Análisis de confiabilidad aplicada a procesos industriales

Transcripción

1 Fernando Vicente Héctor Kessel Eduardo Risso ABB Full Service Análisis de confiabilidad aplicada a procesos industriales ABB Group Nov-08

2 Agenda ABB Group 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

3 Estadísticas de mantenimiento tradicional ABB Group 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.

4 Problemas tradicionales de mantenimiento(1) 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) ABB Group - 4 -

5 Problemas tradicionales de mantenimiento(2) PRODUCCIÓN MANTENIMIENTO Tareas de mantenimiento técnicamente inapropiadas para el modo de falla o el contexto operacional del equipamiento ABB Group - 5 -

6 Problemas tradicionales de mantenimiento(3) Situaciones que suelen ocurrir ABB Group Nos toman por sorpresa los problemas 2. Se tienen problemas reocurrentes

7 Problemas tradicionales de mantenimiento(4) Seis grandes pérdidas que reducen la efectividad de los equipos ABB Group 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

8 Problemas tradicionales de mantenimiento(5) Cómo deberíamos gestionar el mantenimiento de nuestra planta? Entendemos bien como fallan Los equipos? Simple cuando hay dudas sobre mantenimiento! Estamos manejando un standard de performance? Cual es la politica correcta PM Operar a la falla Reconstruir Predictivo Entendemos y manejamos Los modos de falla de los equipos? Hemos identificado los equipos Con mayor problemas? Que tan bien estamos Manejando el balance Entre costos y confiabilidad? Estamos sobre manteniendo a los equipos O bajo manteniendo? Simple cuando hay dudas bajo mantenimiento! ABB Group - 8 -

9 Resumiendo gráficamente los 15 años de investigación Programa de mantenimiento detectivo predictivo preventivo El 75% del programa de mantenimiento requiere soporte de un sistema basado en confiabilidad Solo el 15% del PM requiere soporte de tecnologías predictivas Solo el 10 % del PM requiere ser soportado por Las tareas clásicas de mantenimiento (basado en tiempo) Operar a falla ABB Group rediseño

10 Sistema 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 Mantenibilidad de equipos Confiabilidad de equipos ABB Group Para lograr excelencia operacional se requiere de un sistema basado en confiabilidad

11 Etapas de un sistema basado en confiabilidad ESTABILIZAR 1. Prevenir fallas futuras 2. Identificación de malos actores 3. 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 ABB Group 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 RCA 6. Perfeccionamiento en plan 5S 7. Comienzo con los grupos dinámicos de mejora 8. Análisis de ing. De confiabilidad 1. Aplicación de Lean Six Sigma 2. Implementación TPM 3. Mejora en los grupos dinámicosde trabajo

12 Sistema basado en confiabilidad Un sistema basado en confiabilidad reduce los riesgos a los que se expone la organización analizando a los equipos 1) Qué puede salir mal Modo de Falla 2) Manejando Probabilidades y Consecuencia de falla ABB Group

13 Beneficios de un sistema basado en confiabilidad ABB Group 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)

14 Requisitos 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 ABB Group

15 Motivación 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 ABB Group

16 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? ABB Group El dinero resultante del cálculo en respuesta a dichas preguntas, es la motivación principal para implementar un sistema basado en confiabilidad

17 Política de confiabilidad ABB Group La mayoría de las compañías tienen una política de seguridad que dice: La mayoría de las compañías tienen una política de calidad que dice: La mayoría de las compañías tienen una política ambiental que dice: Qué dice su política de confiabilidad?...????

18 Confiabilidad 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 ABB Group

19 Qué es una falla?- Curva P-F Comienzo del desarrollo De la falla Detección de Falla Potencial El sistema cumple con los requerimientos Falla Funcional Performance Pendiente a ser detectada Ventana de oportunidad De mantenimiento PF Interval" ABB Group La falla es un proceso, no un evento Tiempo Pérdida de performance

20 Parámetros 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) = = = = = + ABB Group

21 Herramientas 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) ABB Group

22 Gráfico 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 Pareto de costos x equipo (Top 10) Costo en Pesos Costo Total Acumulado ABB Group DGTK P-01C 050-K-01A 230-DGTK P-02A 530-P-01B 210-DGTK P-01A 220-K P-01C Tag 0

23 Análisis de Weibull 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 = η β ABB Group C(t)= Probabilidad de sobrevivir a un tiempo t e=operador exponencial η= Tiempo característica de falla, similar al TMEF. Se mide en horas β = Factor de forma, nos dice como está fallando la pieza/equipo

24 Análisis de Weibull (cont) = η β Fallas Prematuras Beta<1 Vida útil Fallas aleatorias Beta=1 Desgaste Beta>1 ABB Group β<1 Desgaste prematuro β=1 Fallas aleatorias β>1 Desgaste creciente

25 Simulación Montecarlo Es un método que utiliza números aleatorios y probabilidades para resolver problemas tales como estimación de disponibilidad, TMEF, TMPR, políticas correctas de mantenimiento. 1: Crear modelo, y = f(x 1, x 2,..., x q ) 2: Generar los numeros aleatorios, x i1, x i2,..., x iq 3: Evaluar el modelo guardar los resultados como y i Modelo 4: Repeat repetir los pasos 2 y 3 para i = 1 a n 5: Analizar los resultados usando histogramas,resumenes estadisticos, ABB Group

