CAPTULO

667

Mantenimientoy confiabilidad

1. Describir cmo se mejora laconfiabilidad del sistema

2. Determinar la confiabilidad del sistema3. Determinar el tiempo medio entre fallas

(TMEF)4. Distinguir entre mantenimiento

preventivo y mantenimiento por falla

5. Describir cmo se mejora elmantenimiento

6. Comparar los costos del mantenimientopreventivo contra los delmantenimiento correctivo

Perfil global de una compaa:Comisin de Servicios de Orlando

Importancia estratgica del mantenimientoy la confiabilidad 670

Confiabilidad 671Mejora de componentes individuales 671Provisin de redundancia 673

Mantenimiento 674Implementacin del mantenimiento

preventivo 674Incremento de las capacidades

de reparacin 678

Mantenimiento productivo total 679

Tcnicas para enriquecer elmantenimiento 679

Resumen 679Trminos clave 680Uso de software para resolver problemas

de confiabilidad 680Problemas resueltos 680Ejercicios para el estudiante 680Autoevaluacin 681Preguntas para anlisis 681Dilema tico 681Problemas 682Estudio de caso: Worldwide Chemical Company

683Estudio de casos adicionales 684Bibliografa 684Recursos en internet 684

Diez decisiones estratgicas en AO

Diseo de bienes y servicios

Administracin de la calidad

Estrategia del proceso

Estrategias de localizacin

Estrategias de distribucin de instalaciones

Recursos humanos

Administracin de la cadena de suministro

Administracin de inventarios

Programacin

Mantenimiento

Esquema del captulo

17

Objetivos de aprendizajeAl terminar de estudiar este captulo, usted ser capaz de

Mantenimientoy confiabilidad

La OUC (Orlando Utilities Commission; Comisin deServicios de Orlando) posee y opera plantas elctricasque suministran energa a dos condados del centro deFlorida. Todos los aos, la OUC detiene la operacinde cada una de sus unidades de generacin elctricaentre 1 y 3 semanas para realizar trabajos demantenimiento.

De manera adicional, cada tres aos las unidadesse detienen para una revisin completa y una inspeccinde las turbinas del generador. Las revisiones seprograman en primavera y otoo, cuando el clima esms templado y la demanda de energa es baja. Estasrevisiones tardan entre 6 y 8 semanas.

Las unidades de OUC localizadas en el Centro deEnerga de Stanton requieren que el personal demantenimiento realice aproximadamente 12,000 tareasde mantenimiento preventivo y reparacin al ao. Paraejecutar estas tareas de manera eficiente, muchos delos trabajos se programan a diario mediante un

programa computarizado de administracin delmantenimiento. La computadora genera las rdenesde trabajo de mantenimiento preventivo y las listas demateriales requeridos.

Cada da que una planta se detiene para darlemantenimiento le cuesta a OUC alrededor de $110,000adicionales por el costo de reemplazo de la energaque debe generarse en otra parte. Sin embargo, estoscostos palidecen junto a los costos asociados con unadetencin forzada. Una detencin de este tipo lepodra costar a OUC entre $350,000 y $600,000 diariosadicionales.

Las revisiones programadas no son fciles; cadauna tiene 1,800 tareas distintas y requiere 72,000horas de trabajo. Pero el valor del mantenimientopreventivo se ilustr mediante la primera revisinde un nuevo generador de turbina. Los trabajadoresdescubrieron que el aspa de una turbina estabacuarteada, lo cual podra haber destruido

668

Perfil global de una compaa:Orlando Utilities Commission

El mantenimiento proporciona una ventaja competitivapara la Orlando Utilities Commission

Centro de Energa Stanton en Orlando

una pieza de un equipo que vale 27 millones dedlares. Para encontrar tales fracturas, que no sondetectables a simple vista, los metales se examinanmediante pruebas con tinta, rayos X y ultrasonido.

