El documento presenta una introducción al módulo IV sobre estructura, contenido y métodos de ingeniería de mantenimiento. Cubre temas como priorización de actividades, asignación de recursos con restricciones presupuestarias, selección de estrategias de mantenimiento y gestión del conocimiento a través de sistemas de información. Incluye ejemplos y referencias a distintas estrategias como mantenimiento centrado en la confiabilidad, productivo total y centrado en el negocio.

1. LA INGENIERÍA DE MANTENIMIENTO Modulo IV Estructura, contenido y métodos Introducción Dr. Ing. Rodrigo Pascual J. Departamento de Ing. Mecánica, Universidad de Chile [email_address] www.ing.uchile.cl/~rpascual/

2. Resumen del módulo Introducción Priorización Asignación de recursos con restricción de presupuesto Selección de estrategia Gestión de conocimiento y sistemas de información Cierre

3. Una función importante “ The medical sector can also be captured under the definition of maintenance, when humans are considered to be the systems of interest” Fuente: Dekker, R., Applications of maintenance optimization models: a review and analysis, Reliability Engineering & System Safety, 51, 229-40, 1996. El Mercurio 31 de enero de 2007, A12

4. Fuente: EM, 15/mayo’07

5. Fuente: EM, 16/mayo’07

6. Fuente: EM, 3/enero’07

8. Fuente: EM, 6/junio’05

9. 1500 MUSD, ~ 2X c/r a 2002 Fuente: EM, 10/dic/06

10. Fuente: El Mercurio 7 de septiembre de 2007

11. Fuente: EM, 10/mayo’07

12. Impacto de la gestión del mantenimiento 2da guerra mundial fuerza aérea británica indicador de gestión: S aeronaves en misión n f disponibles para volar n a en mantenimiento n m 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

13. Mantenimiento por cada unidad de tiempo de vuelo aviones pasaban dos en mantenimiento,  = (unidades en mant.)/(unidades en misión) =2

14. fracción de aviones en misión

15. Análisis de sensibilidad Fracción de aviones disponibles y en misión Fracción de aviones en misión  = (unidades en mant.)/(unidades en misión) Selección de indicadores crucial

16. Importancia del mantenimiento Costos In most mining operations today, maintenance typically accounts for more than 35% of the operating costs . Unnecessary downtime from poor maintenance can add 300% more in lost production costs.. Fuente:Tomlingson P.D., Maintenance: An opportunity for improvement, Mining Engineering, 13–19, Feb. 2001. In refineries... it is not uncommon that the maintenance and operations departments are the largest and that each comprises about 30% of total manpower . Fuente:Dekker, R., Applications of maintenance optimization models: a review and analysis, Reliability Engineering & System Safety, 51, 229-40, 1996.

17. Complejidad creciente de sistemas … estimated cost of maintenance for a selected group of companies increased from $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 of Quality in Maintenance Engineering, 3(2) , 69-80, 1997. Ejemplos?

18. Costos Componentes del costo global de mantenimiento Costo de oportunidad Costo de almacenamiento Sobre-inversiones mantenimiento Costos directos Fuente: AFNOR, Recueil des normes franaise X 06, X 50, X 60, AFNOR. Varios, Pratique de la Maintenance Industrielle. Dunod ed., 1998.

19. Ejemplos de indicadores clave Key Performance Indicators (KPI) En organizaciones Orientadas al lucro Costo global Orientadas al servicio Horizonte estratégico Disponibilidad Horizonte táctico Confiabilidad de misión Ok: Que medir? Ahora, como actuar?

20. Estrategias por equipo Mantenimiento oportunista M. Preventivo: centrado en el tiempo/uso M. Predictivo :centrado en la condición; M. Proactivo: para evitar aparición o recurrencia; M. Correctivo: tras fallas M. oportunista Ejemplos? Mantenimiento Mantenimiento Post -falla Mantenimiento Pre -falla Mantenimiento Preventivo Mantenimiento Predictivo Mantenimiento Proactivo Mantenimiento Correctivo Mantenimiento Proactivo

21. Esquema general

22. Novak, J.D., Gowin, D.B., Learning how to learn, Cambridge University Press, 1984.

23. Balance de estrategias Criterio costo global 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 0 5 10 15 20 25 Costos Nivel de mantenimiento preventivo Costo global C. falla C. interv.

24. Disponibilidad Objetivo estratégico Disponibilidad No disponibilidad M. correctivo No disponibilidad M. preventivo 0.2 0.4 0.6 0.8 1 Nivel de mantenimiento preventivo 0 0 1 Disponibilidad 0,8 0,6 0,4 0,2

25. Disponibilidad objetivo vs Presupuesto objetivo 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 0 1 Disponibilidad Nivel de mantenimiento preventivo Disponibilidad objetivo Costos de Intervención M. preventivo 0,8 0,6 0,4 0,2 Presupuesto objetivo Ok, objetivos y modelos Qué estrategias generales hay disponibles?

