Embed Size (px)
Citation preview
INSTITUTO TECNOLOGICO DE LA LAGUNA
TOPICOS DE LA INGENIERIA DE LA CALIDAD II
UNIDAD 4 “ CONFIABILIDAD”
LOPEZ GARCIA ANGELES ISABEL
RODRIGUEZ CAMPOS FRANCISCO JAVIER HERNANDEZ ROSALES LUIS LEONEL
CATEDRATICO : DRA . ADELA MENDOZA MARTINEZ
INGENIERIA INDUSTRIAL
TORREON , COAHUILA SEMESTRE AGOSTO - DICIEMBRE
DETERMINACIÓN DE LA CONFIABILIDAD DEL EQUIPO
Desde hace varios años se han venido desarrollando estudios y pruebas, con el objeto de minimizar todas las funciones que trae aparejadas la conservación
industrial, tales como el tiempo dedicado al mantenimiento preventivo, los tiempos de paro, la cantidad de refacciones, la habilidad del personal que interviene en la máquina (instalación, operación y conservación) y en fin, todo aquello que de una
u otra forma tiene que hacerse para permitir que los recursos sujetos a conservación continúen operando dentro de la calidad esperada.
Esto ha traído como consecuencia, que los fabricantes e instaladores de equipos
formen sus criterios de diseño tomando en cuenta los conceptos de mantenibilidad y confiabilidad.
Por lo que respecta a la MANTENIBILIDAD se define como la rapidez con la cual
los fallos o el funcionamiento defectuoso en los equipos son diagnosticado y
corregidos, o la conservación programada es ejecutada con éxito. Es una función
de variables que interactúan; incluye el diseño y configuración del equipo y su
instalación, la accesibilidad de partes y la adecuación de mano de obra que en el
interviene (instalación, conservación y operación).
Durante el diseño, debe procurarse que el equipo cuente, en lo posible, con lo siguiente:
Que las partes y componentes sean a tal grado estandarizado, que permitan su
minimización e intercambio en forma sencilla y rápida.
Que las herramientas necesarias para intervenir la máquina sean, en lo posible comunes y no especializadas, ya que esto último haría surgir la necesidad de tener una gran cantidad de herramientas en la fábrica con los consiguientes
problemas de control.
Que los conectores que unen a los diferentes subsistemas estén hechos de tal modo que no puedan ser intercambiados por error.
Que las labores de operación y conservación puedan ejecutarse sin poner en
peligro a las personas, al equipo o a otros equipos cuyo funcionamiento dependa del primero.
Que el equipo tenga soportes, asas, apoyos y sujeciones que permitan mover sus
partes con facilidad y apoyarlas sin peligro mientras se intervienen.
Que el equipo posea ayudas de diagnostico o elementos de auto diagnóstico que permitan una rápida identificación de la causa de la falla.
Que el equipo cuente con un adecuado sistema de identificación de puntos de
prueba y componentes que sean fácilmente vistos e interpretados.
Un concepto similar al de mantenibilidad, es el de "fiabilidad “o“confiabilidad “del
equipo, la cual se define como "la probabilidad de que un equipo funcione
satisfactoriamente dentro de los limites de desempeño establecidos, en una
determinada etapa de su vida útil y para un tiempo de operación estipulado
teniendo como condición que el equipo se utilice según el fin para el que fue
diseñado.
Pruebas de vida y estimación de la confiabilidad.
Las pruebas aceleradas, consisten en una variedad de métodos para acortar la
vida de un producto o para alargar su degradación. El principal objetivo de tales
pruebas es obtener datos rápidamente, los cuales modelados adecuadamente y
analizados, proporcionan información deseada sobre la vida de un producto bajo
condiciones normales de uso.
Mantenibilidad
La probabilidad de restituir o volver al servicio, en un tiempo determinado, a
un sistema que ha sufrido una falla o interrupción en su funcionamiento.
La mantenibilidad, juntamente con la confiabilidad, representan los dos
parámetros más importantes para la evaluación operativa de un sistema de
armas.
El posible intercambio entre los dos parámetros es una función compleja del
costo, complicación técnica y requerimientos operativos del sistema en
consideración.
Para efectuar una medición de la mantenibilidad es necesario definir
primero algunos elementos constitutivos de la misma.
Comencemos con el tiempo de interrupción (Ti) que representa el intervalo de
tiempo durante el cual el sistema se encuentra fuera de servicio. Ti puede
descomponerse en tres partes:
a)Tiempo efectivo de reparación
b)Tiempo logístico
c)Tiempo administrativo
El tiempo efectivo de reparación representa el tiempo durante el cual el
personal técnico se encuentra realizando los trabajos de reparación para poner
al sistema nuevamente en servicio.
