Planificación estratégica de overhauls de redes de bombas Rodrigo Pascual Pablo A. Rey Cristóbal Cruz Universidad de Chile...
Agenda <ul><li>Motivación y Marco general </li></ul><ul><li>El problema </li></ul><ul><ul><li>Modelo propuesto.  </li></ul...
Un problema de mantenimiento Fuente: El Mercurio, 10 de abril de 2008
Un problema de mantenimiento Fuente: El Mercurio, 10 de abril de 2008 <ul><li>“ The medical sector can also be captured un...
Estrategias Mantenimiento oportunista Mantenimiento centrado en  condición Mantenimiento centrado en uso Mantenimiento Pro...
Estrategias Mantenimiento oportunista Mantenimiento centrado en  condición Mantenimiento centrado en uso Mantenimiento Pro...
Mantenimiento & gestión de activos 0 Costos Intervalo entre overhauls Mantenimiento
Mantenimiento & gestión de activos 0 Costos Intervalo entre overhauls Mantenimiento Energía C. de falla
Mantenimiento & gestión de activos 0 Costos Intervalo entre overhauls Costo global Mantenimiento Energía C. de falla
Commodity baja su precio 0 Costos Intervalo entre overhauls Costo global Mantenimiento Energía C. de falla
Costo de energía
Mantenimiento & gestión de activos 0 Costos Intervalo entre overhauls Costo global Mantenimiento Energía C. de falla
Sube costo de la energía 0 Costos Intervalo entre overhauls Costo global Mantenimiento Energía C. de falla
Costos directos Costo de  almacenamiento Costo de falla Preventivas Inspecciones MCC Fuente: AFNOR, Recueil des normes fra...
Costos directos Sobreinversiones por confiabilidad Costo de  almacenamiento Costo de falla Repuestos
Costos directos Sobreinversiones por confiabilidad Costo de  almacenamiento Costo de falla Equipos redundantes Stock piles...
Costos directos Sobreinversiones por confiabilidad Costo de  almacenamiento Costo de falla
Mantenimiento alineado con el negocio
Mantenimiento alineado con el negocio Aumento costos  directos Reducción Costos sumergidos - Aumento margen corporativo 2 ...
falla  uso   condición Predictive Unscheduled Costo Tiempo Correctivo Centrado hoy Fuente: Di Prospero, I., FIDAE, Santi...
falla  uso   condición <ul><li>Monitoreo en línea </li></ul><ul><li>Anticipar degradación y vida remanente </li></ul><ul...
Disponibilidad & presupuesto 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 0 1 Disponibilidad Nivel de mantenimiento preventivo Disponibilidad objet...
Disponibilidad & presupuesto 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 0 1 Disponibilidad Nivel de mantenimiento preventivo Disponibilidad objet...
Disponibilidad & presupuesto 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 0 1 Disponibilidad Nivel de mantenimiento preventivo Disponibilidad objet...
Esquema general Datos de  condición e  historiales Fallas Monitoreo de condición e Inspecciones Sistemas
Esquema general Mantenimiento Proactivo Mantenimiento preventivo  y oportunista Mantenimiento Predictivo, proactivo & opor...
administra Provee data para Gestión de Activos  físicos Ciclo de vida del sistema abarca Objetivos e indicadores Debe fija...
Gestión de Activos  físicos Ciclo de vida del sistema abarca Objetivos e indicadores Debe fijar y medir Conceptualizaciòn ...
El Problema <ul><li>Sistema de bombas </li></ul><ul><li>Planificación estratégica de overhauls </li></ul><ul><li>Presupues...
<ul><li>“… pump useful life in these (process) applications can range from a few weeks to a few years” </li></ul>A.p.d.: C...
Terminología y supuestos <ul><li>Overhauls “ perfectos” </li></ul><ul><ul><li>bombas “como nuevas” </li></ul></ul><ul><li>...