En OUC, el mantenimiento preventivo vale su pesoen oro. Como resultado, su sistema de distribucin

669

El mantenimiento de instalaciones de capitalintensivo requiere de una buena planeacin paraminimizar el tiempo de detencin. En la fotografa semuestra la revisin de una turbina. La organizacin demiles de partes y piezas necesaria para una detencinrepresenta un esfuerzo importante.

elctrica ha sido clasificado como el nmero uno en elsureste de Estados Unidos por PA Consulting Group una empresa consultora lder. El mantenimientoefectivo proporciona una ventaja competitiva para laOrlando Utilities Commission.

Dos empleados estn sobre un andamio cerca de la punta de la calderadel Centro de Energa Stanton, la cual tiene una altura equivalente a23 pisos; los trabajadores revisan y reparan los sper calentadores.

Este inspector examina una seccin de turbina a baja presin. Las puntas de estaturbina de aspas giran a velocidadessupersnicas de 1,300 millas por hora cuandolas plantas estn en operacin. Una fractura enuna de las aspas puede causar fallascatastrficas.

670 Captulo 17 Mantenimiento y confiabilidad

MantenimientoComprende todas las actividadesinvolucradas en la conservacinen buen estado del equipo de unsistema.

ConfiabilidadProbabilidad de que un producto,o las partes de una mquina,funcionen adecuadamentedurante un tiempo especificado yen las condiciones establecidas.

Participacin del empleado

Procedimientos de mantenimientoy confiabilidad

Resultados

Inventario reducido

Calidad mejorada

Capacidad mejorada

Reputacin de calidad

Mejora continua

Variabilidad reducida

Compartir informacin

Capacitacin en habilidades

Sistema de recompensas

Delegacin de autoridad

Limpiar y lubricar

Monitorear y ajustar

Hacer reparaciones menores

Mantener registros computarizados

Figura 17.1El buen mantenimientoy la estrategia deconfiabilidad requierende la participacin delempleado y buenosprocedimientos

IMPORTANCIA ESTRATGICA DEL MANTENIMIENTOY LA CONFIABILIDADLos administradores de la Comisin de servicios de Orlando, y todas las dems organizaciones, debenevitar los resultados indeseables de la falla del equipo. El resultado de una falla llega a ser perjudicial,inconveniente, un desperdicio, y muy costoso en trminos de dinero e incluso de vidas humanas. Lasfallas de las mquinas y los productos pueden tener efectos de largo alcance en la operacin, rep-utacin y rentabilidad de una organizacin. En plantas complejas y altamente mecanizadas, un pro-ceso fuera de tolerancia o la falla de una mquina significara la inactividad de empleados e instala-ciones, la prdida de clientes y de su lealtad, as como ganancias que se transformen en prdidas. En unaoficina, la falla de un generador, un sistema de aire acondicionado o una computadora pueden detenerlas operaciones. Un mantenimiento apropiado y una estrategia de confiabilidad protegen tanto el fun-cionamiento como la inversin de una empresa.

El objetivo del mantenimiento y la confiabilidad es mantener la capacidad del sistema. Un buenmantenimiento elimina la variabilidad. Los sistemas deben disearse y mantenerse ptimos paralograr el desempeo y los estndares de calidad esperados. El mantenimiento incluye todas lasactividades involucradas en conservar el equipo de un sistema en funcionamiento. La confiabilidad esla probabilidad de que un producto, o las partes de una mquina, funcionen correctamente durante eltiempo especificado y en las condiciones establecidas.

Dos empresas que reconocen la importancia estratgica del mantenimiento especializado son WaltDisney Company y United Parcel Service (UPS). Disney World, en Florida, es intolerante con las fallaso descomposturas. La reputacin de Disney no slo lo convierte en uno de los destinos vacacionalesms populares del mundo, tambin es una meca para los equipos de benchmarking que quieren estudiarsus prcticas de mantenimiento y confiabilidad.