El tiempo logístico representa la porción de Ti necesaria para obtener los
repuestos requeridos para la reparación.
El tiempo administrativo representa la porción Ti insumida por los retardos
administrativos debido al procesamiento de los requerimientos, las autorizaciones
para efectuar los trabajos, la obtención de horas extras, etc.
El tiempo de reparación puede en algunos casos, ser disminuido por el empleo de
personal adicional y para ello resulta necesario mantener registros de las horas
requeridas para cada operación de mantenimiento.
Esta información es de suma importancia porque la misma permite determinar el
personal necesario para la realización de un mantenimiento adecuado.
Como ningún sistema es 100% confiable, el mantenimiento y sus
correspondientes inversiones representan un aspecto importante a tener en
cuenta para la operación a largo plazo.
De acuerdo con la definición de mantenibilidad vemos que deberán realizarse
grandes esfuerzos con el objeto de reducir al mínimo el tiempo de reparación de
los elementos o unidades.
Los procedimientos a utilizar para el mantenimiento de sistemas pueden
agruparse en dos categorías principales a saber:
1. Mantenimiento Programado: Es el planificado a través de inspecciones a
intervalos regulares. Su objetivo es mantener el sistema en las condiciones
originales de confiabilidad-seguridad-performance y evitar que las fallas de los
elementos o sistemas aumenten o excedan los valores establecidos por el
diseño; por esta razón se lo conoce también con el nombre de mantenimiento
preventivo.
2. Mantenimiento no Programado: También llamado de emergencia, es el que
se realiza cuando se produce una falla que afecta al funcionamiento normal del
sistema. Su objetivo es restituir el sistema a su condición normal lo más
rápidamente posible mediante la sustitución, reparación o ajuste del elemento
defectuoso.
La reparación inmediata de las fallas resulta prácticamente imposible. Lo más
aproximado a este supuesto ocurre con aquellos problemas que se producen en
centros de mantenimiento que disponen de personal de servicio las 24 horas del
día y un suficiente stock de repuestos.
En los sistemas redundantes activos que han sido diseñados de modo que ante
una falla el sistema continúe operativo mientras se repara el o los elementos con
falla, es posible lograr una confiabilidad que resulta independiente del tiempo de
operación.
A similitud de MTBF se define al Tiempo Medio de Reparación (Mean Time To
Repair: MTTR=) que en la realidad es un valor resultante de considerar
diferentes circunstancias como:
tu: Tiempo necesario para que el personal técnico ubique la falla que a su vez
es función de la experiencia del personal, de la accesibilidad al lugar de
reparación, de la existencia de elementos indicadores de la falla, etc.
tr: Tiempo de reparación de la falla, que depende del lugar donde se
produjo la falla (cerca o lejos de un centro de mantenimiento) de la
disponibilidad inmediata de personal para encarar la reparación, etc.
tt: Tiempo necesario para desplazar al personal desde el centro de
mantenimiento hasta el lugar de reparación.
ta: Tiempo administrativo necesario para autorizar y enviar al personal de
mantenimiento (que incluye partidas de gastos, materiales, vehículos, etc.).
En resumen:
t= tu+tr+tt+ta=MTTR
tu y tr dependen del personal (idoneidad, experiencia) y de la naturaleza de la
falla.
Tt depende de la distancia entre el lugar donde se generó la falla y el centro de
mantenimiento más cercano, de las características del terreno, del medio de
transporte empleado, etc.
ta depende de la organización impuesta por la institución o empresa para los
trámites burocráticos correspondientes a los viáticos, suministros de materiales
desde los depósitos, entrega de combustible para los vehículos, etc.
Si varias operaciones de mantenimiento pueden ser realizadas simultáneamente y
si las mismas pueden ser iniciadas al mismo tiempo, el tiempo horario para volver
operativo al sistema no será igual a la suma de las horas/hombre
correspondientes a todas las operaciones sino que estará dado por el
correspondiente al de la reparación del elemento o unidad más lerda.
La suma de las horas/hombre es importante porque establece la cantidad de
personal necesario para efectuar la operación en el tiempo establecido.
DISPONIBILIDAD
La probabilidad de que el mismo se encuentre operando en óptimas
condiciones en un instante de tiempo y bajo condiciones de trabajo normales.