Terminología y supuestos (cont.) <ul><li>Horizonte de planificación </li></ul><ul><ul><li>conocido </li></ul></ul><ul><li>...
Terminología y supuestos (cont.) <ul><li>No se considera  reemplazo  luego de un número  fijo  de overhauls </li></ul><ul>...
Modelo propuesto <ul><li>Modelo de programación entera </li></ul><ul><li>Idea </li></ul><ul><ul><li>modelar el comportamie...
Camino en red “edad-tiempo” Edad Inicial Uso 0 1 2 3 4 5 0 1 2 3 4 5 6 Tiempo Edad
Camino en red “edad-tiempo” Edad Inicial Uso Overhaul 0 1 2 3 4 5 0 1 2 3 4 5 6 Tiempo Edad
Modelo propuesto (cont.) 0 1 a a+1 EdadMax-1 EdadMax 0 1 2 t t+1 T-1 T Períodos Edad
Modelo propuesto (cont.) <ul><li>Costos en red edad-tiempo </li></ul><ul><ul><li>Arcos (a,t), (a+1,t+1):  </li></ul></ul><...
Parámetros <ul><li>Temporales </li></ul><ul><ul><li>Años horizonte de planificación </li></ul></ul><ul><ul><li>Períodos po...
Parámetros <ul><li>Temporales </li></ul><ul><ul><li>Años horizonte de planificación </li></ul></ul><ul><ul><li>Períodos po...
Datos utilizados (cont.) <ul><li>Bombas </li></ul><ul><ul><li>Potencia hidráulica de diseño </li></ul></ul><ul><ul><li>Cla...
Parámetros adicionales <ul><li>Presupuesto anual </li></ul><ul><ul><li>Presupuesto estratégico / Años horizonte </li></ul>...
Estudio de caso <ul><li>150 bombas </li></ul><ul><li>Horizonte </li></ul><ul><ul><li>5 años </li></ul></ul><ul><li>Período...
Edades iniciales 0 5 10 15 20 Cantidad 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Edad Inicial (trimestres)
Edades iniciales 0 5 10 15 20 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Edad Inicial (trimestres) Cantidad
Caso de estudio (cont.) Edad (trimestres de operación) Eficiencia 0 4 8 12 16 20 24 28 32 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
Caso de estudio (cont.) <ul><li>Implementación  </li></ul><ul><ul><li>Solver: CPLEX 9.0 </li></ul></ul><ul><ul><li>Interfa...
Ejemplo solución  Edad bomba 22 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Período (trimest...
Sensibilidad costo global vs. presupuesto 18.2 18.4 18.6 18.8 19 19.2 19.4 19.6 19.8 0 1 2 3 4 5 6 Presupuesto [um] Costo ...
Comentarios finales <ul><li>Modelo de optimización  </li></ul><ul><ul><li>red estado-tiempo </li></ul></ul><ul><li>Permite...
Comentarios finales <ul><li>Modelo de optimización  </li></ul><ul><ul><li>red estado-tiempo </li></ul></ul><ul><li>Permite...
<ul><li>Gracias, ha sido un placer. </li></ul><ul><li>Quedan invitados al  V Encuentro en Gestión de Activos Físicos  de l...
Próxima SlideShare
Cargando en…5
×

Pascual Gedaefe08

1.377 visualizaciones

Publicado el

Publicado en: Tecnología, Educación
0 comentarios
2 recomendaciones
Estadísticas
Notas
  • Sé el primero en comentar

Sin descargas
Visualizaciones
Visualizaciones totales
1.377
En SlideShare
0
De insertados
0
Número de insertados
13
Acciones
Compartido
0
Descargas
0
Comentarios
0
Recomendaciones
2
Insertados 0
No insertados

No hay notas en la diapositiva.