26 Análisis de diagrama de bloques Es un método que permite modelar de manera sencilla, equipos, procesos y plantas completas Rodamientos Cr=0,9 Sello Mecánico Cs=0,85 Eje Ce=0,99 Sistema serie (Modelo=Bomba) C=Cr*Cs*Ce=0,735 Bomba A C1=0,9 Bomba B C2=0,85 Sistema paralelo (Modelo=Unidad) Pf=P1*P2*P3 Pf=(1-C1)*(1-C2)*(1-C3) Pf=(1-0,9)*(1-0,85)*(1-0,99) Pf=0,00015 Cs=(1-0,00015)*100=99,985% ABB Group Bomba C C3=0,99

27 Aplicación de análisis de confiabilidad Estas herramientas para el análisis de confiabilidad se utilizan para: ABB Group 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

28 Ejemplos aplicados en plantas Utilización de software RELCODE para validar mejoras Comparación de confiabilidades (hasta agosto-08) 120,00% 100,00% 45% Confiabilidad 80,00% 60,00% 40,00% 26% RTD original 20,00% 0,00% ABB Group RTD modificada Horas de operación

29 Ejemplos 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? Bomba ABB Group H.H+repuestos

30 Ejemplos aplicados en plantas (cont) 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 Bomba C Bomba B "! "# "! $% 2/3 ABB Group Bomba A! "#! "#! $%! $% Para que el sistema tenga éxito deben funcionar 2 bombas de un total de 3

31 Ejemplos aplicados en plantas (cont) %!&'(() ***%! 0222 " '+, %' " '"-./ ,-. ABB Group Vida media 7175 hs %9$", 3:;2<; =25=

32 Ejemplos aplicados en plantas (cont) Confiabilidad del sistema al cabo de 8760 hs El grafico ayuda a visualizar dónde están los malos actores ABB Group

33 Ejemplos aplicados en plantas (cont) %!>!) ***%! ' ' Disponibilidad media del sistema 75,2% 2322 ABB Group %9$", 3:;2<; =?)= ):3222?:24222 :3:6222 ) )62222,-.

34 Ejemplos aplicados en plantas (cont) Analizando los números obtenidos = = [ ] [ ] = = CTND=Costo total de la no disponibilidad ABB Group Está claramente definido que el sistema requiere de un aumento de su confiabilidad y disponibilidad, ya que por día se ponen en RIESGO 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

35 Ejemplos aplicados en plantas (cont) Simulación Montecarlo para analizar modelo estocástico de costos por no disponibilidad. [ ] = = Distribuciones típicas Producción= Distribución triangular, valor mínimo, un máximo y el más probable Costo= Distribución normal, valor medio (µ) y un desvío estándar (σ) ABB Group

36 Ejemplos aplicados en plantas (cont) Los resultados de Simulación Montecarlo del modelo estocástico se analizan con gráficos de histogramas y probabilidades acumuladas Simulación estadística IteracionesNº ABB Group Min. Media Max. Mediana US$ ,0288 US$ US$ US$

37 Ejemplos aplicados en plantas (3) 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? Este análisis muestra la política optima de reemplazo y cuanto puedo ahorrar = = = El reemplazo optimo es a 4476 horas. ABB Group Qué sucede con válvulas, compresores, bombas, Rodamientos, intercambiadores, torres etc?

38 Ejemplos aplicados en plantas (4) Se detecta en proceso, varias fallas en transmisores de temperatura MTBF calculado 61 meses = 5 años ABB Group Qué puede estar sucediendo si en general un TT tiene una vida media de años?. Se realizó análisis de falla y se concluyó que los TT tenían falla electrónica de plaqueta

39 Ejemplos aplicados en plantas (5) Diagrama de bloque de planta/proceso Área A Área B Área C Resumen Intervalo de estudio(hrs) hrs/a Problema de confiabilidad (alta tasa de falla) Nro de fallas TMEF Problema de mantenibilidad (tiempo de reparo elevado) 1,7 fallas/a 5153 hrs/falla Tasa de falla 22,8E ,2E ,1E-06 = 194,1E-06 falla/hrs Fallas/a 0, ,5 = 1,7 fallas/a TMPR/falla Tiempo perdido/a ABB Group ,6 hrs/falla 3, ,5 = 69,1 hrs/a 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

40 Ejemplos aplicados en plantas (cont) El costo de No Confiabilidad: Área A Área B Área C Resumen Tiempo perdido/a 3, ,5 69,1 hrs/a Perdida en los beneficios $ $ $ $ $/a Scrap $1.000 $5.000 $2.500 $8.500 $/a Costo mant $ $ $ $ $/a Total $ $ $ $ $/a ABB Group 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

41 Ejemplos aplicados en plantas (cont) La planta espera 1,7 fallas/año generando un costo de no confiabilidad de $ por año. Se aprecia que el área/proceso C genera el mayor problema (60% de las pérdidas totales) = = = = = = Cuál es la probabilidad de operar la planta por 5 años hasta la próxima parada de planta sin fallas? ABB Group = = =

42 Resumen 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 Group ABB FULL SERVICE ABB es un excelente aliado para ayudar a su planta a maximizar la confiabilidad, disponibilidad y los beneficios

43 Mensaje Somos lo que hacemos día a día, de modo que la EXCELENCIA no es un acto sino un hábito Aristóteles ABB Group

44 Preguntas MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCIÓN ABB Group

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