Politicas Mantenimiento

Políticas de Mantenimiento (1) Ing. Marco Macchi Dipartimento di Ingegneria Gestionale e-mail: [email protected] tel.: +39 02 2399 2726

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AGENDA

• Objeti Objetivos vos del manten mantenimi imient entoo • Políti Políticas cas de manten mantenimi imient entoo • Cos Costos tos de mant manteni enimie miento nto • Optimiza Optimización ción del del costo costo de mante mantenimie nimiento nto Ing. Marco Macchi

Politecnico di Milano

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OBJETIVOS DEL MATEIMIETO


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OBJETIVOS DEL MANTENIMIENTO

Mantenimiento

La combinación de todas las acciones técnicas y admi admini nist stra rati tiva vas, s, incl incluy uyen endo do la supe superv rvis isió ión, n, que que tien tienee como como objetivo el man mantener ner o recupe uperar un elemento nto a un estado en el cual pueda realiza izar su func funció iónn

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OBJETIVOS DEL MANTENIMIENTO El objetivo de la mantenimiento se puede considerar como aquel que permita lograr un balance óptimo entre la asignación de los recursos de mantenimiento y el logro de los resultados de planta. Recursos de mantenimiento

Resultados de Planta

Recursos humanos

Estándares de operación deseados.

Repuestos Herramientas

OBJETIVOS mantenimiento

Información

Resultados deseados (disponibilidad, tasa de producción, etc.) Calidad del Producto

Otros Factores de Planta Vida de planta Uso de energía Politecnico di Milano

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OBJETIVOS DEL MANTENIMIENTO

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OBJETIVOS Y POLITICAS DE MANTENIMIENTO El objetivo de mantenimiento es lograr la operación, productividad, y calidad acordada, dentro de los estándares de seguridad y condición de planta, a un mínimo costo.

Para cumplir con este objetivo se deben definir y desarrollar las estrategias y políticas de mantenimiento adecuadas


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POLITICAS DE MATEIMIETO

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TAREAS DE MANTENIMIENTO - CLASIFICACIONES MantenimientoProgramado Basado en programación Mantenimiento No-Programado

Mantenimiento Correctivo Basado en políticas (Depende de falla) Mantenimiento Preventivo


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POLITICAS DE MANTENIMIENTO • Cíclico

Preventiva

• Basado en condición • Predictivo

POLITICAS de MANTENIMIENTO

Correctiva (a la falla) Proactiva (mejorativa)

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• Falla

• Mejora de confiabilidad y mantenibilidad


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POLITICAS DE MANTENIMIENTO Mantenimiento Correctivo

Mantenimiento realizado después de una falla, dirigida a restaurar un elemento a un estado en el cual pueda realizar la función solicitada

(a la falla)

Mantenimiento Preventivo

Mantenimiento realizado en los intervalos especificados de tiempo o según criterios exactos, dirigidos a reducir probabilidad de falla o el deterioro operativo de un elemento

(preventivo)

Mantenimiento Proactivo (mejorativo)

Aumentar las acciones o pequeñas modificaciones, dirigidas a mejorar la confiabilidad y la mantenibilidad de un elemento, con la eliminación de las causas sistemáticas de falla y/o reducción de la probabilidad de aparición de otras fallas (con intervenciones que no alteran el valor patrimonial del elemento)


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MANTENIMIENTO A LA FALLA - CORRECTIVO Llevar la máquina o Intervención de

componente a

reparaciones después

condiciones de

de falla.

funcionamiento aceptables.

Es la forma más básica básica y antigua de mantener mantener.. La acción está definida exclusivamente al evento de la falla falla.. Prevalecen las capacidades técnicas individuales individuales.. Escaso control de costos, nivel del servicio y capacidad organizacional organizacional..

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POLITICAS DE MANTENIMIENTO (MANTENIMIENTO PREVENTIVO) Mantenimiento Cíclica

Basado en intervalos de tiempo predeterminados

Mantenimiento basado en Condición

Basado en alcanzar límites predeterminados de una medida o de una señal

Mantenimiento Predictiva

Basado en la selección y la medición de uno o más parámetros o variables y la extrapolación, con modelos apropiados, del tiempo residual para predecir la falla


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MANTENIMIENTO PREVENTIVO CICLICO Las INTERVENCIONES DE MANTENIMIENTO PREVENTIVO CICLICO se efectúan en tiempos fijos (política de bloque) o en edades de elementos definidos (basada en edad) X

Política de Bloque (intervalo constante)

