Universidad GalileoFacultad de Ciencia, Tecnología e IndustriaPostgrado de Planeación y Aseguramiento de la Calidad ISO 9000

Juan Martín Calles , M.Sc.7 y 14 de mayo 2016

Inicio Final Tema,08:00 09:30 Taller+109:30 10:00 Receso10:00 11:15 Introducción11:15 12:00 Taller+212:00 12:30 Introducción+a+diagramas+de+bloque12:30 13:30 Almuerzo13:30 14:45 Continuación+Diagramas+de+bloque14:45 15:45 Taller+315:45 16:30 Evaluación+Comprensiva

Relación de conceptos

Calidad

ConfiabilidadFiabilidad

Tecnologías de

Aseguramiento

Fiabilidad

Diagramas de Bloques

Arboles de Falla

Estrategias de Confiabilidad

Calidad Total

Filosofías de calidad

Círculos de Calidad

6σ

• Calidad de Confiable• Probabilidad de buen

funcionamiento de una cosa

• Es un atributo de un sistema, producto o servicio

Confiabilidad

• 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

¡ Asegurar el funcionamiento de servicios críticos (transporte, comunicaciones, sistemas bancarios, etc.), detectando puntos críticos de falla

¡ Seguridad o estados de emergencia nacional

¡ Garantizar la calidad de productos y servicios (clientes más exigentes y con buenas opciones alternativas)

¡ Evitar riesgos (medicina, industria farmacéutica, ocupacionales, etc.

¡ 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

Clientes más

exigentes

Productos más

complejos

Seguridad

VentajaCompetitiva

CompetitividadAutomatización

Creciente

Complejidad de las

máquinas

Bajos márgenes de

utilidadCompetitividad

basada en tiempo de respuesta

Complejidad del entorno

(PESTEL, 5 fuerzas de Potter)

¡ 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

¡ Leyes de Murphy:

§ Primera Ley:“Si algo puede salir mal,

va a salir mal”

§ Segunda Ley:“Casi siempre se falla

en trivialidades”

üProbabilidadüTiempoüDesempeñoüCondiciones de Operación

¡ 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?

¡ 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

¡Desempeño:§ Se refiere al objetivo para

el que fabricó el producto o sistema

¡ Falla: cuando no cumple las expectativas de desempeño

¡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

Tipos de

Fallas

Funcional Confiabilidad

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

¡ Ocurre después de un período de uso¡ Ejemplos:Ø DegradaciónØ Bajo desempeño

¡ 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.

Medición y predicción

• Técnicas de Confiabilidad

Incremento

• Ingeniería de la Confiabilidad

Administración de la confiabilidad

• Mantenimiento

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

¡ Identificación de posibles fallas:

¡ Análisis de fallas:§ Uso de modelos matemáticos§ Diagrama de dependencia de componentes

CategoríaI

• 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:

En base al ciclo de vida del sistema:

• Implementación• Operación

• Diseño• Especificaciones

Tipo 1

Tipo 2

Tipo 3

Tipo 4

üTipo 1: Especificación

üTipo 2: Diseño

üTipo 3: Implementación

üTipo 4: Operación

A. Desgaste del clutch de un vehículoB. Perdida de producto perecedero al estar

expuesto a altas temperaturasC. Robo de producto en un almacénD. Error en la entrega de una chequera a un

cliente en un banco

F1 F2

F3

Especificaciones Diseño

Implementación

F12

F23F13F123

F4Operación

Fx Externa

Fx Externa

¡ 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

¡ 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

¡ 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

Tiempo

Ocurrenciade

falla

Fallatemprana Vida útil Periodo de

Desgaste final

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

Ø En la práctica los experimentos pueden terminar por:

ØFalla

ØTiempo

Ø Otros ejemplos:

ØFalla

ØTiempo

Ø Índice de fallas = FRFR (%) = Mide el porcentaje de fallos enrelación al número total de productosexaminados

FR (%) = Cantidad de fallasunidades probadas

X 100%

Ø Índice de fallas = FRFR (N) = Mide las fallas durante undeterminado período de tiempo

FR (N) = Cantidad de fallasNúmero de unidades por hora del tiempo de operación

Ø Tiempo medio entre fallas= TMEFTMEF= Es el inverso del FR (N)

TMEF= 1FR(N)

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 operaciónDe donde:

Tiempo total = 1000 x 20 = 20,000 horas/unidadesTiempo 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

Ø Ejemplo:

Ø FR (N) = 2 / (18,800) = 0.000106 fallos/horas-unidad

Ø TMEF = 1/FR(N)

= 1/0.000106 =

= 9,434 horas

¡ 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

Sistema

Modelo

AnálisisResultados

Corrección

¡ Entre los modelos más importantes para análisis de confiabilidad se encuentran:

ØDiagramas de Bloques

ØArboles de Falla

¡ 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

SUMINISTROS

PLANTA DE PRODUCCIÓN o

ALMACEN

TRANSPORTEPRIMARIO

• Almacenamiento

• Manejo

• Re empaque

• Despacho

• PRO• CESAM. DE

ORDENES.• MANEJO DE

INFORMACIÓN

TRANSPORTESECUNDARIO

PUNTOS DEENTREGA

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)

1. Representan dependencia de confiabilidad entre componentes y sistemas

2. Descarta detalles sin interés3. Son intuitivos y fáciles de evaluar4. No representan ni secuencia cronológica ni esquema de

funcionamiento

¡ 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

¡ 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

¡ Donde:

1- R(A) y 1 – R(B) son las probabilidades de falla de A y Brespectivamente¿Por qué?

¡ 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

¡ 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

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

¡ Ejercicios:

A

DB

C

Si R(A) = 0.90R(B) = 0.95R(C) = 0.85R(D) = 0.96

Calcular la Confiabilidad del sistema

BD

AC

Solución:

1.Primero se reducen los componentes que están en serie, o sea A con By 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

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%

Una variante de los cálculos vistos esencontrar la probabilidad de uncomponente para garantizar unaconfiabilidad mínima del sistema

¡ Determine la confiabilidad mínima del componente A2 si, para garantizar una confiabilidad total del sistema de =0.88

A1 = 0.90 A2 = ??

¡ Solución:§ Sabemos que por ser un sistema en serie, la

confiabilidad es:R(S) = A1 * A2

0.88 = 0.90 * A2Entonces:

A2 = 0.88 / 0.90 = 0.978 = 97.8%

¡ 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%

¡ 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%

¡ Entonces.

§ ¿Qué sistema, en general debería tener mayor confiabilidad?

§ ¿Por qué?

¡ 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

¡ 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

¡ 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)

Paso 1¡ ¿Cuáles son las cortaduras (cut sets) mínimos que

hacen que se corte el sistema?§ A§ BC§ BF§ EF§ EDC§ G

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

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

Paso 4¡ Determinar la confiabilidad del sistema

§ R(S) = 1 – 0.1501 = 0.8499 = 84.99%

¡ ¿Cuántos cut sets pueden encontrarse en el siguiente sistema?

BF

C

K

A

J

D

E

I H

L

M

N

G

¿Cuántos cut sets más se pueden encontrar?