MANTENIMIENTO CENTRADO EN CONFIABILIDAD (MCC) DR. JORGE ACUÑA 1

Transcripción

1 MANTENIMIENTO CENTRADO EN CONFIABILIDAD (MCC) 1

2 ADMINISTRACION DEL news MANTENIMIENTO ( QUE ES? Mantenimiento: operación mediante la cual los sistemas están sometidos a rutinas de revisión, reparación y reemplazo con el fin de repararlos, sustituirlos cuando fallan o prevenir fallas cambiando partes o lubricándolas. Administración del mantenimiento es la aplicación de todas las fases del proceso administrativo a las actividades de mantenimiento Sistemas reparables: mantenimiento correctivo, preventivo, predictivo o basado en confiabilidad. 2

3 TIPOS DE MANTENIMIENTO news Mantenimiento correctivo: acción mediante la cual se retorna un sistema que ha fallado a su posición de operación o estado de disponible. Mantenimiento preventivo: busca mantener el sistema en operación o en estado de disponible por medio de acciones que prevengan fallas. Las labores que se ejecutan incluyen entre otras cosas limpieza, lubricación, e inspección de partes críticas y su reposición si es necesario. 3

4 news TIPOS DE MANTENIMIENTO Mantenimiento predictivo: consiste de un programa periódico de monitoreo del sistema con el fin de determinar sus condiciones de operación idóneas y predecir problemas. Mantenimiento centrado en confiabilidad (MCC): proceso sistemático que se usa para determinar lo que debe hacerse para asegurar que un elemento físico continua desempeñando las funciones deseadas en su contexto operacional presente con base en el estudio científico de las fallas. 4

5 MANTENIMIENTO RCM news Tradicionalmente: mantenimiento por intuición o por experiencia, no se analizan datos. Se actúa mas empíricamente que científicamente. Se analizan datos de manera puntual Forma de cuantificar este tipo de mantenimiento es a través del tiempo medio de reparación (MTTR) y de la función de falla. 5

6 MANTENIMIENTO RCM news Esos tiempos incluyen tres componentes básicos: Tiempo de preparación: incluye asignación de personal especializado, tiempo de traslado y búsqueda y selección de herramientas. Tiempo activo de mantenimiento: tiempo en que se ejecuta la labor de reparación incluyendo tiempo de estudio de diagramas, inspección y desarrollo de reportes. Tiempo de retraso: incluye el tiempo de espera por repuestos o de mano de obra La función de falla es el complemento de la confiabilidad. 6

7 PATRONES DE FALLA news PATRON A PATRON B PATRON C PATRON D PATRON E PATRON F 4% 2% 5% 7% 14% 68% Patrón A. Curva de la bañera Patrón B. Inicio constante con fin en zona de desgaste Patrón C. Probabilidad de falla incr, edad desgaste no definida. Patrón D. Probabilidad de falla baja nuevo luego es constante Patrón E. Falla constante y aleatoria. Patrón F. Mortalidad infantil alta luego falla constante 7

8 CONFIABILIDAD: DEFINICION news Confiabilidad R(t)): probabilidad de que un repuesto o máquina se desempeñe satisfactoriamente cumpliendo con su función durante un período de tiempo dado y bajo condiciones previamente especificadas. Probabilidad: cuantificación Tiempo: no es para siempre y que por ello la garantía es limitada Condiciones: deben cumplir las normas de uso y de funcionamiento. 8

9 news OTRAS DEFINICIONES Falla: momento en que una unidad de producto termina su función u operación debido a un cambio paulatino o abrupto de su funcionamiento. La función de falla se denota f(t). 9

10 news Tiempo medio entre fallas (MTBF): tiempo medio entre fallas sucesivas de un producto reparable. T B F MTBF TBF 1 TBF 2 TBF 3 n i 1 TBF n i TBF 4 TBF 5 TBF 6 t 0 t 1 t 2 t 3 t 4 t 5 t 6 10

11 news CONFIABILIDAD: ESTIMACION MATEMATICA Sea: R(t)=P(t>t)=probabilidad de que un sistema (producto o máquina) opere sin falla por un período de tiempo t. Si F(t) = P(t t) entonces: R(t)=1 F(t) f(t): obtenida por métodos de regresión o numéricos y f(t) F( t) t 0 f ( t) dt F(t) R(t) 0 0 t 0 t 11

12 news CONFIABILIDAD: ESTIMACION ESTADISTICA Si f(t): es una función teórica de probabilidad y F(t) = P(t t) entonces: R(t)=1 F(t) f(t) se obtiene por PRUEBA DE BONDAD DE AJUSTE Normal Weibull Exponencial LogNormal Gamma Bañera Binomial 12

13 news METODOS PARAMETRICOS Métodos no paramétricos: confiabilidad solamente puede ser estimada por interpolación Inferencia limitada y con poca confianza estadística. Métodos paramétricos permiten ajustar un conjunto de datos a una distribución teórica de probabilidad conocida. Se usan métodos para buscar este ajuste, los cuales se clasifican en métodos gráficos y analíticos. Los métodos analíticos usan pruebas de bondad de ajuste como Kolmogorov, Shapiro-Wilks o Chi-cuadrado Uso de software 13

14 news 14

15 news 15

16 EJEMPLO (NORMAL) news Los tiempos de falla de un producto electrónico que se ha introducido en el mercado se describen mediante una distribución normal con promedio de tres años y desviación estándar de 0.2 años. Cuál es el valor de la confiabilidad a los 2.85 años? 16

17 SOLUCION news a. Usando la Tabla R(t)=1 F(t)=1 N((2.85-3)/0.2)=1-N(-0.75) = = Sea que existe una probabilidad de de que el aparato funcione correctamente a los 2.85 años. 17

