Clase 1 (2016) Fallas

1. Universidad Galileo
Facultad de Ciencia, Tecnología e Industria
Postgrado de Planeación y Aseguramiento de la Calidad ISO 9000
Juan Martín Calles , M.Sc.
7 y 14 de mayo 2016

2. Inicio Final Tema,
08:00 09:30 Taller+1
09:30 10:00 Receso
10:00 11:15 Introducción
11:15 12:00 Taller+2
12:00 12:30 Introducción+a+diagramas+de+bloque
12:30 13:30 Almuerzo
13:30 14:45 Continuación+Diagramas+de+bloque
14:45 15:45 Taller+3
15:45 16:30 Evaluación+Comprensiva

4. Relación de conceptos
Calidad
Confiabilidad
Fiabilidad

6. Tecnologías
de
Aseguramiento
Fiabilidad
Diagramas de
Bloques
Arboles de
Falla
Estrategias de
Confiabilidad
Calidad Total
Filosofías de
calidad
Círculos de
Calidad
6σ

7. • Calidad de Confiable
• Probabilidad de buen
funcionamiento de
una cosa
• Es un atributo de un
sistema, producto o
servicio
Confiabilidad

8. • Es una disciplina o ciencia
cuyo objetivo es la
evaluación y la mejora de la
confiabilidad de los sistemas
• Concepto estadístico
definido por la probabilidad
de que un porcentaje
determinado de los órganos
de un sistema tengan por lo
menos un número
determinado de horas de
vida
Fiabilidad

9. ¡ Asegurar el funcionamiento
de servicios críticos
(transporte, comunicaciones,
sistemas bancarios, etc.),
detectando puntos críticos
de falla
¡ Seguridad o estados de
emergencia nacional

10. ¡ Garantizar la calidad
de productos y
servicios (clientes más
exigentes y con buenas
opciones alternativas)
¡ Evitar riesgos
(medicina, industria
farmacéutica,
ocupacionales, etc.

12. ¡ La CONFIABILIDAD, hoy día comprende dentro
de una organización:
Gestión del Talento Humano
• Gerencia del desempeño, Gerencia del
conocimiento, Equipos de trabajo,
Modelos de Competencias
Gestión Integral del mantenimiento
• Mantenimiento basado en condición
• Optimización del Mantenimiento
Preventivo
• Mantenimiento basado en Confiabilidad

13. Clientes
más
exigentes
Productos
más
complejos
Seguridad
Ventaja
Competitiva

14. Competitividad
Automatización
Creciente
Complejidad
de las
máquinas
Bajos
márgenes de
utilidad
Competitividad
basada en
tiempo de
respuesta
Complejidad
del entorno
(PESTEL, 5 fuerzas
de Potter)

15. ¡ La Segunda Guerra Mundial:
§ Baja vida de dispositivos
electrónicos de bombarderos
(apenas 20 horas)
§ Alto porcentaje de falla en
dispositivos navales (40%)
¡ Viajes Espaciales:
§ Apolo 13 (1970)
§ Challenger (1986)
¡ Desastres
§ 9/11

16. ¡ Leyes de Murphy:
§ Primera Ley:
“Si algo puede salir mal,
va a salir mal”
§ Segunda Ley:
“Casi siempre se falla
en trivialidades”

17. üProbabilidad
üTiempo
üDesempeño
üCondiciones de Operación

18. ¡ Probabilidad:
§ La razón en la que se cree sucederá una cosa
§ La frecuencia de que un evento suceda dentro de un todo
§ ¿Cual es la frecuencia de que en un lanzamiento de
un dado obtenga un 6?

19. ¡ Tiempo:
§ Tiempo efectivo de operación
de un sistema antes de que se
produzca una falla
§ Puede medirse a través de
otra dimensional como kms,
revoluciones por minuto, etc.
§ Existe una gran diferencia
cuando un producto tiene una
confiabilidad determinada en
varios tiempos

20. ¡Desempeño:
§ Se refiere al objetivo para
el que fabricó el producto
o sistema
¡ Falla: cuando no cumple
las expectativas de
desempeño

21. ¡Condiciones de
Operación:
§ Todo aquel entorno que
puede intervenir o causar
una falla en un sistema
§ Tipo y cantidad de uso:
▪ Uso domestico de los
electrodomésticos
▪ Uso del pedal de clutch

23. Tipos
de
Fallas
Funcional Confiabilidad

24. ¡ Se produce al inicio de la vida del
producto debido a defectos en la
manufactura o en los materiales
empleados

25. ¡ Ocurre después de un período de uso
¡ Ejemplos:
Ø Degradación
Ø Bajo desempeño

26. ¡ Confiabilidad inherente:
§ Es la definida por el diseño del
producto o procesos
¡ Confiabilidad lograda:
§ La lograda durante el uso
§ Puede ser menor que la
inherente debido a condiciones
de proceso de fabricación, uso,
condiciones de operación, etc.