Pascual Gedaefe08

  1. 1. Planificación estratégica de overhauls de redes de bombas Rodrigo Pascual Pablo A. Rey Cristóbal Cruz Universidad de Chile Melinda Hodkiewicz University of Western Australia
  2. 2. Agenda <ul><li>Motivación y Marco general </li></ul><ul><li>El problema </li></ul><ul><ul><li>Modelo propuesto. </li></ul></ul><ul><ul><li>Determinación de parámetros. </li></ul></ul><ul><ul><li>Caso de Estudio. </li></ul></ul><ul><li>Comentarios finales </li></ul>
  3. 3. Un problema de mantenimiento Fuente: El Mercurio, 10 de abril de 2008
  4. 4. Un problema de mantenimiento Fuente: El Mercurio, 10 de abril de 2008 <ul><li>“ The medical sector can also be captured under the definition of maintenance, when humans are considered to be the systems of interest” </li></ul>Fuente: Dekker, R., Applications of maintenance optimization models: a review and analysis, Reliability Engineering & System Safety, 51, 229-40, 1996.
  5. 5. Estrategias Mantenimiento oportunista Mantenimiento centrado en condición Mantenimiento centrado en uso Mantenimiento Proactivo Fuente: Standards: IEC 60 050-191, BS 4778 - 3.1 Mantenimiento Mantenimiento Pre -falla
  6. 6. Estrategias Mantenimiento oportunista Mantenimiento centrado en condición Mantenimiento centrado en uso Mantenimiento Proactivo Fuente: Standards: IEC 60 050-191, BS 4778 - 3.1 Mantenimiento Mantenimiento Pre -falla Mantenimiento Post -falla Mantenimiento Correctivo
  7. 7. Mantenimiento & gestión de activos 0 Costos Intervalo entre overhauls Mantenimiento
  8. 8. Mantenimiento & gestión de activos 0 Costos Intervalo entre overhauls Mantenimiento Energía C. de falla
  9. 9. Mantenimiento & gestión de activos 0 Costos Intervalo entre overhauls Costo global Mantenimiento Energía C. de falla
  10. 10. Commodity baja su precio 0 Costos Intervalo entre overhauls Costo global Mantenimiento Energía C. de falla
  11. 11. Costo de energía
  12. 12. Mantenimiento & gestión de activos 0 Costos Intervalo entre overhauls Costo global Mantenimiento Energía C. de falla
  13. 13. Sube costo de la energía 0 Costos Intervalo entre overhauls Costo global Mantenimiento Energía C. de falla
  14. 14. Costos directos Costo de almacenamiento Costo de falla Preventivas Inspecciones MCC Fuente: AFNOR, Recueil des normes fran ç aise X 06, X 50, X 60, AFNOR. PAS-55, Asset Management, British Standards Institute, 2004. Sobreinversiones por confiabilidad
  15. 15. Costos directos Sobreinversiones por confiabilidad Costo de almacenamiento Costo de falla Repuestos
  16. 16. Costos directos Sobreinversiones por confiabilidad Costo de almacenamiento Costo de falla Equipos redundantes Stock piles Medios alternativos Seguros
  17. 17. Costos directos Sobreinversiones por confiabilidad Costo de almacenamiento Costo de falla
  18. 18. Mantenimiento alineado con el negocio
  19. 19. Mantenimiento alineado con el negocio Aumento costos directos Reducción Costos sumergidos - Aumento margen corporativo 2 1 1 2
  20. 20. falla  uso  condición Predictive Unscheduled Costo Tiempo Correctivo Centrado hoy Fuente: Di Prospero, I., FIDAE, Santiago, 2008. Preventivo por uso en condición
  21. 21. falla  uso  condición <ul><li>Monitoreo en línea </li></ul><ul><li>Anticipar degradación y vida remanente </li></ul><ul><li>“ Suavizar” y facilitar intervenciones de mantenimiento en base a condición </li></ul>Predictive Unscheduled Costo Tiempo Correctivo Centrado hoy Fuente: Di Prospero, I., FIDAE, Santiago, 2008. Preventivo por uso en condición