De la misma forma, la famosa estrategia de mantenimiento de UPS mantiene sus vehculos dereparto funcionando y vindose como nuevos durante 20 aos o ms. El programa de UPS incluyeconductores dedicados que manejan todos los das el mismo camin y mecnicos dedicados que danmantenimiento al mismo grupo de vehculos. Conductores y mecnicos son responsables del fun-cionamiento de los vehculos y mantienen una comunicacin estrecha entre s.

La interdependencia entre operario, mquina y mecnico es un sello de garanta del mantenimientoy la confiabilidad exitosos. Como se ilustra en la figura 17.1, no slo son los procesos para el buenmantenimiento y la confiabilidad los que marcan el xito de Disney y UPS, sino tambin la partici-pacin de sus empleados.

En este captulo examinamos cuatro importantes tcticas para mejorar el mantenimiento y la con-fiabilidad tanto de los equipos y productos como de los sistemas que los producen. Las cuatro tcticasestn organizadas alrededor del mantenimiento y la confiabilidad.

Las tcticas de confiabilidad son:

1. Mejorar los componentes individuales.2. Proporcionar redundancia.

Las tcticas de mantenimiento son:

1. Implementar o mejorar el mantenimiento preventivo.2. Incrementar las capacidades o la velocidad de reparacin.

Confiabilidad 671

Objetivo de aprendizaje

1. Describir cmo se mejorala confiabilidad del sistema

Confiabilidad promedio de cada componente (porcentaje)100 98 97 96

0

20

40

60

80

100

Conf

iabi

lidad

del

sist

ema

(porce

ntaje)

99

n =

300n =

400

n =

100

n =

50

n = 10

n = 1

n =

200

Figura 17.2Confiabilidad global delsistema como funcin delnmero de n componentes(cada uno con la mismaconfiabilidad),y confiabilidaddel componente concomponentes en serie

La variabilidad corrompe los procesos y crea desperdicio. El administrador de operaciones debe eli-minar la variabilidad: los elementos cruciales para lograr esto son disear para la confiabilidad yadministrar para el mantenimiento.

CONFIABILIDADLos sistemas estn integrados por una serie de componentes individuales interrelacionados, cada unode los cuales realiza un trabajo especfico. Si algn componente falla, por la razn que sea, el sistemaen su totalidad (por ejemplo, un avin o una mquina) puede fallar. Primero analizamos la mejora decomponentes individuales, y despus estudiamos la redundancia.

Mejora de componentes individualesDebido a que las fallas ocurren en el mundo real, comprender su ocurrencia es un concepto importantede confiabilidad. A continuacin se examinar el impacto de una falla en una serie. En la figura 17.2se muestra que a medida que aumenta el nmero de elementos incluidos en una serie, la confiabilidadde todo el sistema disminuye con mucha rapidez. Un sistema de n = 50 partes que interactan, dondecada parte posee una confiabilidad general del 99.5%, tiene una confiabilidad global del 78%. Si elsistema comprende 100 partes que interactan, y cada parte posee una confiabilidad del 99.5%, laconfiabilidad global ser slo del 60%!

Para medir la confiabilidad de un sistema en el que cada parte o componente individual tiene supropia tasa de confiabilidad, no podemos usar la curva de confiabilidad que se muestra en la figura 17.2.Sin embargo, el mtodo usado para calcular la confiabilidad del sistema (Rs) es sencillo. Consiste enencontrar el producto de las confiabilidades individuales de la siguiente manera:

Rs = R1 R2 R3 . . . Rn (17-1)

donde R1 = confiabilidad del componente 1R2 = confiabilidad del componente 2

y as sucesivamente.La ecuacin (17-1) supone que la confiabilidad de un componente individual no depende de la

confiabilidad de los otros componentes (esto es, cada componente es independiente). Adems, en estaecuacin, igual que en la mayora de los anlisis de confiabilidad, las confiabilidades se presentancomo probabilidades. As, una confiabilidad de .90 significa que la unidad funcionar debidamente el90% del tiempo. Tambin significa que fallar 1 .90 = .10 = 10% del tiempo. Podemos usar estemtodo para evaluar la confiabilidad de un servicio o producto, tal como el que se examina en elejemplo 1.

