

R: es la tasa de reacción o la difusión.

Temperatura K = temp. C+ 273.15 es la temperatura en la escala de Kelvin absoluta.

E es la energía efectiva de activación medida en electrón volts (eV) y

1/11605 es la constante de Boltzmann, k b dada en electron volts por °C, i.e. k b=

8.6171x10−5= 1/11605

Los parámetros Ea γa característicos del producto o material y del modo de falla. Es supremamente importante que el parámetro Ea no sea dependiente de la temperatura.

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Ensayos acelerados.

Los ensayos acelerados son utilizan en la industria para obtener información que

nos sirva de a cerca de componentes simples y de materiales.

Considere los siguientes métodos de aceleración de un ensayo de confiabilidad

para los detalles:

• Aumentar la tasa de uso del producto. Por ejemplo, en un ensayo de vida de la

tapa de una lavadora de ropa, se podría usar la tapa 100 veces al día. Suponiendo

un perfil típico de trabajo, de un ciclo de uso por día, un ensayo con una duración

de 12 días podría estimar la distribución de vida correspondiente a 1200 días (más

de 3 años). Este método de aceleración supone que la tasa de uso se puede

modelar adecuadamente por ciclos de operación y la tasa de uso (frecuencia) no

afecta la distribución de los ciclos de falla.

• Muchas fallas son originadas por la degradación química. Con frecuencia la tasa

de degradación puede acelerarse haciendo el ensayo a temperaturas más altas

que la usual. Por ejemplo, la fortaleza (adhesividad) de un adhesivo puede

acelerarse probando el adhesivo a temperaturas más altas. En este caso se

supone que el mecanismo de falla del adhesivo es el mismo a todas las

temperaturas usadas en el experimento.

• Las unidades pueden probarse a niveles de esfuerzo más altos que el usual

(como esfuerzos mecánicos, esfuerzos de voltaje, o presión). Una unidad fallará

cuando su resistencia descienda por debajo del nivel de esfuerzo al que la unidad

está sometida. Por lo tanto una unidad sometida a un esfuerzo alto fallará más

rápidamente que una unidad trabajando a un esfuerzo bajo.

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Ingeniería de confiabilidad de software

La ingeniería de confiabilidad de software es una herramienta en las

organizaciones que brinda la posibilidad de hacer una planeación y guía de

procesos de software de modo cuantitativo. Realmente no es de actual creación,

más bien surgió en los años setentas a partir de las contribuciones de: J.D. Musa y

Okumoto. La eficacia de la ICS realmente es alta y es por ello que empresas como

HP, IBM, Motorola, Microsoft Y muchas más hayan hecho uso de la misma.

La ICS se distingue por los siguientes dos elementos:

• La utilización esperada en relación a la funcionalidad del sistema.

• Necesidades en términos de calidad establecidos por el cliente.

Proceso de la Ingeniería de confiabilidad de software

El proceso de la ingeniería de confiabilidad de software se define a partir de seis

actividades las cuales:

• Definición del producto

• Desarrollo de un perfil de operación

• Establecer la contabilidad indicada

• Preparación de las pruebas

• Ejecución de las pruebas

• Procesar y dirigir las pruebas

A continuación se puede ver un esquema con las actividades enlazadas para su

mejor comprensión.

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Ilustración 4. Proceso de la ICS

Existe gran cantidad de software en la actualidad para el estudio de confiabilidad, a

continuación se muestra un esquema con los principales:

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CONCLUSIONES

Como podemos apreciar la importancia de la Confiabilidad para las empresa es

grande dado que siempre buscamos que los productos que vedamos satisfagan

completamente las necesidades del cliente.

Es allí donde surge la importancia de la Ingeniería de Confiabilidad como una

herramienta que permita identificar

Los riesgos en la elaboración de un producto.

Analizar fallas.

Lo cual finalmente tendrá como consecuencia disminución de costos de

producción y tiempos de producción.

Lo cual permite una ventaja competitiva a la empresa, haciéndola líder en su

mercado de trabajo.

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Fuentes de información.

ACUÑA, J. (2003). Ingeniería de Confiabilidad. Cartago: Editorial Tecnológica de Costa Rica.

Gestiopolis. (s.f.). Recuperado el 10 de Marzo de 2013, de http://www.gestiopolis.com/administracion-estrategia-2/ingenieria-de-confiabilidad.htm

imrconsulting. (9 de Marzo de 2013). Obtenido de imrconsulting.net/?page_id=39&lang=es

Yañez, S. (2003). Confiabilidad: Historia, Estudio del Arte y Desafíos futuros. DYNA , 5-21.

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Propuesta de tesis.

Implementación de la Ingeniería de Confiabilidad en la empresa Grupo Pecuario San Antonio.

Objetivo.

Detectar Fallas y riesgos en sus áreas para disminuir los costos de la organización.