  22. 22. Disponibilidad & presupuesto 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 0 1 Disponibilidad Nivel de mantenimiento preventivo Disponibilidad objetivo Costos de mantenimiento 0,8 0,6 0,4 0,2 Presupuesto objetivo
  23. 23. Disponibilidad & presupuesto 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 0 1 Disponibilidad Nivel de mantenimiento preventivo Disponibilidad objetivo Costos de mantenimiento 0,8 0,6 0,4 0,2 Presupuesto objetivo
  24. 24. Disponibilidad & presupuesto 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 0 1 Disponibilidad Nivel de mantenimiento preventivo Disponibilidad objetivo Costos de mantenimiento 0,8 0,6 0,4 0,2 Presupuesto objetivo
  25. 25. Esquema general Datos de condición e historiales Fallas Monitoreo de condición e Inspecciones Sistemas
  26. 26. Esquema general Mantenimiento Proactivo Mantenimiento preventivo y oportunista Mantenimiento Predictivo, proactivo & oportunista Mantenimiento Correctivo & preventivo Optimización del mantenimiento Datos de condición e historiales Fallas Monitoreo de condición e Inspecciones Modelos de confiabilidad Modelos de costos Análisis de riesgos Sistemas
  27. 27. administra Provee data para Gestión de Activos físicos Ciclo de vida del sistema abarca Objetivos e indicadores Debe fijar y medir Conceptualizaciòn y diseño Implementación Operación y mantenimiento Retiro incluye Funciones Asume e incluye Alcanzables a través de Toma de decisiones Costo de intervención Costo de de falla Costo de almacenamiento Sobreinversiones incluye Modelos de apoyo a decisiones requiere de Informática Producción Ingeniería Abastecimiento Control de calidad Sistema de información administra Costo global Disponibilidad Confiabilidad Seguridad Mantenibilidad Productividad Minimizar / alcanzar / balancear OEE Calidad
  28. 28. Gestión de Activos físicos Ciclo de vida del sistema abarca Objetivos e indicadores Debe fijar y medir Conceptualizaciòn y diseño Implementación Operación y mantenimiento Retiro incluye Funciones Asume e incluye Alcanzables a través de Toma de decisiones Intervalos de garantía Intervalos entre pedidos de repuestos Intervalos entre overhauls Intervalos entre inspecciones Outsourcing Redundancia Asignación de recursos Planificación de tareas Programación de tareas Selección y Reemplazo de equipos Costo de intervención Costo de de falla Costo de almacenamiento Sobreinversiones incluye Modelos de apoyo a decisiones requiere de Estrategias de mantenimiento M . Proactivo M . correctivo M . preventivo M . centrado en la condición M . oportunista sobre Informática Producción Ingeniería Abastecimiento Control de calidad administra administra administra Sistema de información administra Provee data para Costo global Disponibilidad Confiabilidad Seguridad Mantenibilidad Productividad Minimizar / alcanzar / balancear OEE Calidad
  29. 29. El Problema <ul><li>Sistema de bombas </li></ul><ul><li>Planificación estratégica de overhauls </li></ul><ul><li>Presupuesto máximo para mantenimiento programado </li></ul><ul><li>Objetivo </li></ul><ul><ul><li>Minimizar costos totales de mantenimiento preventivo y consumo de energía </li></ul></ul> 1m, uso: 3 meses Fuente: R.J. Llewellyn , S.K. Yick, K.F. Dolman, Scouring erosion resistance of metallic materials used in slurry pump service, Wear 256 (2004) 592–599
  30. 30. <ul><li>“… pump useful life in these (process) applications can range from a few weeks to a few years” </li></ul>A.p.d.: C.I. Walker G..C. Bodkin, Empirical wear relationships for centrifugal slurry pumps, Wear 242, 140–146, 2000 Conceptualización Diseño Implementación Operación & mantenimiento Geometría Materiales Propiedades de la pulpa y de las partículas Presión Flujo Ajustes Concentricidad Potencia & Velocidad motor