27. Medición y
predicción
• Técnicas de
Confiabilidad
Incremento
• Ingeniería de la
Confiabilidad
Administración
de la
confiabilidad
• Mantenimiento

28. Analítica:
• Analiza que tan confiable es
un sistema (observar sin
cambiar)
Gerencial:
• Se decide como modificar el
sistema para hacerlo más
confiable . ¿puede aplicarse
Six Sigma?
Predicción
Cuantifii
-
cación
Modelización
Síntesis
Planificación Logística Control Comprobación

29. ¡ Identificación de posibles fallas:
¡ Análisis de fallas:
§ Uso de modelos matemáticos
§ Diagrama de dependencia de componentes

30. Categoría
I
• Catastrófica
• Consecuencias muy altas (perdida de producción,
riego de accidente, etc.)
Categoría II
• Crítica
• La falla no tiene una consecuencia crucial
Categoría III
• Marginal
• Es de menor alcance
Categoría IV
• Menor
• Leve
Severidad:

31. En base al ciclo de vida del sistema:
• Implementación• Operación
• Diseño• Especificaciones
Tipo
1
Tipo
2
Tipo
3
Tipo
4

32. ü Tipo 1: Especificación
ü Tipo 2: Diseño
ü Tipo 3: Implementación
ü Tipo 4: Operación

33. A. Desgaste del clutch de un vehículo
B. Perdida de producto perecedero al estar
expuesto a altas temperaturas
C. Robo de producto en un almacén
D. Error en la entrega de una chequera a un
cliente en un banco

34. F1 F2
F3
Especificaciones Diseño
Implementación
F12
F23F13
F123
F4
Operación
Fx Externa
Fx Externa

35. ¡ Se refiere al tipo de fallas que se pueden
presentar (F12, F23, F13 y F123)
¡ Sucede cuando no queda clara la información
entre una fase y otra y en la fase siguiente se
pueden tomar decisiones equivocadas
¡ Es una falla de comunicación
§ Confusión
§ Vaguedad
§ Falta de detalles
§ Falta de énfasis en puntos importantes

36. ¡ Revisión de material final por
otro equipo
¡ Asesoramiento
¡ Pruebas (sobretodo en el tema
de fallas por especificaciones)
¡ Observar
¡ Efectivo manejo de la
comunicación
§ Se envió
§ Se recibió
§ Se entendió
§ Hay compromiso

37. ¡ Resumiendo:
§ La confiabilidad de un equipo es que no
sufra un desperfecto mientras funciona
§ Cuando un equipo funciona bien y trabaja
siempre que se necesite que efectúe el
trabajo para el cual se destina, se dice que
es confiable

38. Tiempo
Ocurrencia
de
falla
Falla
temprana Vida útil Periodo de
Desgaste final

39. Ø Si no se conocen los datos de la confiabilidad,
se deben realizar las investigaciones
correspondientes
Ø El fin de la estimación es determinar a través de
experimentos controlados en donde se pueden
dar las fallas, sus tipos, los efectos y las causas

40. Ø En la práctica los experimentos pueden
terminar por:
ØFalla
ØTiempo

41. Ø Otros ejemplos:
ØFalla
ØTiempo

42. Ø Índice de fallas = FR
FR (%) = Mide el porcentaje de fallos en
relación al número total de productos
examinados
FR (%) = Cantidad de fallas
unidades probadas
X 100%

43. Ø Índice de fallas = FR
FR (N) = Mide las fallas durante un
determinado período de tiempo
FR (N) = Cantidad de fallas
Número de unidades por hora del tiempo de operación

44. Ø Tiempo medio entre fallas= TMEF
TMEF= Es el inverso del FR (N)
TMEF= 1
FR(N)

45. Ø Ejemplo:
Ø Se utilizan 20 sistemas de A/C en una instalación industrial.
Estos sistemas se sometieron a una prueba de 1,000 horas de
duración. Dos de los sistemas fallaron durante la prueba, una
después de 200 hrs y el otro después de 600 hrs.
Ø FR (%) = 2/20 (100) = 10%
Ø FR(N) = Número de fallos/Tiempo de operación
De donde:
Tiempo total = 1000 x 20 = 20,000 horas/unidades
Tiempo no operacional = 800 hrs para el primer fallo + 400 hrs
para el segundo fallo
= 1,200 horas/unidades
Tiempo operativo = Tiempo total – tiempo no operativo
= 20,000 – 1,200 = 18,800 hrs en todas las unidades

