Optimización en la gestión de activos físicos · Diagrama λ-TiempoFueraServicio ... Downtime...

Dr. Rodrigo Pascual J.Dpto. Ing. MecánicaUniversidad de Chile

Optimización en la gestión de activos físicos

Dr. Ing. Rodrigo Pascual J.Departamento de Ing. Mecánica, Universidad de [email protected] en: V Foro INFOR, Santiago, 29 de Junio de 2007

www.ing.uchile.cl/~rpascual

www.dimec.uchile.cl

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Resumen

IntroducciónPriorización Asignación de recursos con restricción de presupuestoGestión de conocimiento y sistemas de información Cierre

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Impacto de la gestión del mantenimiento en la organización

2da guerra mundial

fuerza aérea británica• indicador de gestión: S

aeronaves en misión

nf disponibles para volar

naen mantenimiento

nm

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

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Mantenibilidad en 1940-45

por cada hora de vuelo

aviones pasaban dos en mantenimiento,

unidades en mant.unidades en misiónκ= =2

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fracción de aviones en misión

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Análisis de sensibilidad

Fracción de aviones disponibles y en misiónFrac

ción

de

avio

nes

en m

isió

n

κ= (unidades en mant.)/(unidades en misión)

Selección deindicadores crucialMantenibilidad en 1940-1945

Mantenibilidad en 1955-1960

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Importancia del mantenimientoCostos

In most mining operations today, maintenance typicallyaccounts for more than 35% of the operating costs. Unnecessary downtime from poor maintenance can add300% more in lost production costs..

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

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

• Fuente:Dekker, R., Applications of maintenance optimizationmodels: a review and analysis, Reliability Engineering & SystemSafety, 51, 229-40, 1996.

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El Mercurio, 5 de enero de 2007

redundanciaCosto de oportunidad

Primas de seguros

Complejidad creciente?

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Complejidad creciente de sistemas

…estimated cost of maintenance for a selected group of companies increasedfrom $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 ofQuality in Maintenance Engineering, 3(2) , 69-80, 1997.

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CostosComponentes del costo global de mantenimiento

•Costo de oportunidad•Costo de almacenamiento•Sobre-inversiones mantenimiento

•Costos directos

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Ejemplos de indicadores clave Key Performance Indicators (KPI)

En organizacionesOrientadas al lucro• Costo global

Orientadas al servicio• Horizonte estratégico

–Disponibilidad• Horizonte táctico

–Confiabilidad de misión

Ok: Que medir?Ahora, como actuar?

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Estrategias por equipo

Mantenimiento oportunista

Mantenimiento

MantenimientoPost-falla

MantenimientoPre-falla

MantenimientoPreventivo

MantenimientoPredictivo

MantenimientoProactivo

MantenimientoCorrectivo

MantenimientoProactivo

M. Preventivo: centrado en el tiempo/usoM. Predictivo :centrado en la condición;M. Proactivo: para evitar aparición o recurrencia;M. Correctivo: tras fallasM. oportunista Ejemplos?

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Esquema general

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Gestión de mantenimientoMapa conceptual

Nov

ak, J

.D.,

Gow

in, D

.B.,

Lear

ning

how

tole

arn,

Cam

brid

geU

nive

rsity

Pres

s, 1

984.

Company Name


0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 10

5

10

15

20

25C

osto

s

Nivel de mantenimiento preventivo

Balance de estrategiasCriterio costo global

Costo global

C. fallaC. interv.

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Estrategias generales

MantenimientoCentrado en la confiabilidadProductivo TotalCentrado en el negocioCentrado en el costo de ciclo de vida

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Mantenimiento centrado en laconfiabilidad (RCM)

Origen: 60’sIndustrias

• 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.