Objetivo de aprendizaje

2. Determinar laconfiabilidad del sistema

672 Captulo 17 Mantenimiento y confiabilidad

Determinacin deltiempo medio entrefallas

Veinte sistemas de aire acondicionado diseados para uso de los astronautas en los transbordadoresespaciales de la NASA fueron operados durante 1,000 horas en el laboratorio de pruebas de la NASA ubi-cado en Huntsville, Alabama. Dos de los sistemas fallaron durante la prueba uno despus de 200 horasy el otro despus de 600 horas.

Mtodo: Para determinar el porcentaje de fallas [TF(%)], el nmero de fallas por unidad de tiempo[TF(N)], y el tiempo medio entre fallas (TMEF), usamos las ecuaciones (17-2), (17-3) y (17-4), respec-tivamente.

EJEMPLO 2

Tiempo medio entre fallas(TMEF)Es el tiempo esperado entre unareparacin y la siguiente falla deun componente, mquina,proceso o producto.

Confiabilidaden una serie

EJEMPLO 1 El National Bank de Greeley, Colorado, procesa las solicitudes de prstamo mediante tres empleadoscolocados en serie:

Mtodo: Aplique la ecuacin (17-1) para determinar Rs.

R3R2R1

.90 .80 .99 RS

Solucin: La confiabilidad del proceso es:Rs = R1 R2 R3 = (.90)(.80)(.99) = .713 o 71.3%

Razonamiento: Como cada empleado colocado en la serie es menos que perfecto, las probabili-dades de error son acumulativas y la confiabilidad resultante para esta serie es de .713, que es menor a lade cualquier empleado.

Ejercicio de aprendizaje: Si el empleado con menor desempeo (.80) se sustituye por uno quetiene un .95 de confiabilidad, cul es la nueva confiabilidad esperada? [Respuesta: .846].

Problemas relacionados: 17.1, 17.2, 17.5, 17.11

Con frecuencia, la confiabilidad de los componentes es una cuestin de diseo o especificacin de lacual quiz sea responsable el personal de diseo de ingeniera. Sin embargo, el personal de la cadenade suministro es capaz de mejorar los componentes del sistema si se mantiene al tanto de los productosy esfuerzos de investigacin que realizan los proveedores. El personal de la cadena de suministro tam-bin puede contribuir directamente en la evaluacin del desempeo del proveedor.

La unidad bsica para medir la confiabilidad es la tasa de falla del producto (TF). Las empresasque producen equipo de alta tecnologa suelen proporcionar datos de la tasa de falla de sus productos.Como se muestra en las ecuaciones (17-2) y (17-3), la tasa de falla mide el porcentaje de fallas entreel nmero total de productos probados, TF(%), o el nmero de fallas ocurridas durante cierto periodo,TF(N):

(17-2)

(17-3)

Quiz el trmino ms comn usado para identificar el anlisis de confiabilidad es tiempo medio entrefallas (TMEF), que es el recproco de TF(N):

(17-4)

En el ejemplo 2, calculamos el porcentaje de fallas TF(%), el nmero de fallas TF(N), y el tiempomedio entre fallas (TMEF).

TMEFTF

= 1( )N

TF(N ) = Nmero de fallasNmero de horas-unidad de tiempo de operacin

TF(%) = Nmero de fallasNmero de unidades probadas

100%

El ejemplo 1 se ilustra con msdetalle en el modelo activo 17.1de su CD-ROM.

Modelo activo 17.1

Confiabilidad 673

Objetivo de aprendizaje

3. Determinar el tiempomedio entre fallas (TMEF)

RedundanciaUso de componentes en paralelopara elevar la confiabilidad.