X

X

X time

T

T

T

T

O = Tarea preventiva X = Tarea de reparación (después de falla) Política basada en edad (edad constante)

X time

T T

Requiere un conocimiento estadístico del fenómeno de falla, de hecho es apropiado si: - La tasa de falla tiene una tendencia creciente, cada vez más pronunciada (curva bañera) - El costo total del mantenimiento preventivo es más bajo que el costo total del mantenimiento correctivo Ing. Marco Macchi


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MANTENIMIENTO BASADA EN CONDICION Un MANTENIMIENTO BASADO EN CONDICION se realiza si los valores de una (o más) señales débiles muestran una deterioración incipiente del elemento. Falla funcional (colapso)

o r t e m á r Valor límite a ceptable (alarma) a p l e d r o l a Falla potencial (alerta) V

Area de control

Tiempo límite residual

tiempo

Es una aplicación conveniente si: - El costo total de mantenimiento basado en condición es menor que el c osto total de mantenimiento correctivo - El costo total de mantenimiento basado en condición es menor que el c osto total de mantenimiento cíclico Politecnico di Milano

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MANTENIMIENTO PREDICTIVO Las INTERVENCIONES DE MANTENIMIENTO PREDICTIVO se realizan en base a un modelo de previsión (en base de señales/medidas débiles) de la evolución del deterioro del elemento Trend de Trend de largo plazo

previsió previsión de largo plazo

previsió previsión de corto plazo

ro t e m r á a p l e d r o l a V

Es una evolución de la política de la mantenimiento basada en condición

aceleració aceleración del deterioro deterioro

trend d trend de corto plazo

previs de largo previsión d correcta con aquella orrecta con di corto

Tiempo

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MANTENIMIENTO PREDICTIVA • Es análoga a la Mantenimiento según condición condición..

• Se basa en la medida instrumental de las señales débiles y su modelación. modelación. • Presupone Presupone la existencia de una relación pseud pseudo o-determinístico determinístico entre el valor de la eñal emi emitida y la vida residual del componente. componente. • En condiciones de funcionamiento no correcto, las máquinas emiten señales ("emisiones“)), clasificables en cuatro categorías ("emisiones“ categorías:: emisiones acústicas y vibratorias vibratorias.. • emisiones • emisiones térmicas térmicas.. • emisiones relativas a los fluidos lubr lubrii-refrigerantes. refrigerantes. • emisiones relativas al producto producto..


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ADQUISICION DE SEÑAL

•

Flujo,

temperatura,

•

Adquisición Adquisición de datos en tiempo real

•

Archivado de datos locales en término medio medio

•

Supervisión Supervisión de tendencia tendencia

•

Análisis de tendencia

•

Análisis Análisis termodinámico

•

Análisis de vibración

densidad,

humedad, aceleración, velocidad, ... humedad, medida •

Supervisión de emisión predictiva predictiva para para emisiones de NOx, NOx, CO, O2

•

Red de trabajo (datos de diagnóstico y centros de servicio remotos a través de INTERNET) Ing. Marco Macchi


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MUCHAS SEÑALES YA DISPONIBLES DESDE LA PLANTA Control numérico de la máquina Equipo de supervisión de control Sistemas de automatización Redes de datos de la fábrica

Italia Politecnico di Milano

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POLITICA DE MANTENIMIENTO: UN EJEMPLO SIMPLE

Considere su autómovil 



El conductor eléctrico se ahogó en las pastillas de freno (haciendo la señal de desgaste en el tablero) es un ejemplo de mantenimiento predictivo: dice que en 1000 km las pastillas de freno tienen que ser sustituidos La señal de color en los neumáticos es un ejemplo de mantenimiento basado en condición: cuando aparece la señal una sustitución es necesaria



El cambio de aceite es un ejemplo de mantenimiento cíclica basado en edad



La sustitución de un foco quebrado es un ejemplo de mantenimiento correctivo



La instalación de un radiador de aceite es un ejemplo de mantenimiento proactivo

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POLITICA DE MANTENIMIENTO: SELECCIONELA! Una de las principales tareas de la ingeniería de mantenimiento es la definición de una mezcla (mix) correcta de políticas de mantenimiento Pasos principales (a) DEFINIR si es mejor operar hasta la falla o evitarla con acciones preventivas (b) DEFINIR el mejor tipo de mantenimiento preventivo para ser implementado (c) MEJORAR el mantenimiento del elemento El objetivo final es minimizar el Costo Total del Mantenimiento


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22 Modo de falla de un componente

POLITICA de MANTENIMIENTO:¿Existe COMO SELECCIONARLA una señal

NO

débil? SI

NO

¿Existe una duración prevista?