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Objetivos y criterios

ObjetivosDefinir mantenimiento programadoque maximice la performance del sistema

Criteriosseguridaddisponibilidadcostos directos de mantenimientocalidad de la producción

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Características

Progresivovarias etapasPor subsistema

EstructuradoMetodologías

DinámicoFeedback en el tiempo

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4 etapas

1. Estudio del conjunto de equipos

2. Análisis de fallas1. Análisis funcional2. Análisis de

modos de falla 3. Definición plan4. Afinamiento

Bombeo Acondicionamientodel agua CalefacciónFlujo Flujo

filtrado

Recirculación de Cloro

SpaPiscinaPiscina

Spa

Gases residuosTemperaturaStatuspresión

Drenajede

sobreflujo

Statusde bombeoautomático

Energíaeléctrica Tabletas

de CloroMedición

PhEnergíaeléctrica

Gasnatural

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FMECA

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

Sistema

PlanoFunción

Numero Identificación Función Modos de Fase en EfectosIdentificación funcional falla y causas que ocurre locales

FechaHoja deHecha porAprobada por

Efectos Efectos Método de Medidas Nivel de Observacionesen nivel superior finales detección compensatorias severidad

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Otros similares

HAZOPHAZards and OPerability Analysis

• Incluye análisis de operación

Snapshot Similar a FMECA

Árbol de falla

Ver apunteswww.ing.uchile.cl/~rpascual/

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Mantenimiento ProductivoTotal (TPM)

OrigenJapan Institute of Plant Maintenance , 70’sS. Nakajima

CaracterísticasSistema de mantenimiento programadoInvolucrados

• todos

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Maximización de la efectividad del equipo (OEE)

disponibilidad (A)eficiencia de operación (PE)tasa de calidad (RQ)

OEE = A * PE * RQ

–OEE: Overall Equipment Effectiveness

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Medios empleados

Incluir operadores en mantenimientoapoyo de mantenedores

Uso balanceado e intensivo deMantenimiento preventivo y centrado en la condición

Mejorar la mantenibilidad de equiposCírculos de calidad

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Logros

operador responsablerealiza tareas de mantención básicas

grupos de trabajosugerir mejoras

visión común sistémica

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Seis Grandes Pérdidas

DisponibilidadFallas del equipoPuesta a punto y ajustes de las máquinasCurvas de aprendizajeOtros tiempos muertos

Eficiencia operativaVelocidad de operación reducida

CalidadDefectos en el proceso

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Mantenimiento centrado en el negocio

Kelly (1997)Business centered maintenance (BCM)

Alinear objetivos de mantenimiento con objetivos corporativos

Requiere coordinación entre funcionesOrientado a organizaciones orientadas al lucro

Fuente: Kelly, A., Maintenance Strategy, Butterworth Heinemann, 1997.

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Enfoques LCCCosto de ciclo de vida

B. Blanchard, Systems EngineeringStandard BS3811, TerotechnologyReconoce interacción

conceptualización y diseño con la fase de operación (y mantenimiento) del sistema

Conceptualización Diseño Implementación Operación &mantenimiento R

etirr

o

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Ventajas

Envuelve a operadoresEnvuelve 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 ambienteIncremento en producción

Aplicación correcta trae considerables beneficios en la mayoría de los casosReducción costos directos

Se enfoca en incrementar margen económicoRacionalización

Reducción en la integral de costos en el ciclo de vida

Incremento en calidad (vinculado a TQM)

Integra auditorias a los procesosReducción costos directos

Mejora en la operabilidad (enfoque al sistema y el ciclo de vida)Incremento en productividadExactitudTrazabilidad

Ventajas

LCCTPMBCMRCM

Adaptado a.pd.: G.Waeyenbergh, L. Pintelon, A framework for maintenance concept developmentInt. J. Production Economics 77 (2002) 299–313

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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

Mas bien un marco filosófico teórico

No es realmente una estrategia para el mantenimiento (mas bien Total ProductiveManagement)ComplejidadComplejidad

LCCTPMBCMRCM


Priorización

Escasez de recursos

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Análisis de Pareto o ABCzona A

20% de fallas • 80% de costos;

zona B30% de fallas

• 15% de costos

zona C50% de fallas.

• 5% de costos 0%

20%

40%

60%

80%

100%

0% 20% 40% 60% 80% 100%

Nro. fallas H

oras

de

dete

nció

n

A

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Variable de análisis

Podemos ordenar solo por horas de parada (criticidad)solo por número de fallas (frecuencia)solo por costos directossolo por costos globales...

Pareto: un solo criterio

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Deficiencias de Pareto

Varios Criterios posiblesSi disponibilidad

Frecuencia? duración?Gran cantidad de información en historiales

Pareto solo para equipos supercríticosDifícil

análisis de tendencia

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Fracción de tiempo detenido para intervención i (Di)

tiempo

MTTRi

MTBFi=1/λi

Falla i

Inspección j

Ambos

Di=frecuencia·duración

MTTIj

MTBIj=1/fj

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Mantenibilidad

Con

fiabi

lidadDisponibilidad

Diagrama λ-TiempoFueraServicio

Knights, P.F., Downtime Priorities, Jack-knife Diagrams, and theBusiness Cycle, MaintenanceJournal, 17(2), 14-21, 2004.