26. Estrategias generales Mantenimiento Centrado en la confiabilidad Productivo Total Centrado en el negocio Centrado en el costo de ciclo de vida

27. Mantenimiento centrado en la confiabilidad (RCM) Origen: 60’s Industrias 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.

28. Objetivos y criterios Objetivos Definir mantenimiento programado que maximice la performance del sistema Criterios seguridad disponibilidad costos directos de mantenimiento calidad de la producción

29. Características Progresivo varias etapas Por subsistema E structurado Metodologías D inámi co Feedback en el tiempo

30. 4 etapas Estudio del conjunto de equipos Análisis de fallas Análisis funcional Análisis de modos de falla Definición plan Afinamiento

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

32. Otros similares HAZOP HAZards and OPerability Analysis Incluye análisis de operación Snapshot Similar a FMECA Árbol de falla Ver apuntes www.ing.uchile.cl/~rpascual/

33. Elaboración del plan árboles de decisión/modelos de optimización creación del plan programación

34. Mantenimiento P roductivo T otal (TPM) Origen Japan Institute of Plant Maintenance , 70’s S. Nakajima C aracterísticas Sistema de m antenimiento p rogramado Involucrados todos

35. Maximización de la efectividad del equipo (OEE) d i sponibilidad (A) eficiencia de operación (PE) tasa de calidad (RQ) OEE = A * PE * RQ OEE: Overall Equipment Effectiveness

36. Medios empleados Incluir operadores en mantenimiento apoyo de mantenedores U so balanceado e intensivo de Mantenimiento preventivo y centrado en la condición Mejorar la mantenibilidad de equipos Círculos de calidad

37. Logros operador responsable realiz a tareas de mantención básicas grupos de trabajo sugerir mejoras visión común sistémica

38. Seis Grandes Pérdidas Disponibilidad Fallas del equipo Puesta a punto y ajustes de las máquinas Curvas de aprendizaje Otros tiempos muertos Eficiencia operativa Velocidad de operación reducida Calidad Defectos en el proceso

39. Mantenimiento centrado en el negocio Kelly (1997) Business centered maintenance (BCM) Alinear objetivos de mantenimiento con objetivos corporativos Requiere coordinación entre funciones Orientado a organizaciones orientadas al lucro

40. Influencia del mercado en la estrategia de mantenimiento Adaptado a.p.d.: Fuente: Kelly, A., Maintenance Strategy, Butterworth Heinemann, 1997. Proceso de Diseño estratégico Función mantenimiento Sistemas de documentación Sistemas de control de mantenimiento Estructura administrativa Sistema de planificación de trabajos Estructura de recursos Carga de mantenimiento Plan estratégico de mantenimiento Objetivo mantenimiento Objetivo corporativo Objetivo de producción Requerimientos de ventas Requerimientos de producción Layout planta Sindicatos Disponibilidad de contratistas Plan de adquisición de equipos Características de falla Estimación de presupuesto

41. Fuente: El Mercurio, 29 de mayo de 2007 ..huelga..menores ingresos por US$ 300 millones…

42. Contratistas: megasindicato Fuente: El Mercurio, 29 de mayo de 2007

43. Ejemplo: planta de envasado Layout de la planta Oficinas Bodega Materias primas Taller de mantenimiento de turno Bodega repuestos Mezclado Procesamiento Materia prima Taller de mantenimiento mayor Bodega de producto y despacho Enlatado Calentamiento Etiquetado Empaquetado Pallets A B C D

44. Flujo del proceso 50 semanas/año 5 días/semana 3 turnos/día Área A Área B Área C Bodega Materia prima Procesamiento Materia prima Mezclado Bodega producto E n l a t a d o E m p a q u e t a d o P a l l e t E t i q u e t a d o H y d r o s LINEA A LINEA B LINEA C LINEA D

45. Filosofía de mantenimiento

46. Capacidad 100 % 20 % 10 % Lun - Vie Fin de semana Parada de verano Subcontratado Capacidad interna en fin de semana Capacidad turno C a p a c i d a d d e i n t e r v e n c i ó n

47. Estructura de recursos Lunes a viernes Adaptada a carga correctiva 24/24 Énfasis Respuesta rápida Conocimiento de la planta vía especialización Trabajo por turnos Trabajo en equipo con producción Capacidad adecuada para trabajos correctivos Carga de trabajo suavizada con inspecciones e intervenciones planificadas sin costo de falla AREA A AREA B AREA C Bodega Producto final Bodega repuestos Pañol Bodega Materia prima Primer nivel de mantenimiento ( cada turno ) Segundo nivel de mantenimiento 3 Mecánicos 3 Mecánicos 2 Mecánicos Supervisor turno 2 Mecánicos 2 Instaladores 2 Eléctricos Taller 2 caldereros 2 Mecánicos 2 Lubricadores ( 4 Aprendices ) 10 Eléctricos 4 Instrumentistas ( 7 Aprendices ) Sobrecargas Durante el día Apoyo a todas las áreas Apoyo a todas las áreas Taller diurno