D=MTBF/(MTBF+TTR)=1/(1+)
En donde
B=MTTR/MTBF=/m
Tiempo medio entre fallas( MTBF tiempo favorable)
Tiempo medio entre reparación (MTTR tiempo desfavorable)
Tiempo medio total ( MTBF+MTTR tiempo favorable + desfavorable)
D=tiempo medio entre fallas / tiempo medio total
La disponibilidad no es una función del tiempo, pero sí de la confiabilidad y de la
mantenibilidad a través de la relación (MTBF/MTTR)
A medida que ésta disminuye, aumenta el efecto que la mantenibilidad tiene sobre
la disponibilidad.
Como en el diseño de todo sistema existe siempre una relación económica óptima
entre los dos factores, no es cuestión de aumentar exageradamente la
confiabilidad si ello no mejora justificadamente la disponibilidad.
Análisis de modos y efectos de falla (AMEF)
¿Qué es AMEF?
El Análisis de modos y efectos de fallas potenciales, AMEF, es un proceso
sistemático para la identificación de las fallas potenciales del diseño de un
producto o de un proceso antes de que éstas ocurran, con el propósito de
eliminarlas o de minimizar el riesgo asociado a las mismas.
Por lo tanto, el AMEF puede ser considerado como un método analítico
estandarizado para detectar y eliminar problemas de forma sistemática y total,
cuyos objetivos principales son:
Reconocer y evaluar los modos de fallas potenciales y las causas asociadas con
el diseño y manufactura de un producto.
Determinar los efectos de las fallas potenciales en el desempeño del sistema aI
identificar las acciones que podrán eliminar o reducir la oportunidad de que ocurra
la falla potencial Analizarla confiabilidad del sistema.
Documentar el proceso Aunque el método del AMEF generalmente ha sido
utilizado por las industrias automotrices, éste es aplicable para la detección y
bloqueo de las causas de fallas potenciales en productos y procesos de cualquier
clase de empresa, ya sea que estos se encuentren en operación o en fase de
proyecto; así como también es aplicable para sistemas administrativos y de
servicios.
Requerimientos Del AMEF
Para hacer un AMEF se requiere lo siguiente:
Un equipo de personas con el compromiso de mejorar la capacidad de
diseño para satisfacer las necesidades del cliente.
Diagramas esquemáticos y de bloque de cada nivel del sistema, desde sub
ensambles hasta el sistema completo.
Especificaciones de los componentes, lista de piezas y datos del diseño.
Especificaciones funcionales de módulos, sub ensambles, etc.
Requerimientos de manufactura y detalles de los procesos que se van a
utilizar.
Formas de AMEF (en papel o electrónicas) y una lista de consideraciones
especiales que se apliquen al producto.
La calidad de un producto se puede evaluar de varias formas:
Desempeño. ¿Desempeñará el producto la función para la cual fue
creado?
Confiabilidad. ¿Con qué frecuencia falla el producto?
Durabilidad. ¿Cuánto dura el producto?
Disponibilidad del servicio. ¿Qué tan fácil es reparar un producto?
Estética. ¿Cómo se ve el producto?
Características distintivas. ¿Qué más hace el producto?
Calidad percibida. ¿Cuál es la reputación de la compañía o de sus
productos?
Conformancia o cumplimiento con los estándares. ¿Está hecho el producto
conforme el diseñador lo pretendía?
VARIABILIDAD
No existen 2 productos exactamente iguales.
La falla de un producto para alcanzar la función que se pretende, según el cliente,
puede surgir de alguna o de las 2 fuentes:
1. falla para lograr el desempeño nominal requerido por el diseño.
2. variación excesiva alrededor del nivel de desempeño nominal pretendido.
Las fuentes de variación son fuentes de desperdicio e ineficiencias y por cada
fuente de variación identificada y removida se experimentaran incrementos en
calidad y productividad.
La variabilidad se puede describir en términos estadísticos y aquí es donde encaja
el uso de métodos estadísticos en el mejoramiento de la calidad.
Diseño del producto
La base de la existencia de las organizaciones es el producto o servicio que ofrece
a la sociedad. Las compañías que cumplen las necesidades de los clientes con
productos o servicios atractivos, útiles y de alta calidad encuentran clientes,
aquellas que no lo hacen no sobreviven.
El objetivo de una decisión de producto es cumplir las demandas del mercado con
una ventaja competitiva.
El diseño de producto es la estructuración de las partes o actividades que dan a
esa unidad un valor específico, es un pre-requisito para la producción, el resultado
del diseño se transmite a operaciones en forma de especificaciones, las cuales
indican las características deseadas en el producto.
Estrategias de producto
Existen diferentes estrategias de negocio con respecto al tratamiento de un
producto:
1.-Introducir nuevos productos y retirar los antiguos (Mantener la capacidad de
producción).