Tiem

po F

uera

de

Ser

vici

o

Frecuencia

Crónicay critica

Iso no disponibilidad

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Análisis de tendencias

Tiem

po F

uera

de

Ser

vici

o

Frecuencia


Asignación de recursos para overhaul de flotascon restricción presupuestaria

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ContextoHorizonte de tiempo

varios añosPresupuestos

Conocidos …y limitadosFlota

Varias subflotasVarias zonas militaresProgramas de adquisiciones y retirosMantenimiento programado

Tasa de arribos conocida1

2

3

4A

B

Años

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Disponibilidad y poder disuasivo

DisponibilidadPara cada tipo de equipo

• Se requiere un nro. mínimo disponible

– Por zona– Por año

Poder disuasivo• Depende de:

– Poder de fuego– Blindaje– Movilidad– Sinergia

Poderes disuasivos distintos

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Modelo apoyo a toma de decisiones

DecisiónAsignación de recursos overhaul

CriteriosMaximizar poder disuasivoMinimizar costos

RestriccionesPresupuestoDisponibilidadTaller

1

2

3

4A

B

Años

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Estudio de casoEjercito de Chile

3 flotasLeopard, Unimog, Camiones

4 zonas/talleresAnálisis a posteriori

Comparemos con “hecho a mano”

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Datos

Disponibilidad mínima aceptablePoder disuasivo individualImportancia de cada zona militarCostos unitarios de overhaulPlan de overhauls sin restricción de presupuesto

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Resultados: Plan con recursos asignadosMax PoderDisuasivo

(u/año)

Cuales, de que tipo y cuando recibirán overhaul

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ResultadosPoder disuasivo y costo

0

500

1000

1500

2000

2500

1 2 3

Agno

Cos

to

Historico

Max PD

Min Cost

0,9

0,92

0,94

0,96

0,98

1

1,02

1,04

1,06

Historico Max PD Min Cost

Valo

res

c/r a

his

toric

o PD

Cost

Ahorro: ~81 MM$


Sistemas de información y gestión de activos físicos

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Datos, información, conocimiento

Eventos Agente

Data Información

Filtros conceptuales y de percepción

Propiedadde las cosas

Data que activaal agente

Propiedad delagente

Conocimiento

Directamenteobservable

No observable directamenteInferible a.p.d. de lasacciones del agente

Directamenteobservable

Adaptado de: Boisot, M., Knowledge assets, Oxford University Press, 1999.

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Aplicado al mantenimiento

Eventosfallas, datos deCondición, …

AgenteTomadores

de decisiones

Data Información

Filtros conceptuales y de percepción

Conocimiento

Sistema deInformación

Educación

Toma de decisionesobjetiva y en basea evidencia

Unidadesde ing. de Mantenimiento

Sistema demonitoreo

Sistema deInformación

(apoyo a tomade decisiones)

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Conocimiento...knowledge has increasingly come to be recognized as a primary source of wealth. The evidence has becomeoverwhelming that economies that are poor in natural resources but skilled in the production and exploitation ofknowledge generally outperform economies that haveabundant natural resources but are lacking in such skills....knowledge minimizes an organism’s consumption ofenergy, 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?

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Ubicuidad de la informaciónGestión de conocimiento

...the information stored on RCM worksheets reduces theeffects of staff turnover with its attendant loss ofexperience 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 pérdida de experiencia y expertise.

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Datos≠conocimiento

... developing CMMS in several automotive industries has shown thatmanagers 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

Ingeniería de confiabilidadInvestigación operativa para Activos FísicosCBM...

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Digitalización no implica confiabilidad,Necesidad de sistema integrado de información

….the proliferation of user-developed spreadsheets and databasesinevitably leads to multiple versions of key indicators within anorganization. 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 criticaldata and other resources are well managed and that differentparts of the organization can share data easily, without theimpediments of inconsistent formats, definitions, and standards.

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

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Comentarios finales

Seleccionar estrategiaPriorizaciónAsignación recursos Gestión de conocimiento

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