48. Estructura de recursos Fin de semana y parada anual AREA A AREA B AREA C ( Procesamiento Materia prima ) ( Mezclado ) Bodega Producto final ( Enlatado - Pallet ) Mano de obra interna ( 2 grupos / fin de semana ) Mantenimiento planificado Soporte a toda la planta Mano de obra contratada según se requiera Apoyo taller Bodega repuestos Pañol Bodega Materia prima

49. Enfoques LCC Costo de ciclo de vida B. Blanchard, Systems Engineering Standard BS3811, Terotechnology Reconoce interacción entre la conceptualización y el diseño con la fase de operación (y mantenimiento) del sistema Conceptualización Diseño Implementación Operación & mantenimiento

50. Ventajas Adaptado a.pd.: G.Waeyenbergh, L. Pintelon, A framework for maintenance concept development Int. J. Production Economics 77 (2002) 299–313 Envuelve a operadores Envuelve 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 ambiente Incremento en producción Aplicación correcta trae considerables beneficios en la mayoría de los casos Reducción costos directos Se enfoca en incrementar margen económico Racionalización Reducción en la integral de costos en el ciclo de vida Incremento en calidad (vinculado a TQM) Integra auditorias a los procesos Reducción costos directos Mejora en la operabilidad (enfoque al sistema y el ciclo de vida) Incremento en productividad Exactitud Trazabilidad Ventajas LCC TPM BCM RCM

51. 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 Más bien un marco filosófico teórico No es realmente una estrategia para el mantenimiento (mas bien Total Productive Management) Complejidad Complejidad LCC TPM BCM RCM

52. Priorización

53. Análisis de Pareto o ABC zona A 20% de fallas 80% de costos; zona B 30% de fallas 15% de costos zona C 50% de fallas. 5% de costos A

54. Variable de análisis Podemos ordenar solo por horas de parada Solo por numero de fallas Por el costo global Priorizar por maquinas que causen más horas de parada con muy pocas fallas Pareto: un solo criterio

55. Deficiencias de Pareto Criterios posibles costo directos, disponibilidad, tasa de fallas, MTTR Si disponibilidad Frecuencia? duración? Gran cantidad de información en historiales Pareto solo para equipos supercríticos Difícil análisis de tendencia

56. fracción de tiempo detenido para intervención i (D i ) tiempo MTTR i MTBF i =1/  i Interv. i Interv. j Ambos D i =frecuencia ·duración

57. Diagrama  -T iempo F uera S ervicio Mantenibilidad Confiabilidad Disponibilidad Knights, P.F., Downtime Priorities, Jack-knife Diagrams, and the Business Cycle, Maintenance Journal, 17(2), 14-21, Melbourne, Australia, 2004. TFS Frecuencia

58. Análisis de tendencias

59. Ejemplo  D i (min/mes) . /datos/knights04- datos.xls

60. Diagrama  -TFS escalas lineales

61. Diagrama  -TFS escalas logarítmicas

62. Confiabilidad

63. Disponibilidad

64. Mantenibilidad

65. Ejercicio: Pala Adaptado de: D.J. Edwards, S. Yisa, Modelling the magnitude of plant downtime: a tool for improving plant operations management, Engineering, Construction and Architectural Management 2001 8 3, 225-232 . /datos/edwards01bmod- datos.xls Registro de fallas de un año

66. Diagrama  -TFS

67. Asignación de recursos para overhaul de flotas con restricción presupuestaria Fuente: R. Pascual, El Arte de Mantener, U. de Chile, 2007.

68. Contexto Horizonte de tiempo varios años Presupuestos Conocidos …y limitados Flota Varias subflotas Varias zonas/talleres Programas de adquisiciones y retiros Mantenimiento programado Tasa de arribos conocida

69. Disponibilidad Se tienen varios tipos de equipo Para cada tipo de equipo Se requiere un nro. mínimo disponible Por zona Por año

70. Capacidad disuasiva Cada tipo de equipo (subflota) Aporta un valor unitario distinto al poder disuasivo Depende de: Poder de fuego Blindaje Movilidad Sinergia

71. Objetivos Maximizar Capacidad disuasiva Minimizar costos

72. Restricciones Presupuesto Disponibilidad Taller

73. Estudio de caso Ejercito de Chile 3 flotas Leopard, Unimog, Camiones 4 zonas/talleres Análisis a posteriori Comparemos con “hecho a mano”

74. Datos Equipos Periodos Disponibilidad mínima (%) Equipos Periodos Requerimientos planificados (u/año) Equipos Periodos Costos de overhaul (um/u)

75. Resultados Plan con recursos asignados Max C apacidad D isuasiva (u/año)

76. Resultados Capacidad disuasiva y costo

77. Ingeniería de confiabilidad Selección de estrategia

78. Etapas en la vida de un sistema infancia madurez vejez 0 0 tiempo  ( t) fallas/ut ut:unidad de tiempo

79. Distribución Weibull en estudios de confiabilidad sistemas mecánicos Ventaja s muy fl exible, adaptable a una variedad de observaciones experimentales.

