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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
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Gow
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Cam
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rsity
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s, 1
984.
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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
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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
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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$
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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