¿Recomendaciones de proveedores?

SI

¿Es posible vigilar?

¿Es posible inspeccionar el componente?

SI

SI

Activación de Monitoreo

NO

Activación de Inspección Cíclica

NO

NO SI

Mantenimiento Productivo Mantenimiento Predictivo o Sobre Condición

Mantenimiento Oportunista

mantenimiento Preventivo Cíclico

mantenimiento Correctiva

La mezcla define la

Política de mantenimiento Ing. Marco Macchi


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POLITICA DE MANTENIMIENTO: COMO SELECCIONARLA

a l l a f e d o t c a p m I

Frecuencia de falla Politecnico di Milano

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POLITICA DE MANTENIMIENTO: COMO SELECCIONARLA λ

tiempo El costo total de una intervención correctiva es menor que el una intervención preventiva

Correctiva

Correctiva

El costo total de una intervención correctiva es mayor que el de una intervención preventiva El costo de una inspección más la intervención preventiva (en la condición) es mayor que el costo total de una intervención correctiva

Correctiva

Correctiva

El costo total de una intervención correctiva es mayor que el de una intervención preventiva El costo de una inspección más la intervención preventiva (en la condición) es menor que el costo total de una intervención correctiva

mantenimiento basado en condición

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mantenimiento basado en condición

Correctiva

Preventiva Cí clica

mantenimiento basado en condición o preventivo c í clico


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COMPORTAMIENTO DE LA TASA DE FALLA Y POLITICAS DE mantenimiento (COMPONENTES DE UNITED AIRLINES) 11% 11 %

estos componentes pueden tener pueden tener beneficios beneficios al ser intervenidos de forma forma preventiva o aa edad fija fija..

4%

Casos en que existe un aumento real en la la tasa de falla después después de una determinada edad edad..

2% 5% 7%

89%

En este caso, caso, típico de motores motores a turbina, turbina, no existe existe una edad en la cual la tasa de falla comience a crecer rápidamente rápidamente.. Es común que exista un límite de edad para la cual sea posible implementar mantenimiento preventiva. preventiva.

14%

89% 89 % para para estos

componentes, componentes, la mantenimiento mantenimiento preventiva no agrega agrega valor valor..

68%

En estos casos no es aplicable ningún tipo de intervención de mantenimient o mantenimiento preventiva. preventiva.


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POLITICA DE Mantenimiento: ¡CONTROLALA! Indicadores Claves de Funcionamiento Costos de mantenimiento correctiva total/costos de mantenimiento total Costos de mantenimiento preventivo cíclico totales/costos de mantenimiento total Costos total de mantenimiento sobre condición y predictivo /costos de mantenimiento total Divide los costos en 2 ítems principales: costos de mantenimiento gastados durante las actividades de mantenimiento programadas y los costos de mantenimiento gastados durante los tiempos de respuesta después de la falla

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COSTOS DE MATEIMIETO


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COSTOS DE MANTENIMIENTO - CLASIFICACION • Horas-Hombre (internas y externas – terceros)

COSTOS DIRECTOS

• Materiales (repuestos, artículos)

TOTAL COSTOS DE MANTENIMIENTO

• Estructura de Gerencia

COSTOS IDIRECTOS

• Utilitarios, instalaciones, materiales auxiliares • Costos de inventario • Servicios auxiliares

COSTOS DE PERDIDA DE FUCIOAMIETO

• Costos de Capacidad • Costos de Calidad • Costos de Seguirdad • Otros costos de ineficiencia

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COSTOS DE MANTENIMIENTO - CLASIFICACION • Pérdidas de utilización de la capacidad de un elemento (producción / capacidad de servicio de producción / plantas de servicio)

COSTOS DE CAPACIDAD

• Pérdidas de utilización de horas-hombre del personal del fabricante (en caso de que ese personal no se pueda asignar a otras tareas)

• Costos internos de no calidad (inspecciones para identificar defectos de producto antes de su

COSTOS DE CALIDAD

entrega al cliente; desechos; análisis de defectos y de reanudación; re-inspecciones) • Costos externos de no calidad (reemplazo de artículos defectuosos en el lugar del cliente;

análisis de defectos y reparaciones de reentrantes; responsabilidad por la fabricación de un producto; pagos de la garantía; potenciales para pérdidas de demanda futura)