Solucin: Porcentaje de fallas:

Nmero de fallas por hora de operacin:

donde Tiempo total = (1,000 horas)(20 unidades)= 20,000 unidades-hora

Tiempo sin operar = 800 horas para la primera falla + 400 horas para la segunda falla= 1,200 unidades-hora

Tiempo de operacin = Tiempo total Tiempo sin operar

TF(N) =

= .000106 fallas por unidad-hora

Como

Si el viaje tpico de un transbordador espacial dura 6 das, la NASA puede estar interesada en la tasa defallas por viaje:

Razonamiento: El tiempo medio entre fallas (TMEF) es la media estndar de la confiabilidad.Ejercicio de aprendizaje: Si el tiempo sin operacin disminuye a 800, cul es el nuevo TMEF?[Respuesta: 9,606 horas].

Problemas relacionados: 17.6, 17.7

Tasa de fallas = (Fallas por unidad-hora)(24 horas por da)(6 das por viaje)= (.000106)(24)(6)= .0153 fallas por viaje

TMEF = 1.000106

= 9,434 horas

TMEFTF

= 1( )N

2

20 000 1 200

2

18 800, , , =

TF(N) = Nmero de fallasTiempo de operacin

TF(%) = Nmero de fallasNmero de unidades probadas

=

220

(100%) = 10%

Si la tasa de fallas registrada en el ejemplo 2 es demasiado alta, la NASA tendr que aumentar la con-fiabilidad de los componentes individuales y, por lo tanto, del sistema; o bien instalar varias unidadesde aire acondicionado de respaldo en cada transbordador espacial. Las unidades de respaldo propor-cionan redundancia.

Provisin de redundanciaPara aumentar la confiabilidad de un sistema se agrega redundancia. La tcnica aplicada aqu esrespaldar los componentes con componentes adicionales. Esto se conoce como poner unidades enparalelo y es una tctica estndar practicada en administracin de operaciones, tal como se sealaen el recuadro de AO en accin Los pilotos del Tomcat F-14 aman la redundancia. La redundanciase proporciona para asegurar que si un componente falla, el sistema pueda recurrir a otro componente.Por ejemplo, digamos que la confiabilidad de un componente es de 0.80 y la respaldamos con otrocomponente cuya confiabilidad es de 0.80. La confiabilidad que se obtiene es la probabilidad delprimer componente funcionando ms la probabilidad del componente de respaldo (o en paralelo) fun-cionando multiplicadas por la necesidad de usar el componente de respaldo (1 .8 = .2). Por lo tanto,

Probabilidaddel primer

componentefuncionando

Probabilidaddel segundocomponentefuncionando

+

Probabilidadde necesitarel segundo

componente

=

(.8) + [(.8) (1 .8)] = .8 + .16 = .96

674 Captulo 17 Mantenimiento y confiabilidad

Confiabilidad con unproceso en paralelo

EJEMPLO 3

Modelo activo 17.2

El ejemplo 3 se ilustra con msdetalle en el modelo activo 17.2del CD-ROM.

Objetivo de aprendizaje

Mantenimiento preventivoPlan que involucra una rutina deinspeccin y servicio, as comode mantenimiento de lasinstalaciones en buen estadopara prevenir fallas.

Mantenimiento por fallaMantenimiento correctivo queocurre cuando el equipo falla ydebe repararse con base en unaemergencia o un alto nivel deprioridad.

En el ejemplo 3 se muestra la forma en que la redundancia puede mejorar la confiabilidad en el pro-ceso de prstamo presentado en el ejemplo 1.

4. Distinguir entremantenimiento preventivo y mantenimiento por falla

AO en accin Los pilotos del Tomcat F-14 aman la redundancia

En un mundo que acepta software con errores y sis-temas de cmputo que colapsan, vale la pena recordarque algunos sistemas de cmputo operan sin fallas.Dnde estn esos sistemas? Estn en aviones de com-bate, transbordadores espaciales, plantas nucleares, ysistemas de control de inundaciones. Estos sistemas sonextraordinariamente confiables, an cuando dependenfuertemente del software, y tienen como base la redun-dancia poseen su propio software y sus propios proce-sadores; y usan la mayor parte de sus ciclos para realizarverificaciones internas de la calidad.