80. Selección de estrategia M. preventivo vs correctivo  = 1 . 67  =43 semanas Cf=$60 M/trabajo Ci=$30 M/trabajo x Ts*=39 semanas Ahorro costos: 6% Intervalo de reemplazo Razón de costos

81. Sistemas de información y gestión de activos físicos

82. Datos, información, conocimiento Eventos Agente Data Información Filtros conceptuales y de percepción Propiedad de las cosas Data que activa al agente Propiedad del agente Conocimiento Directamente observable Se puede inferida a partir de las acciones del agente Directamente observable Adaptado de: Boisot, M., Knowledge assets, Oxford University Press, 1999.

83. Aplicado al mantenimiento Eventos fallas, datos de Condición, … Agente Tomadores de decisiones Data Información Filtros conceptuales y de percepción Conocimiento Sistema de Información Educación Toma de decisiones objetiva y en base a evidencia Unidades de ing. de Mantenimiento Sistema de monitoreo Sistema de Información

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

85. Conocimiento Actuar es fácil, pensar es difícil; actuar según se piensa es aun más difícil. No basta saber, se debe también aplicar . No es suficiente querer, se debe también hacer. Johann Wolfgang von Goethe

86. Ubicuidad de la información Gestión de conocimiento ...the information stored on RCM worksheets reduces the effects of staff turnover with its attendant loss of experience 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 perdida de experiencia y expertise.

87. Datos ≠ conocimiento ... developing CMMS in several automotive industries has shown that managers 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

88. Digitalización no implica confiabilidad, Necesidad de sistema integrado de información … .the proliferation of user-developed spreadsheets and databases inevitably leads to multiple versions of key indicators within an organization. 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 critical data and other resources are well managed and that different parts of the organization can share data easily , without the impediments of inconsistent formats, definitions, and standards. Fuente: T.H. Davenport, Competing on Analytics, Harvard Business Review, 99-107, January, 2006.

89. Aprendizaje activo

90. Pirámide de Bales, Retención Bales, E. (1996) Corporate Universities Versus Traditional Universities. Keynote Address at the Conference on innovative practices in Business Education . Orlando, Florida. , December 4-7.

91. Taxonomia de Bloom Objetivos cognitivos Evaluación Síntesis Análisis Aplicación Comprensión Conocimiento Cambios/mejoras dinámicos en técnicas y modelos para toma de decisiones Conocimiento parcial y particularidad de cada situación real Gestión de activos Muchos modelos** Democracia: se espera que cada individuo tome decisiones juiciosamente *Bloom, B.S. (Ed.) (1956) Taxonomy of educational objectives: The classification of educational goals: Handbook I, cognitive domain. New York ; Toronto: Longmans, Green. **Scarf, P.A., On the application of mathematical models in maintenance, European Journal of Operational Research, 99, 493-506, 1997.

92. Proyecciones, Objetivos en dominio afectivo Conocimiento Evaluación Caracterización Por valores Organización de Por valores Valorización Responder Recibir Sintesis Análisis Aplicación Capacidad de realizar acciones cuando se solicitan Capacidad de realizar acciones espontaneamente cuando corresponde Autoaprendizaje Aprendizaje autonomo y continuo Comprensión Krathwohl, D.R., Bloom, B.S., and Masia, B.B., (1964). Taxonomy of Educational Objectives: The classification of Educational Goals. Handbook II: Afective Domain. New York: David McKay.

93. Tipos de aprendizaje por estrategia, Novak’88 Tipo de Aprendizaje Criterio cognitivo memorístico significativo receptivo Por descubrimiento dirigido Por descubrimiento autónomo Tablas de multiplicar Clases magistrales Clarificación de relaciones entre conceptos Aplicación de fórmulas para resolver problemas Soluciones de Puzzles por ensayo y error Trabajo en el laboratorio Producción intelectual rutinaria Investigación científica Nueva música Nueva arquitectura curso

94. Comentarios Seleccionar estrategia Priorizar Ejemplos Asignación recursos Selección intervalos m. preventivo. Desarrollar gestión de conocimiento Usaremos aprendizaje activo