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COSTOS DE MANTENIMIENTO - CLASIFICACION • Pagos por demandasde lesión/muerte • Costos de ayuda legal para la defensa contra demandas • Pagos para los daños materiales no cubiertos por seguro

COSTOS DE SEGURIDAD

• Aumento de costos del seguro • Costo de investigación de accidente • Costo de medidas correctivas requeridas para prevenir accidentes reocurrentes • Pérdida de crédito debido a degradaciónde confianza pública

OTROS COSTOS DE IEFICIECIA

• Uso ineficientede recursos/ productividad baja (energía, agua, …, aceite, …)

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COSTOS DE MANTECION - MODELO I PERDIDA DE CAPACIDAD DE PRODUCCION PROD_CAPLOSS = (1-Ao)* PROD_CAP PROD_CAP = Tu * ROUTn

COSTO DE LA PERDIDA DE CAPACIDAD DE PRODUCCION COST_PROD_CAPLOSS = (p- cv)*(1-Ao)* PROD_CAP

p = precio de venta del producto producido por la planta ([pesos/unidad]) cv = costo variable de la producción de unidad ([pesos/unidad]) Ao = disponibilidad operacional de la planta PROD_CAP = capacidad de prod ucción nominal de la planta ([unidades/año]) Tu = tiempo planeado de utilización ([horas/año]) ROUTn = índice de salida nominal de la planta ([unidades/hora])


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COSTOS DE MANTECION - MODELO II PERDIDA DE LA CAPACIDAD DE SERVICIO SERV_CAP LOSS = (Ac - Ao) * SERV_CAP SERV_CAP = Tu * SR n

COSTO DE LA PERDIDA DE LA CAPACIDAD DE SERVICIO COST_SERV_CAPLOSS = Pe*(Ac - Ao)*SERV_CAP

Pe = costo de la pena de u nidad ([pesos/unidad de servicio]) SERV_CAP = capacidad del servicio nominal de la planta ([unidades de servicio/año]) SR n = índice del servicio nominal de la planta ([unidades de servicio/hora]) Tu = tiempo planeado de utilización ([horas/año]) un modelo similar puede ser aplicado cuando el COSTO DE PERDIDA DE LA CAPACIDAD DE SERVICIO se calcula en base al tiempo de utilización P e*(Ac - Ao )*T u

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COSTOS DE MANTENIMIENTO - MODELO III

PERDIDA DE CAPACIDAD DEL PERSONAL PERSO_CAPLOSS = personnel * (1- Ao) * Tu

COSTO DE LA PERDIDA DE CAPACIDAD DEL PERSONAL COST_PERSO_CAPLOSS = Cmanhour*personnel (1-Ao)*Tu

Cmanhour = costo de la hora-hombre de cada persona ([peso/hora*persona]) Nmanhour = número de p ersonas empleadas en el planta An = disponibilidad operacional de la planta Tu = tiempo planeado de utilización ([horas/año])


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EJEMPLO 1 (INDUSTRIA DEL CEMENTO)

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FASE DE QUEMADO DE CLINKER Politecnico di Milano

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PRICE p WEIGHT PRODUCTION VARIABLE COSTS cv NOMINAL OUTPUT R ATE ROUTn YEARLY PLANNED UTILISATION TIME Tu PRODUCTION CAPACITY PROD_CAP OPERATIONAL AVAILABILITY Ao CAPACITY LOSS PROD_CAP LOSS

5 50 20 4.000 320 1.280.000 0,95 64.000

euro / cement bag kg / cement bag euro / t clinker t clinker / day days / year t clinker / year --t clinker / year

COST OF CAPACITY LOSS COST_PROD_CAP LOSS

5.120.000

euro / year

COSTO DE PERDIDA DE CAPACIDAD DE PRODUCCION (debido al cuello de botella de la capacidad de producción)

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EJEMPLO 2 (PLANTAS DE SERVICIO) SERVICIO GLOBAL en las bombas (proveedor de servicio responsable de la disponibilidad de bombas) ⇒

costos de las pérdidas de capacidad de servicio UNIT PENALTY COST Pe NOMINAL SERVICE RATE OF THE PLANT SR n YEARLY PLANNED UTILISATION TIME Tu OPERATIONAL AVAILABILITY (AS CONTRACTUALISED) Ac OPERATIONAL AVAILABILITY (AS ACHIEVED) Ao SERVICE CAPACITY LOSS SERV_CAPLOSS COST OF SERVICE CAPACITY LOSS COST_SERV_CAPLOSS

25 400 4.800

euro / l l/h h / year

0,975

---

0,95

---

48.000

l / year

1.200.000

euro / year


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OPTIMIZACIO DE COSTOS DE MATEIMIETO

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OPTIMIZACION DE COSTO POR MEDIO DE LA SELECCION DE POLITICAS DE MANTENIMIENTO Un constructor de maquinaria recomienda planear un mantenimiento preventivo cada 50 horas de la utilización.