46. Ø Ejemplo:
Ø FR (N) = 2 / (18,800) = 0.000106 fallos/horas-unidad
Ø TMEF = 1/FR(N)
= 1/0.000106 =
= 9,434 horas

47. ¡ Suponga que se esta evaluando la resistencia por
tensión en 12 filamentos de acero durante 60 horas.
Fallas 5 filamentos
§ 2 filamento fallan a las 2 horas exactamente
§ 1 filamento a las 35 horas
§ 1 filamento a las 45 horas
§ 1 filamento a las 55 horas
¡ Determine el FR(%), FR(N) y el TMEF

48. Sistema
Modelo
Análisis
Resultados
Corrección

50. ¡ Entre los modelos más importantes para
análisis de confiabilidad se encuentran:
ØDiagramas de Bloques
ØArboles de Falla

51. ¡ Es la técnica más simple para poder
analizar la confiabilidad de un sistema o
subsistema. Los diagramas de bloque son
abstracción del sistema real
¡ Requieren una conexión o secuencia
lógica, es decir la dependencia de
confiabilidad del sistema o proceso.
§ Aplicación
▪ Planificación estratégica
▪ Cadena de suministro

52. SUMINISTROS
PLANTA DE
PRODUCCIÓN o
ALMACEN
TRANSPORTE
PRIMARIO
• Almacenamiento
• Manejo
• Re empaque
• Despacho
• PRO
• CESAM. DE
ORDENES.
• MANEJO DE
INFORMACIÓN
TRANSPORTE
SECUNDARIO
PUNTOS DE
ENTREGA

53. 1. Hacer un listado de
componentes o
subsistemas
2. Definir las funciones
principales
3. Establecer la
dependencia entre
componentes
4. Dibujar el diagrama de
bloques considerando
dichas dependencias (o
secuencia)

54. 1. Representan dependencia de confiabilidad entre
componentes y sistemas
2. Descarta detalles sin interés
3. Son intuitivos y fáciles de evaluar
4. No representan ni secuencia cronológica ni esquema de
funcionamiento

55. ¡ En un sistema de este tipo, todos los componentes
deben funcionar o, de lo contrario el sistema falla
¡ La confiabilidad del sistema es el producto de:
R(S) = R(A) * R(B)
A B

56. ¡ Un sistema de este tipo opera con éxito siempre y
cuando un componente funcione, ya que los
componentes adicionales son redundantes
R(S) = 1 – (1- R(A)) * (1 - R(B))
A
B

57. ¡ Donde:
1- R(A) y 1 – R(B) son las probabilidades
de falla de A y B
respectivamente
¿Por qué?

58. ¡ Tipos de paralelismo:
¡ ACTIVO :
§ Cuando dos elementos activos están funcionando a la vez y,
si uno falla, no disminuye el desempeño, solo se reduce la
confiabilidad
¡ STANDBY:
▪ Es cuando una de las unidades está funcionando y la otra esta apagada
pero se activa al fallar la primera
¡ DEGRADABLE:
▪ Todos los elementos se encuentran funcionando y cuando uno falla. El
sistema sigue trabajando pero su desempeño y confiabilidad bajan

59. ¡ El diagrama no representa un esquema ilustrativo de
la situación física del problema, responde a la forma
en que interactúan los componentes:
A
DC
B

60. ¡ Para resolver estos sistemas:
§ Primero se trabajan la mayor cantidad de elementos en serie
§ Luego se reducen los elementos en paralelo

61. ¡ Ejercicios:

62. A
DB
C
Si R(A) = 0.90
R(B) = 0.95
R(C) = 0.85
R(D) = 0.96
Calcular la Confiabilidad del sistema

63. BD
AC
Solución:
1.Primero se reducen los componentes que están en serie, o sea A con B
y luego C con D:
R(AC) = R(A) * R(C)
= 0.90 * 0.85 = 0.765
R(BD) = R(B) * R(D)
= 0.95 * 0.96 = 0.912

64. Solución:
2.Luego se reduce el sistema AC y BD que están en paralelo:
R(ACBD) = 1 - ((1-R(AC) * (1- R(BD))
= 1 - ( 1 - 0.765) * (1 – 0.912)
= 1 - ((0.235) * (0.088))
= 1 - 0.0206
R(ACBD) = 0.9793 = 97.93%

65. Una variante de los cálculos vistos es
encontrar la probabilidad de un
componente para garantizar una
confiabilidad mínima del sistema

66. ¡ Determine la confiabilidad mínima del
componente A2 si, para garantizar una
confiabilidad total del sistema de =0.88
A1 = 0.90 A2 = ??