La geometra variable de las alas del Tomcat F-14 haceposible que vuele a gran velocidad y desacelere con rapidezcuando aterriza en un portaaviones. Los clculos paradeterminar correctamente la posicin de las alas con-

forme cambia la velocidad del aire se realizan medianteun software y procesadores especficos. Los proce-sadores trabajan en conjunto de manera que mltiplesclculos verifican las seales de salida.

Slo el 10% del software del F-14 se usa para volar elavin; un 40% se usa para hacer pruebas y verificacionesautomticas; el 50% restante es redundancia. Los sis-temas altamente confiables funcionan correctamenteporque sus diseos incluyen autorrevisiones y redundancia.Estos sistemas redundantes encuentran problemaspotenciales y los corrigen antes de que se presente unafalla. Por ello, si usted es piloto de un Tomcat F-14, ama laredundancia.

Fuente: Information.com (1 de abril de 2002): 34.

MANTENIMIENTOExisten dos tipos de mantenimiento: mantenimiento preventivo y mantenimiento por falla. Elmantenimiento preventivo implica realizar inspecciones y servicio rutinarios, as como mantener lasinstalaciones en buen estado. Estas actividades buscan construir un sistema que permita localizarlas fallas posibles y realizar los cambios o reparaciones apropiadas para prevenirlas. El manteni-miento preventivo es mucho ms que mantener las mquinas y el equipo funcionando. Tambinimplica el diseo de sistemas humanos y tcnicos para mantener el proceso productivo trabajandodentro de las tolerancias; permite que el sistema funcione bien. El nfasis del mantenimiento preven-tivo es entender el proceso y mantenerlo trabajando sin interrupcin. El mantenimiento por fallaocurre cuando el equipo se descompone y debe repararse con base en una emergencia o un alto nivelde prioridad.

Implementacin del mantenimiento preventivoEl mantenimiento preventivo implica que es posible determinar cundo un sistema requiere servicio onecesitar reparacin. Por lo tanto, para realizar el mantenimiento preventivo, es necesario conocercundo un sistema requiere servicio o cundo es probable que falle. Las fallas ocurren con diferentes

El National Bank est preocupado porque su procesamiento de solicitudes de prstamo tiene una confia-bilidad de slo .713 (vea el ejemplo 1) y desea mejorar esta situacin.

Mtodo: El banco decide proporcionar redundancia para los dos empleados menos confiables.Solucin: Este procedimiento dio como resultado el siguiente sistema:

Razonamiento: Al proporcionar redundancia para dos empleados, el National Bank ha incremen-tado la confiabilidad del proceso de prstamos de 0.713 a 0.94.

Ejercicio de aprendizaje: Qu sucede cuando el banco reemplaza los dos empleados R2 por unnuevo empleado que tiene una confiabilidad de .90 [Respuesta: Rs = .88].

Problemas relacionados: 17.8, 17.9, 17.10, 17.12, 17.13, 17.14, 17.16, 17.18

R10.90

0.90

R20.80

0.80

R3

0.99 = [.9 + .9(1 .9] [.8 + .8(1 .8)] .99= [.9 + (.9)(.1)] [.8 + (.8)(.2)] .99= .99 .96 .99 = .94

Mantenimiento 675

Mortalidad infantilTasa de falla temprana en la vidade un producto o proceso.