  31. 31. Terminología y supuestos <ul><li>Overhauls “ perfectos” </li></ul><ul><ul><li>bombas “como nuevas” </li></ul></ul><ul><li>Reparaciones “ mínimas” </li></ul><ul><ul><li>bombas “como antes de fallar” </li></ul></ul><ul><li>Bombas divididas en clases . Relación entre eficiencia y edad depende de la clase </li></ul><ul><li>eficiencia de la bomba decrece con la edad </li></ul>Edad (trimestres de operación) Eficiencia 0 4 8 12 16 20 24 28 32 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
  32. 32. Terminología y supuestos (cont.) <ul><li>Horizonte de planificación </li></ul><ul><ul><li>conocido </li></ul></ul><ul><li>Decisiones </li></ul><ul><ul><li>al inicio de cada período </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Estado </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>“ en uso” o </li></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>“ en overhaul”. </li></ul></ul></ul></ul><ul><li>Bombas “en uso” </li></ul><ul><ul><li>se utilizan por una fracción del período </li></ul></ul><ul><li>No hay límites de </li></ul><ul><ul><li>capacidad de taller o </li></ul></ul><ul><ul><li>de disponibilidad mínima de bomba </li></ul></ul>
  33. 33. Terminología y supuestos (cont.) <ul><li>No se considera reemplazo luego de un número fijo de overhauls </li></ul><ul><ul><li>pero sí un overhaul forzado a una edad máxima </li></ul></ul><ul><li>No se limita a overhauls periódicos </li></ul><ul><li>No hay economías de escala </li></ul><ul><ul><li>por agrupar bombas para mantenimiento </li></ul></ul>
  34. 34. Modelo propuesto <ul><li>Modelo de programación entera </li></ul><ul><li>Idea </li></ul><ul><ul><li>modelar el comportamiento de cada bomba por separado y </li></ul></ul><ul><ul><li>agregar el límite de presupuesto </li></ul></ul><ul><li>Cómo modelar el comportamiento de una bomba? </li></ul><ul><li>Camino en una red “edad-tiempo”!! </li></ul>
  35. 35. Camino en red “edad-tiempo” Edad Inicial Uso 0 1 2 3 4 5 0 1 2 3 4 5 6 Tiempo Edad
  36. 36. Camino en red “edad-tiempo” Edad Inicial Uso Overhaul 0 1 2 3 4 5 0 1 2 3 4 5 6 Tiempo Edad
  37. 37. Modelo propuesto (cont.) 0 1 a a+1 EdadMax-1 EdadMax 0 1 2 t t+1 T-1 T Períodos Edad
  38. 38. Modelo propuesto (cont.) <ul><li>Costos en red edad-tiempo </li></ul><ul><ul><li>Arcos (a,t), (a+1,t+1): </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Usar bomba </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Costo: consumo de energía </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>Arcos (a,t), (0,t+1): </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Overhaul </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Costo: overhaul </li></ul></ul></ul>
  39. 39. Parámetros <ul><li>Temporales </li></ul><ul><ul><li>Años horizonte de planificación </li></ul></ul><ul><ul><li>Períodos por año </li></ul></ul><ul><li>Presupuesto estratégico </li></ul>
  40. 40. Parámetros <ul><li>Temporales </li></ul><ul><ul><li>Años horizonte de planificación </li></ul></ul><ul><ul><li>Períodos por año </li></ul></ul><ul><li>Presupuesto estratégico </li></ul><ul><li>Costos </li></ul><ul><ul><li>Energía </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>costo por unidad de potencia por unidad de tiempo </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>Utilización </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>fracción del período que es utilizada una bomba en uso </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>Overhaul </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>costo por unidad de potencia nominal </li></ul></ul></ul>