67. ¡ Solución:
§ Sabemos que por ser un sistema en serie, la
confiabilidad es:
R(S) = A1 * A2
0.88 = 0.90 * A2
Entonces:
A2 = 0.88 / 0.90 = 0.978 = 97.8%

68. ¡ Serie:
§ Una cadena de distribución:
▪ Ejemplo:
▪ Si las probabilidades de éxito de las diferentes fases de una
cadena (que son secuenciales) son:
▪ Captura de pedidos = 0.90
▪ Facturación = 0.96
▪ Preparación productos = 0.99
▪ Entrega en tiempo = 0.96
La confiabilidad del sistema es = 0.90 * 0.96 * 0.99 * 0.96 =
= 0.821 = 82.1%

69. ¡ Paralelo.
§ También en una cadena de distribución:
▪ Ejemplo:
▪ Se debe entregar un pedido a un cliente. Puede emplearse transporte
terrestre, marítimo y aéreo:
▪ La confiabilidad de cada opción son
A1 = transporte terrestre = 0.90
▪ A2 = transporte aéreo = 0.80
▪ A3 = transporte marítimo = 0.88
Entonces la confiabilidad del sistema R(E) es:
R(E) = 1 - ((1 – A1) * 1(1 – A2) * (1 – A3))
= 1 - ((1 – 0.90) * (1 – 0.80) * (1 – 0.88))
= 1 – (0.10 * 0.2 * 0.12)
= 1 – 0.0024
R (E) = 0.9976 = 99.76%

70. ¡ Entonces.
§ ¿Qué sistema, en general debería tener
mayor confiabilidad?
§ ¿Por qué?

71. ¡ Son aquellos que en los cuales uno o más componentes
hacen que el sistema no sea definido como serie o
paralelo:
¡ En la vida real, esos elementos que no definen el
sistema, son opciones adicionales o caminos alternos a
un componente

72. ¡ Determinar los componentes que pueden
hacer que el sistema falle (cut sets o
cortaduras mínimas)
¡ Determinar las no confiabilidades de cada
sistema
¡ Sumar todas las no confiabilidades
¡ Determinar la confiabilidad del sistema

73. ¡ Calcular la confiabilidad del siguiente
sistema:
B
FC
E
DA G
(0.90)
(0.90)
(0.90)(0.90)
(0.85)
(0.99)
(0.99)

74. Paso 1
¡ ¿Cuáles son las cortaduras (cut sets) mínimos que
hacen que se corte el sistema?
§ A
§ BC
§ BF
§ EF
§ EDC
§ G

75. Paso 2
¡ Determinar la no confiabilidad de cada cut set:
§ U(A) = 1 - 0.90 = 0.100
§ U(BC) = (1 - 0.85) * (1 - 0.90) = 0.015
§ U(BF) = (1 - 0.85) * (1- 0.90) = 0.015
§ U(EF) = (1 - 0.90) * (1 - 0.90) = 0.010
§ U(EDC)= (1 – 0.90) * (1 – 0.99) * (1 – 0.90) = 0.0001
(G) = = (1 – 0.99) = 0.01

76. Paso 3
¡ Sumar todas las no confiabilidad de cada cut set:
§ U(A) = 1 - 0.90 = 0.100
§ U(BC) = (1 - 0.85) * (1 - 0.90) = 0.015
§ U(BF) = (1 - 0.85) * (1- 0.90) = 0.015
§ U(EF) = (1 - 0.90) * (1 - 0.90) = 0.010
§ U(EDC)= (1 – 0.90) * (1 – 0.99) * (1 – 0.90) = 0.0001
(G) = = (1 – 0.99) = 0.01
U(S) =0.1501

77. Paso 4
¡ Determinar la confiabilidad del sistema
§ R(S) = 1 – 0.1501 = 0.8499 = 84.99%

78. ¡ ¿Cuántos cut sets pueden encontrarse en el siguiente sistema?
B
F
C
K
A
J
D
E
I H
L
M
N
G

79. ¿Cuántos cut sets más se pueden
encontrar?