Confiabilidad Disponibilidad y Mantenimiento de Sistemas de Telecomunicaciones

Confiabilidad, Disponibilidad y Mantenibilidad de Sistemas de Comunicaciones

Autor : Augusto Bernales 2

Sistema de Comunicaciones Sistema de Comunicaciones se denomina a

la infraestructura física a través de la cual se transporta la información desde un punto a otro.

El objetivo es transportar la información de manera segura e eficiente.

Por lo tanto se tiene que diseñar, operar y mantener una infraestructura que cumpla con los objetivos a un costo – beneficio aceptable para la organización.


Sistema de Comunicaciones

La planificación, el diseño, la construcción y la operación de un sistema de comunicaciones puede convertirse en algunos casos retos muy difíciles de cumplir.



El problema es desarrollar una infraestructura que permita darle al servicio la disponibilidad requerida por el cliente.La planificación de la infraestructura incluye temas diversos tale como energía, refrigeración, sistemas de tierra, accesos etc.


Sistema de Comunicaciones La eficiencia de un sistema es la capacidad

de este en producir oportunamente los objetivos para los que fue diseñado y depende la disponibilidad, confiabilidad, Mantenibilidad y capacidad.

Oportunidad de un equipo o sistema de estar disponible para desarrollar su cometido.

Si operara un tiempo si fallas. Si puede ser reparado en un tiempo razonable. Si puede desarrollar su actividad productiva a

la capacidad que fue diseñado.



Los costos generados a lo largo del ciclo de vida del activo son clasificados en CAPEX y OPEX


Disponibilidad La disponibilidad es el porcentaje de

tiempo que un sistema es capaz de realizar las funciones para las que está diseñado.

Los requisitos de disponibilidad deben establecerse en el contexto del servicio y de la organización que utiliza el servicio.

La determinación de la disponibilidad es un requerimiento del cliente y corresponde a factores en muchos casos normativos.


Disponibilidad

Porcentajes de disponibilidad y tiempo de inactividad anual

Porcentaje de disponibilidad Día de 24 horas Día de 8 horas

90% 876 horas (36,5 días) 291,2 horas (12,13 días)

95% 438 horas (18,25 días) 145,6 horas (6,07 días)

99% 87,6 horas (3,65 días) 29,12 horas (1,21 días)

99.9% 8,76 horas 2,91 horas

99.99% 52,56 minutos 17,47 minutos

99,999% (“cinco nueves”) 5,256 minutos 1,747 minutos

99.9999% 31,536 segundos 10,483 segundos


Disponibilidad Definición de Disponibilidad:

Disponibilidad = MTBF / (MTBF + MTTRt)

MTBF : Mean Time Between fairlures (tiempo medio entre fallas).

(Indicador de confiabilidad)

MTTRt: Mean Time To Restore (tiempo medio para restaurar)

(Indicador de Mantenibilidad)


Disponibilidad (MTBF)


Disponibilidad (MTBF)

El MTBF es el tiempo medio en el cual el Sistema cumple la función para la cual fue diseñado y se obtiene dividiendo el total de horas de funcionamiento entre el número total de fallos


Disponibilidad Disponibilidad inherente no considera los

preventivos, la logística ni las demoras administrativas:

A

i

= MTBF / (MTBF +MTTR)


Disponibilidad Disponibilidad lograda considera los

preventivos y correctivos pero no incluye la logística ni las demoras administrativas:

A

a

= MTBM / (MTBM +MANT) Siendo el MTBM tiempo medio de entre acciones

preventivas o correctivas. Siendo el MANT tiempo medio en que el grupo de

mantenimiento estuvo activo.


Disponibilidad Disponibilidad operativa considera los

preventivos, correctivos e incluye la logística y las demoras administrativas:

A

a

= MTBM / (MTBM +MDT) Siendo el MDT tiempo medio en el cual el sistema

estuvo fuera de servicio.


Disponibilidad El MTTRt es el tiempo promedio de

restauración de un sistema luego de una falla funcional y se obtiene dividiendo el tiempo total de reparación de las fallas funcionales entre el número total de fallas. Incluye los tiempos de análisis, diagnóstico, búsqueda de repuestos, planeamiento


Disponibilidad El MTTRr es el tiempo medio real utilizado

para reparar y restaurar un sistema luego de una falla funcional. Mide la eficiencia de la cuadrilla de mantenimiento y se obtiene dividiendo el tiempo total de reparación de las fallas funcionales entre el número total de fallas.


Disponibilidad


Disponibilidad El stress térmico afecta principalmente el

tiempo de vida de los dispositivos, destaca entre los stress eléctricos, térmicos, mecánicos y tensiones. El teorema de Arrhenius teorema sirve para la estimación de la dependencia de la velocidad de respuesta sobre el estrés térmico:

L = A • exp (Ea / k • T)

L: La vida A: Constante EA: Energía de activación [eV] k: Boltzman constante (8,6159 × 10-5 [eV / K]) T: Temperatura absoluta [K].