  41. 41. Datos utilizados (cont.) <ul><li>Bombas </li></ul><ul><ul><li>Potencia hidráulica de diseño </li></ul></ul><ul><ul><li>Clase: curva de eficiencia vs. Edad </li></ul></ul><ul><ul><li>Edad inicial </li></ul></ul><ul><ul><li>Edad máxima </li></ul></ul>
  42. 42. Parámetros adicionales <ul><li>Presupuesto anual </li></ul><ul><ul><li>Presupuesto estratégico / Años horizonte </li></ul></ul><ul><li>Costo de consumo energético </li></ul><ul><ul><li>(Potencia nominal * Utilización / Eficiencia) * * Costo energía </li></ul></ul><ul><li>Costo de overhaul </li></ul><ul><ul><li>Potencia nominal * Costo overhaul por unidad de potencia </li></ul></ul>
  43. 43. Estudio de caso <ul><li>150 bombas </li></ul><ul><li>Horizonte </li></ul><ul><ul><li>5 años </li></ul></ul><ul><li>Período </li></ul><ul><ul><li>trimestre. </li></ul></ul><ul><ul><li>Total: 20 períodos </li></ul></ul><ul><li>Bombas </li></ul><ul><ul><li>4 clases </li></ul></ul><ul><ul><li>Potencia nominal: 75, 100, 150 </li></ul></ul><ul><ul><li>Utilización: 80-90% </li></ul></ul><ul><ul><li>Edad Máxima 10 años (40 períodos) </li></ul></ul>
  44. 44. Edades iniciales 0 5 10 15 20 Cantidad 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Edad Inicial (trimestres)
  45. 45. Edades iniciales 0 5 10 15 20 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Edad Inicial (trimestres) Cantidad
  46. 46. Caso de estudio (cont.) Edad (trimestres de operación) Eficiencia 0 4 8 12 16 20 24 28 32 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
  47. 47. Caso de estudio (cont.) <ul><li>Implementación </li></ul><ul><ul><li>Solver: CPLEX 9.0 </li></ul></ul><ul><ul><li>Interfaz: C++/Concert </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>PC Pentium IV 1.5 GHz, Windows XP </li></ul></ul></ul><ul><li>Tiempos de solución </li></ul><ul><ul><li>Primera solución: < 1min (GAP 0.1%) </li></ul></ul><ul><ul><li>Óptimo: ~ 4min </li></ul></ul>
  48. 48. Ejemplo solución Edad bomba 22 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Período (trimestres) Edad (trimestres)
  49. 49. Sensibilidad costo global vs. presupuesto 18.2 18.4 18.6 18.8 19 19.2 19.4 19.6 19.8 0 1 2 3 4 5 6 Presupuesto [um] Costo global [um] x actual
  50. 50. Comentarios finales <ul><li>Modelo de optimización </li></ul><ul><ul><li>red estado-tiempo </li></ul></ul><ul><li>Permite </li></ul><ul><ul><li>mejor utilización de presupuesto </li></ul></ul><ul><li>Aplicabilidad </li></ul><ul><ul><li>a otras situaciones que consideren una flota de equipos </li></ul></ul>
  51. 51. Comentarios finales <ul><li>Modelo de optimización </li></ul><ul><ul><li>red estado-tiempo </li></ul></ul><ul><li>Permite </li></ul><ul><ul><li>mejor utilización de presupuesto </li></ul></ul><ul><li>Aplicabilidad </li></ul><ul><ul><li>a otras situaciones que consideren una flota de equipos </li></ul></ul><ul><li>Base para modelos que incorporan otras condiciones </li></ul><ul><ul><li>Reemplazo luego de un número de overhauls </li></ul></ul><ul><ul><li>Disponibilidad mínima </li></ul></ul><ul><ul><li>Dependencia entre equipos </li></ul></ul><ul><ul><li>Economías de escala </li></ul></ul>
  52. 52. <ul><li>Gracias, ha sido un placer. </li></ul><ul><li>Quedan invitados al V Encuentro en Gestión de Activos Físicos de la Universidad de Chile en Noviembre. </li></ul><ul><li>http:// pascual.ing.uchile.cl /egaf5 </li></ul>

×