2.-Introducir nuevos productos a medida que los anteriores experimentan menor
demanda (Aumentar el ciclo de vida).
Introducir nuevos productos
IMPULSO EN EL MERCADO:
“Se debe fabricar lo que se puede vender”. Nuevos productos determinados
por el mercado, pasando a segundo termino las nuevas tecnologías o a las ya
existentes. Las necesidades del cliente son la base primordial para la
introducción de nuevos productos. Utilizar investigación de mercados.
IMPULSO DE LA TECNOLOGIA:
“Debe venderse lo que se puede hacer”. De acuerdo a esta estrategia los
nuevos productos deben derivarse de la tecnología de producción con menor
enfoque en el mercado actual. Por lo tanto la mercadotecnia tendrá la tarea de
crear el mercado y vender los productos que se diseñen.
INTERFUNCIONALIDAD:
Este enfoque consiste en introducir nuevos productos que requieren de la
cooperación de la mercadotecnia e ingeniería en un esfuerzo coordinado. El
resultado deberá de ser productos que satisfacen plenamente las necesidades
del consumidor y a la vez utilizan las mayores ventajas tecnológicas.
Ciclo de vida de los productos
Los productos Nacen, Viven y Mueren. Son desechados por una sociedad
cambiante. Su vida se divide en cuatro fases: Introducción, Crecimiento, Madurez
y Declinación.
Estos ciclos pueden ser tan largos o tan cortos dependiendo del producto: Unas
cuantas horas (Periódico), meses (Moda), Años (Videograbadoras), Décadas
(Automóviles).
En los últimos tiempos este ciclo está siendo más corto en el tiempo.
Diseño de nuevos productos
I. Una compañía puede agregar productos a través de la adquisición y/o el
desarrollo de nuevos productos.
II. La ruta de la adquisición puede tomar tres formas: a.-La Cia. puede adquirir
nuevas empresas; b.-Puede comprar patentes de otras compañías o c.-Puede
adquirir una licencia o concesión de otra empresa. En los tres casos la empresa
no desarrolla nuevos productos sino simplemente adquiere los derechos de
productos ya existentes.
La ruta de un nuevo producto puede tomar dos formas: Los desarrolla en sus
laboratorios o contrata investigación externa.
Pero que es un Nuevo Producto?
Productos originales, productos renovados, productos mejorados. (solo el 10% de
los productos son realmente innovadores y nuevos para el mundo). Estos Nuevos
Producto representan un gran riesgo de fracasar ( 20% productos Industriales y
18% para servicios.)
Etapas para desarrollar un nuevo producto
Desde el puto de vista técnico:
°GENERACION DE LA IDEA
°SELECCIÓN DEL PRODUCTO
°DISEÑO PRELIMINAR
°CONSTRUCCION DEL PROTOTIPO
°PRUEBAS
°DISEÑO DEFINITIVO
Generación de la idea
Las ideas pueden generarse a partir de:
El Mercado o La Tecnología.
Las ideas del mercado se derivan de detección de las necesidades del
consumidor, la identificación de las necesidades del mercado puede llevar al
desarrollo de nuevas tecnologías para satisfacer esas necesidades. Sin dejar de
lado las nuevas tecnologías existentes o de reciente desarrollo.
Técnicas de generación de ideas:
Relación de atributos ej.:( desarmador hexagonal)
Relaciones forzadas ej.: (escritorio electrónico)
Análisis morfológico
Selección del producto
No todas las ideas se deben de transformar en nuevos productos solo aquellas
que logren pasar las siguientes 3 pruebas:
El potencial del mercado
La factibilidad financiera
La compatibilidad con operaciones
Desarrollo preliminar
Se relaciona con el desarrollo del mejor diseño para esa idea de producto.
Esta es la etapa previa a la construcción del prototipo y someterlo a pruebas y
ensayos adicionales para su análisis.
El resultado deberá ser un diseño de producto que resulte competitivo en el
mercado y pueda producirse.
El concepto de desarrollo de un producto
EJEMPLO:
Un gran procesador de alimentos tiene la idea de producir un polvo que agregado
a la leche aumente su valor nutritivo y sabor. Esta es la idea de producto. Pero los
consumidores no compran ideas si no conceptos productos. La idea puede
convertirse en varios conceptos de producto. ¿Quien va a usar este producto?
¿Qué beneficio debe crearse en el producto? ¿Cuándo se consumirá?
Concepto1: bebida instantánea para desayunar, adultos que desean un breakfast.
Concepto2: Una bebida de sabor agradable para tomar como refresco al medio
día.
