DISPONIBILIDAD, CONFIABILIDAD, MANTENIBILIDAD Y CAPACIDAD (II PARTE)

Por H. Paul Barringer, de Barringer & Associates, Inc.

Disponibilidad, Confiabilidad, Mantenibilidad y Capacidad son los componentes de la ecuacin de efectividad. La ecuacin de efectividad es una figura meritoria til para encontrar cual componente(s) influye(n) negativamente en la medicin de desempeo. En muchas plantas con procesos continuos la confiabilidad de un componente es el ms grande atacante para un mejor desempeo. En este artculo se ilustra el clculo de los componentes mediante el uso de pequeos listados de datos.

La Mantenibilidad tiene que ver con la duracin de las paradas por Mantenimiento, o en que tanto tiempo se toma en lograr (fcil y rpido) las acciones de mantenimiento, en relacin con los datos. Los datos incluyen el mantenimiento (todas las acciones necesarias para mantener un componente como tal, o restablecerlo a una condicin especfica) desempeado por el personal que tiene niveles de especializacin, que usa procedimientos y recursos preestablecidos, para cada nivel de mantenimiento establecido. Las caractersticas de mantenibilidad son usualmente determinadas por el diseo del equipo, el cual determina los procedimientos de Mantenimiento y la duracin de los tiempos de reparacin.

Fig.1. Ejemplo.

El ndice clave para la mantenibilidad es frecuentemente el tiempo medio entre reparaciones (MTTR) y es un lmite para el tiempo mximo de reparacin. Cualitativamente, este se refiere a la facilidad con que el hardware y el software son restablecidos a su estado de funcionamiento. Cuantitativamente este es una probabilidad y es medido con base en el tiempo de parada por mantenimiento, incluyendo todos los tiempos por: diagnstico, problemas de descarga, desarme, remocin/reemplazo, tiempo activo de reparacin, pruebas de verificacin para saber si la reparacin fue adecuada, demoras por movimientos logsticos, y demoras administrativas de mantenimiento. La mantenibilidad es frecuentemente expresada como:

donde es la rata constante de Mantenimiento y MTTR es el tiempo medio para reparar. MTTR es un promedio aritmtico de qu tan rpido el sistema es reparado, y se visualiza ms fcil que un valor de probabilidad. Se debe notar que el simple y fcil de usar, criterio mostrado anteriormente, es frecuentemente expresado en tiempos de reparacin exponenciales. Una frmula mejor y ms precisa, requiere una ecuacin diferente para las complicadas distribuciones log-normal de tiempos de reparaciones, los cuales estn distorsionadas hacia la derecha. El resultado de la mantenibilidad es el logro de cortos tiempos de reparacin para mantener una alta disponibilidad, de tal manera que sean minimizadas las paradas de los equipos productivos para el control de costos, cuando la disponibilidad es crtica. Un ejemplo de una meta establecida de mantenibilidad es un 90% de probabilidad de que los tiempos de reparacin por Mantenimiento sern completados en 8 horas o menos, con un mximo tiempo de reparacin de 24 horas. Esto requiere un MTTR del sistema de 3.48 horas. Adems, el tope de 24 horas (99.9% de reparaciones sern completadas en este tiempo, o menos) requiere el control de los tres principales componentes de una parada: 1) el tiempo activo de reparacin (una funcin de diseo, entrenamiento, y especialidad del personal de Mantenimiento), 2) tiempo de logstica (tiempo perdido en el suministro de partes de reemplazo), y 3) tiempo administrativo (una funcin de la estructura operacional de la organizacin). La probabilidad de no reunir las 8 horas especificadas como intervalo de reparacin de este ejemplo, es del 10% basada en un MTTR de 3.48 horas, dado que la mantenibilidad + no-mantenibilidad = 1. Los datos de la Tabla 1 muestran un tiempo promedio de parada debido a acciones de Mantenimiento de 9.4 horas. El clculo de la mantenibilidad del sistema usa distribuciones exponenciales mediante las cuales el tiempo de reparacin seguido es de 10 horas. El sistema tiene una mantenibilidad de 1 exp(-10/9.4) = 65.5%. El valor de mantenibilidad es la probabilidad de completar las reparaciones en el intervalo permitido de 10 horas. En pocas palabras, el sistema tiene un valor modesto de mantenibilidad (para el intervalo de reparacin permitido de 10 horas)! Los clculos anteriores de mantenibilidad fueron obtenidos aritmticamente. Proyecciones ms precisas se encuentran construyendo una carta de probabilidad con los datos de la Tabla 1. La Figura 2 muestra el tiempo promedio d paradas para reparaciones de 10 horas. El noventa y e ocho por ciento de todos los tiempos de parada por Mantenimiento estarn entre 0.1 horas y 45.6 horas. El diez por ciento de todos los tiempos de parada sern menores de 1.1 horas. El tiempo promedio de parada es de 7.0 horas. Una nota especial de precaucin acerca de la distribucin exponencial de la Figura 2. La mayora de los tiempos de reparacin no estn distribuidos exponencialmente usualmente estn