DisponibilidadSe suele utilizar también la unidad de fallas FIT (Failure unIT) equivalente a una falla cada 109 horas para loscomponentes electrónicos:MTTF= φ.109donde, el MTTF es el tiempo medio a la falla y φ es la tasa de fallas


Disponibilidad

Las fallas aleatorias tienen una distribución uniforme y por ello la confiabilidad responde a una ley exponencial.


Disponibilidad


Confiabilidad La confiabilidad se puede definir como la

capacidad de un sistema para realizar la función prevista.

La confiabilidad se puede definir también como la probabilidad en que un sistema realizará su función prevista sin incidentes por un período de tiempo especificado y bajo condiciones indicadas.


Confiabilidad En la práctica, la confiabilidad puede

apreciarse en el comportamiento que tienen cinco factores llamados universales y que se consideran existe en todo recurso por conservar; estos factores son los siguientes:

Tiempo de operación del equipo. Condiciones ambientales. Carga de trabajo. Apariencia física. Mediciones de funcionamiento.


Confiabilidad La confiabilidad esta relacionada con la

reducción de fallas en un intervalo de tiempo y es una medida de la probabilidad de operar libre de fallas.

R (t) = e (- t / MTBF) = e ( - λt) Siendo λ el Rate de fallas y es reciproco al MTBF.

La confiabilidad de un sistema es la multiplicación de las contabilidades de sus componentes.


Mantenibilidad Mantenibilidad es propiedad de un sistema

que representa la cantidad de esfuerzo requerido para conservar su funcionamiento normal o para restituirlo una vez se ha presentado un evento de falla.

La Mantenibilidad está inversamente relacionada con la duración y el esfuerzo requerido por las actividades de mantenimiento


Mantenibilidad Esta asociado de manera inversa con el

tiempo que se toma en lograr acometer las acciones de mantenimiento.

Esto incluye la duración (horas) o el esfuerzo (horas-hombre) invertidos en desarrollar todas las acciones necesarias para mantener el sistema o uno de sus componentes para restablecerlo o conservarlo en una condición específica.


Mantenibilidad Depende de factores intrínsecos al sistema

y de factores propios de la organización de mantenimiento.

Entre los factores externos está el personal ejecutor, su nivel de especialización, sus procedimientos y los recursos disponibles para la ejecución de las actividades.


Mantenibilidad Entre los factores intrínsecos al sistema

está el diseño del sistema o de los equipos que lo conforman, para los cuales el diseño determina los procedimientos de mantenimiento y la duración de los tiempos de reparación.


Mantenibilidad La Mantenibilidad esta asociada a la MTTR:

M (t) = e (- t / MTTR) = e ( - μt)

Siendo μ el Rate de fallas y es reciproco al MTTR.


Ciclo de vida de un Sistema


Failure modes and effects analysis

(FMEA) El análisis de los modos y de los efectos de

fallo (FMEA) es una metodología para analizar problemas potenciales de la confiabilidad temprana en el ciclo de desarrollo donde está más fácil tomar acciones para superar estos fallos

Este análisis se realiza en la etapa de diseño del sistema y conlleva el planteamiento de los posibles escenarios de falla.



(FMEA) FMEA se utiliza para identificar modos de

fallo potenciales, para determinar su efecto sobre la operación del sistema, y para identificar acciones para atenuar las fallas .



(FMEA)


Matriz de Riesgos Riesgo es definido

como la probabilidad de realización de un evento multiplicado por las consecuencias del mismo.

El objetivo de la organización es reducir el riesgo de falla mediante diversas técnicas


Recomendaciones Los problemas de disponibilidad y

confiabilidad empiezan antes de la intervención de mantenimiento.

Es muy importante considerar en la etapa de diseño la confiabilidad intrínseca del componente y la mantenibilidad del mismo.


Recomendaciones La disponibilidad siempre estará

condicionada por la actividad constructiva. Es necesario para la determinación de la

confiabilidad conocer el ciclo de vida del componente.


Recomendaciones El análisis se sustenta en un modelo de

simulación que toma en cuenta:

La confiabilidad de los equipos. La configuración del sistema. Las fallas aleatorias y sus reparaciones. La influencia del “error humano”. Las pérdidas de capacidad por degradación.


Recomendaciones El análisis se sustenta en un modelo de

simulación que toma en cuenta:

El tiempo fuera de servicio por mantenimiento planificado.

Disponibilidad de recursos humanos y materiales.

La probabilidad de ocurrencia de eventos especiales no deseados.

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