Concepto 3: Un complemento alimenticio para ancianos para tomarse por la noche
“Todo mundo vende cosas intangibles en el mercado, sin importar lo que produzca
en la fabrica” Theodore Levitt.
Diseño asistido por computadora (C.A.D.)
Consiste en usar estaciones de trabajo computarizadas totalmente con una base
de datos y graficas computarizadas para analizar de manera rápida el diseño de
un producto.
Se pueden introducir modelos geométricos tridimensionales, además pueden
introducirse factores aprobar como resistencia a esfuerzos, tolerancias, etc.
Desarrollo del producto
El mejor sistema de desarrollo de un producto es el sistema de un equipo formal.
Este se puede conocer de varias formas: Equipos de desarrollo de nuevos
productos, equipos de diseño de manufactura o equipo de ingeniería de valor.
Cualquiera que sea su forma normalmente tienen:
Soporte de la alta administración
Liderazgo calificado
Organizaciones formales.
Programas de entrenamiento de habilidades
Asesoría adecuada
Diseño de calidad robusta
El diseño de calidad robusta significa que el Producto esta diseñado de tal forma
que las pequeñas variaciones en la producción o ensamble no afectan de manera
adversa al producto.
Ingeniería del valor
Es una filosofía que busca eliminar todo aquello que origine costos no contribuya
al valor ni a la función del producto o servicio. Su objetivo es satisfacer los
requerimientos de rendimiento del producto y las necesidades del cliente aun
menor costo (JIT).
Equipo de ingeniería de valor
Además de la reducción de costo, la ingeniería del valor puede producir otros
beneficios:
1. Reducción de la complejidad del producto.
2. Estandarización de los componentes
3. La mejora de los aspectos funcionales de los productos.
4. La mejora del diseño de trabajo
5. La mejora de la seguridad del trabajo
6. La mejora del mantenimiento del producto
7. El diseño de la calidad robusta.
EJEMPLO N° 1
Problema
Se prueban seis unidades similares en un estudio de confiabilidad, las cuales se
presentaron fallas como sigue:
ANALISIS DE VARIANZA (ANOVA)
1.-INSERTAR EN MINITAB EN LA COLUMNA C1 , C2 Y C3 Y SE COLOCAN
LOS DATOS
2.- VAMOS A LA BARRA DE HERRAMIENTAS ESTADISTICAS , ANOVA , UN
SOLO FACTOR Y DAMOS ACEPTAR
3.- EN LA VENTANA DE ANALISIS DE VARIANZA , EN CUADRO DE
RESPUESTAS ( COLUMNAS SEPARADAS) AGREGAMOS A ,B ,C Y
SELECCIONAMOS EN NIVEL DE CONFIANZA 95%Y DAMOS ACEPTAR
4.- EN EL ANALISIS DE VARIANZA CON UN SOLO FACTOR – GRAFICAS ,
SELECCIONAMOS LA GRAFICAS DE RESIDUOS , GRAFICOS INDIVIDUALES
Y DAMOS ACEPTAR
5.- LA GRAFICA APARECE AUTOMATICAMENTE NOS MUESTRA LOS
RESULTADOS DE LA TABLA ANOVA DONDE EL NIVEL A CON UNA MEDIA =
1:90 Y UNA DESV ,EST =.1414 , NIVEL B CON UNA MEDIA DE = 1.30 Y UNA
DESV . EST.= .2121 , NIVEL CON UNA MEDIA = 1.40 Y UNA DESV . EST
=.2828
CONFIABILIDAD
1.- INSERTAMOS LOS DATOS EN MINITAB EN LAS CELDAS
CORRESPONDIENTES
2.- NOS VAMOS A ESTADISTICAS , CONFIABILDAD , ANALISIS DE
DISTRIBUCION , ANALISIS DE DISTRIBUCION PARAMETRICA
3.-SELECCIONAMOS LAS VARIABLES QUE SON EL PORCENTAJE Y EL TIPO
DE DISTRIBUCION EN ESTE CASO NORMAL
4.- DAMOS ACEPTAR Y AUTOMATICAMENTE APARECE LA GRAFICA DE LA
DISTRIBUCION E INTERPRETAMOS LOS DATOS
1.- INSERTAMOS LOS DATOS EN MINITAB
2.- VAMOS A LA BARRA DE HERRAMIENTAS A ESTADISTICAS ,
CONFIABILIDAD , ANALISIS DE DISTRIBUCION , GRAFICA DE ID DE
DISTRIBUCION
3.- DAMOS ACEPTAR Y AUTOMATICAMENTE APARECE LAS GRAFICAS
PARA INTERPRETAR LOS DATOS