M(t) = 1 exp(-t/MTTR) = 1 exp(-t)

distribuidos log-normalmente. Sin embargo, no se debe preocuparse mucho por la distribucin, dado que el software Weibull WinSMITH permite que muchas diferentes distribuciones sean estudiadas, usando el New Weibull Handbook (Abernethy 1996). Para los ingenieros, el software es muy til porque los tiempos pueden ser usados para encontrar cosas antes que para especular estadsticamente. Con los datos de la Figura 1, el MTBM = 730.o horas, y el dato de la Figura 2, MDT = 10.0, puede ser calculada la disponibilidad operacional. Ao = 730/(730 + 10) = 98.6%, el cual es el mismo valor encontrado en el clculo (tiempo en operacin)/(tiempo en operacin + tiempo de parada). Una alta disponibilidad (alto tiempo de operacin), alta confiabilidad (pocas fallas) y alta mantenibilidad (tiempos de Mantenimiento cortos y predecibles) son la tendencia de sistemas altamente efectivos si la capacidad es tambin mantenida en niveles altos.

Figura 2. Grfico de probabilidad para paradas de Mantenimiento.

La Capacidad (N. de T.: en ingls Capability) est relacionada con la entrega productiva comparada con la entrega productiva inherente, la cual es medida en trminos de qu tan bien es desempeada la actividad productiva en comparacin con los datos. Este ndice mide la capacidad del sistema para desempear la funcin para la cual fue construido sobre la base del sistema. Frecuentemente, este trmino es sinnimo de productividad, la cual es el producto de la eficiencia

multiplicada por la utilizacin. La eficiencia mide la salida de trabajo productivo versus el trabajo de entrada. La utilizacin es la relacin entre el tiempo gastado en esfuerzos productivos con el total del tiempo consumido. Por ejemplo, suponga una eficiencia del 80% por prdidas por material de desecho generado, y una utilizacin del 82.19% porque la operacin es realizada en 300 das por ao de 365 das. La capacidad es de 08 * 0.8219 = 65.75%. Estos nmeros son frecuentemente generados por el Departamento de Contabilidad para los Departamentos de Produccin como un ndice clave de cmo lo estn haciendo. Entonces, tales clculos necesitan pocas explicaciones.

Las Ecuaciones de Efectividad del Sistema (N. de T.: en ingls Efectiveness/LCC) son tiles para entender el benchmarking, pasado, presente, y futuro status, tal como lo muestra la Figura 3, entendiendo la informacin de negocio.

Planta anterior Planta nueva Peor

Mejor Planta

rea LCC de Planta intercambi o Mejo anterior x r A Eficiencia

xC

A Planta Parmetro anterior Disponibilidad 0.95 Confiabilidad 0.3 Mantenibilidad 0.7 Capacidad 0.7 Eficiencia 0.14 LCC 80

B Nueva Planta 0.95 0.4 0.7 0.8 0.22 100

C Mejor Planta 0.98 0.6 0.7 0.6 0.25 95

Figura 3. Benchmarking de datos mostrado en el formato de rea de intercambio.

La esquina inferior derecha de la Figura 3 que entrega satisfaccin y felicidad, es frecuentemente descrita como logro del esfuerzo (Weisz 1996). La esquina superior izquierda genera mucho dolor. Las dos esquinas restantes generan cuestionamientos acerca del trabajo y de los valores.

En Resumen, los elementos de la ecuacin de eficiencia suministran una visin acerca de cmo las cosas trabajan en un proceso continuo. En la ecuacin de eficiencia se dan indicios de donde se pueden hacer acciones correctivas, por lo cual es particularmente til. Esto es importante para entender tanto la confiabilidad como la mantenibilidad junto con la informacin tradicional de disponibilidad y capacidad. En todos lo casos, deben ser consideradas varias alternativas, basadas en los costos de ciclos de vida, para priorizar los altos costos de los problemas, de tal manera que los resultados importantes sean identificados para dar las acciones correctivas.

REFERENCIAS
Abernethy, Dr. Robert B. (1996), The New Weibull Handbook, 2 autor.
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Weisz, John 1996, An Integrated Approach to Optimizing System Cost Effectiveness, 1996 Tutorial Notes Annual Reliability and Maintainability Simposium disponible de Evans Associates, NC.

INFORMACIN BIOGRFICA
H. Paul Barringer Consultor sobre fabricacin, ingeniera y confiabilidad, y autor del curso de entrenamiento bsico en confiabilidad Reliability Engineering Principles. Tiene mas de treinta y cinco aos de experiencia en fabricacin e ingeniera en diseo, produccin, calidad, mantenimiento, y confiabilidad de productos tcnicos. Contribuy al The New Weibull Handbook, un texto de ingeniera de confiabilidad publicado por el Dr., Robert B. Abernethy. Nombrado como inventor en seis patentes en los E.E.U.U. Tiene registro profesional de ingeniero en Texas. Su educacin incluye un MS y un BS en Ingeniera Mecnica de la North Carolina State University, y ha participado en tres semanas en la conferencia de estrategias de fabricacin de la Universidad de Harvard.

Traducido por Hctor Danilo Ordez Lozano