Intervalos de mantenimiento (preventivo cíclico) [horas] (1)

Número anual de fallas (2)

La intervención de mantenimiento dura 2 horas y requiere parar la producción. 5 de sus máquinas están instalados en tu planta.

30

1

50

2

Tu director de planta piensa que la recomendación del constructor de maquinaria es muy exagerada.

80

3

100

4

150

6

200

9

300

14

En adelante, él pide que investigues la frecuencia y naturaleza de las fallas. Los datos de falla se pueden obtener de otros usuarios industriales de las mismas máquinas. A partir de las observaciones disponibles, intente decidir si seguir la recomendación o no


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OPTIMIZACION DE COSTO POR MEDIO DE LA SELECCION DE POLITICAS DE MANTENIMIENTO Sabes que la intervención de mantenimiento preventivo cuesta 40 $/hora, mientras que la de mantenimiento correctivo cuesta 120 $/hours. Una falla dura, en promedio, 3 horas. Cada máquina se utiliza 2400 horas por año, y el mantenimiento preventivo se puede organizar fuera del tiempo de producción (fuera del tiempo planeado de utilización para la producción). El costo de pérdida de la capacidad de producción de una máquina se evalúa 40 $/hora. DECIDIR EL INTERVALO DE MANTENIMIENTO OPTIMO

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OPTIMIZACION DE COSTO POR MEDIO DE LA SELECCION DE POLITICAS DE MANTENIMIENTO SOLUCION

El objetivo del análisis es reducir al mínimo los COSTOS DE MANTENIMIENTO TOTALES Solución

Frecuencia Costos de Costos de Costo de la Costos totales anual de mantenimiento mantenimiento pérdida de mantenimiento preventivo correctivo capacidad (4) + (5) + (6) preventivo 40$ x 2horas 120$ x 3horas 3 horas x 40 $ 2400 / (1) x (2) = (5) x (2) = (6) x (3) = (4) = (3)

1 2 3

80 48 30

6400$ 3840$ 2400$

360$ 720$ 1080$

120$ 240$ 360$

6840$ 4800$ 3840$

4 5 6

24 16 12

1920$ 1280$ 960$

1440$ 2160$ 3240$

480$ 720$ 1080$

3840$ 4160$ 5280$

7

8

640$

5040$

1680$

7360$


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OPTIMIZACION DE COSTO – TRADE OFF Los COSTOS DE MANTENIMIENTO TOTALES son una función del mantenimiento programado (siendo el plan de mantenimiento un resultado de la selección del mix de políticas de mantenimiento) 8000 7000 6000 5000 4000

Prev Maint Cost

3000 2000

Corr Maint Cost

1000 0

Low % 0Bassa

Pianificata Alta Scheduled Maintenance High %8 2 % Manutenzione 4 6

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OPTIMIZACION DE COSTO – LA PROYECCIÓN EN EL TIEMPO Los COSTOS DE MANTENIMIENTO TOTALES son una función del tiempo, gracias a una introducción progresiva del mantenimiento programado y de la reducción sistemática de falla alcanzada por medio de intervenciones proactivas de mantenimiento MANUTENZIONE PER POLITICA / ANNO - Polimeri Europa HORASANDAMENTO HOMBRE DIVIDIDO POR POLITICAS DE mantenimiento EN EL TI EMPO P re ve nti va prev

C orre t iva corr

Mi gl io rati va proact

ORE

Horas-hombre 45.000

T OTA LE OR E Total manhours

A SS . P ROD . ass. prod.

40.000 35.000 30.000 25.000 20.000 15.000 10.000 5.000 0

ii 2002 II° 2002

i 2003 I° 2003

ii 2003 II° 2003

i 2004 ii 2004 i 2005 ii 2005 I° 2004

II° 2004

I° 2005

II° 2005

ANNO i 2006 año I° 2006


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Referencias Bibliográficas A. Birolini, Reliability Engineering, Theory and Practice, Springer, 2004 B.S.Dhillon, Engineering Maintenance, A Modern Approach, CRC P ress, 2002

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Politicas Mantenimiento

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