18 news DISTRIBUCION WEIBULL En el caso de la distribución Weibull la confiabilidad, la razón de falla y el tiempo medio de falla se calculan usando las siguientes expresiones: R(t) = 1 F(t) F ( t) 1 e t m 18

19 EJEMPLO news Los tiempos de falla de un componente mecánico se comportan según una distribución Weibull con =1000 horas y m=2, cuál es la confiabilidad a los 200 horas de operación. SOLUCION: R(200) 1 F(200) e R(200)

20 news DISTRIBUCION EXPONENCIAL En el caso de la distribución exponencial la confiabilidad, la razón de falla y el tiempo medio de falla se calculan usando las siguientes expresiones: R(t) = e - t 20

21 EJEMPLO news Un producto industrial tiene una razón de falla exponencial de fallas por hora. Cuál es: la confiabilidad en 300 horas de operación? SOLUCION: R(t) = e - t = e *300 = La confiabilidad en 300 horas de operación es de

22 news CONFIABILIDAD ESTIMACION EXPERIMENTAL Estimación experimental se basa en los resultados obtenidos de un experimento. R(t)=P(t>t)=probabilidad de que un sistema (producto o máquina) opere sin falla por un período de tiempo t. Si F(t) = P(t t) entonces: R(t)=1 F(t) Métodos: Analíticos (usan mismo procedimiento de la estimación estadística Gráficos 22

23 METODOS GRAFICOS news Los métodos gráficos se basan en la graficación de los datos en un papel perteneciente a una distribución conocida (normal, exponencial, lognormal y Weibull). Si los datos se distribuyen en línea aproximadamente recta se concluye que los datos se distribuyen según la distribución a la que pertenece el papel usado para construir el gráfico. Se usan cuando se requiere de decisiones rápidas 23

24 PROCEDIMIENTO news 1. Recolectar la información de tiempos de falla en datos no agrupados para las N unidades seleccionadas para la prueba. 2. Calcular F(t i )=i/(n+1) 3.Graficar en todos los papeles iniciando con exponencial. Si no hay tendencia se dice que la razón de falla es constante, lo cual es una característica de la distribución exponencial. Si hay tendencia se debe graficar en los otros papeles hasta lograr el mejor ajuste a una línea recta. 4.Determinar los parámetros de la distribución de mejor ajuste a una línea recta. 24

25 news DISTRIBUCION EXPONENCIAL Se grafican los datos en el papel exponencial y se determina el valor de 1/ en el eje x para un valor de F(t i )= valor que se obtiene de la siguiente forma: R(t) = e - t ln R = - t ln(1/r) = t ln (1/(1-F)) = t Si t=1, entonces 1-F=e -1 de donde F=

26 news PAPEL DE DISTRIBUCION EXPONENCIAL 26

27 EJEMPLO news Los siguientes tiempos pertenecen a tiempos de falla en horas de ocho circuitos de control: 90, 144, 198, 250, 340, 460, 610 y 900. Cuál es la confiabilidad a las 200 horas de operación? 27

28 SOLUCION news Para determinar la confiabilidad a las 200 horas de operación se requiere primero determinar los parámetros de la distribución exponencial, sea el valor de. Luego, se usa la expresión de R(t). El Cuadro muestra los cálculos de F(t i ) basados en N=8. La Figura muestra el gráfico correspondiente en el que se puede ver que el ajuste de línea recta parece ser adecuado. 28

29 news Dado que 1/ es aproximadamente igual a 430 horas según la Figura para F=0.632, entonces, la confiabilidad en t=200 es R(200) 1 ( )* e

30 DISTRIBUCION NORMAL news Si aún hay curvatura en comportamiento de datos al graficarlos en Weibull, se grafica en un papel normal Si el comportamiento se asemeja a una línea recta, la distribución a ajustar es la distribución normal Se deben estimar y. El valor de se obtiene del gráfico para F(t i )=0.5, como es lógico dada la simetría de esta distribución. El valor de se obtiene restando al valor de F(t i )=0.84 ( valor de + 1 ) el valor de F(t i )=0.5. La estimación de confiabilidad se realiza así: R(t) = 1 F(t) F(t) = N ((t - )/ ) 30

31 news PAPEL DE DISTRIBUCION NORMAL 31

32 news EJEMPLO Un ingeniero está llevando un control de desgaste de herramientas en un centro de maquinado pues en el pasado no se sabía en que momento cambiar la herramienta por lo que en ocasiones se cambiaba una herramienta que todavía podía dar algún rendimiento o se cambiaba muy tarde generando problemas en la calidad de las piezas que se cortaban. Para ello, recolecta los siguientes datos que pertenecen a tiempos de desgaste en minutos de una herramienta de corte de una fresadora: 21.8, 25.2, 40.9, 26.3, 37.1, 33.1, 12.5 y a. Cuál es la confiabilidad de la herramienta a los 18 minutos de operación? b. Si se desea una confiabilidad no menor a 30%, cuándo se debe cambiar la herramienta? 32

33 SOLUCION news i ti F(ti)

34 news SOLUCION 34

35 SOLUCION news a. es aproximadamente 31.2 para F=0.5 y t es aproximadamente igual a 46.0 para F=0.84, es aproximadamente igual a 14.8, entonces, la confiabilidad en t=18 minutos es , pues: R(18)=1 F(18) F(18)=N((18- )/ )=N( /14.8)=N(-0.89)= R(18)= = b. Si R>0.3 entonces, F<0.7 Z 0.7 =(t 31.2)/14.8 de Tablas Z 0.7 =0.525 t=0.525* =38.97 minutos La herramienta debe cambiarse a los 39 minutos para lograr una confiabilidad no menor a

36 news MUCHAS GRACIAS PREGUNTAS? 36