Objetivo de aprendizaje

5. Describir cmo se mejorael mantenimiento

tasas durante la vida de un producto. Una tasa de falla inicial alta, conocida como mortalidad infantil,puede existir para muchos productos.1 Por ello muchas empresas de electrnica queman sus pro-ductos antes de embarcarlos. Es decir, ejecutan una serie de pruebas (como un ciclo total de lavado enWhirpool) para detectar problemas de arranque antes del embarque. Tambin proporcionan garantaspor 90 das. Debemos sealar que muchas fallas de mortalidad infantil no son fallas del producto ens, sino fallas que se deben al uso inadecuado del producto. Este hecho destaca an ms la importanciade que la administracin de operaciones implemente un sistema de servicio despus de la venta queincluya instalacin y capacitacin.

Una vez que el producto, mquina o proceso, se asienta, es posible realizar un estudio de la dis-tribucin del TMEF (tiempo medio entre fallas). Estas distribuciones suelen seguir una curva normal.Cuando las distribuciones exhiben desviaciones estndar pequeas, se sabe que se tiene un candidatopara el mantenimiento preventivo, aunque el mantenimiento sea costoso.2

Una vez que la empresa ha elegido un candidato para el mantenimiento preventivo, es necesariodeterminar cundo resulta econmico ese mantenimiento preventivo. Por lo general, entre ms carosea el mantenimiento, ms estrecha deber ser la distribucin del TMEF (es decir, debe tener unadesviacin estndar pequea). Adems, si cuando se descompone el proceso su reparacin no es mscostosa que su mantenimiento preventivo, quiz convenga dejar que el proceso falle para repararlo.Sin embargo, deben analizarse con cuidado las consecuencias de las fallas. Incluso fallas menorespueden tener consecuencias catastrficas. (Vea el recuadro de AO en accin El mantenimientopreventivo salva vidas presentado en la siguiente pgina). En el otro extremo, los costos del mante-nimiento preventivo pueden ser de tan poca importancia que resulte apropiado realizarlo aunque la dis-tribucin del TMEF sea relativamente plana (es decir, si tienen una desviacin estndar grande). En todocaso, y siendo congruentes con las prcticas de enriquecimiento del trabajo, los operarios de las mquinasdeben ser responsables del mantenimiento preventivo de su propio equipo y de sus herramientas.

Con buenas tcnicas de informes, las empresas mantienen registros de procesos, maquinariao equipos individuales. Estos registros pueden proporcionar un perfil de los dos tipos de manteni-miento requeridos y los tiempos necesarios para efectuar el mantenimiento. Conservar el historial delequipo es un factor importante de un sistema de mantenimiento preventivo, como lo es el registrodel tiempo y el costo de hacer las reparaciones. Estos registros tambin aportan informacin acerca dela familia del equipo y de los proveedores.

La confiabilidad y el mantenimiento son tan importantes que, en la actualidad, la mayora de lossistemas de mantenimiento son computarizados. En la figura 17.3 se muestran los componentes msimportantes de este tipo de sistemas, donde los archivos que deben mantenerse estn a la izquierda ylos reportes generados a la derecha.

Boeing y General Motors buscan la ventaja competitiva por medio de su confiabilidad y sus sis-temas de informacin de mantenimiento. En la actualidad, Boeing puede monitorear el estado de unavin en vuelo y enviar informacin relevante en tiempo real a tierra, obteniendo un liderazgo en losaspectos de mantenimiento. De manera similar, General Motors, con su servicio satelital inalmbrico

1Las fallas de mortalidad infantil suelen seguir una distribucin exponencial negativa.2Vea, por ejemplo, J. Michael Brock, John R. Michael y David Morganstein, Using Statistical Thinking to SolveMaintenance Problems, Quality Progress (mayo de 1989): 55-60.

Informes deinventario y compras

Computadora

Archivo del historialde reparaciones Entrada de datos

rdenes de trabajo Solicitudes de compra Registros de tiempo Trabajo contratado

Archivos de datos Informes de produccin

Lista de partesdel equipo

Informes histricosdel equipo

Anlisis de costos(reales contraestndar)

rdenes de trabajo Mantenimiento preventivo Tiempo muerto programado Mantenimiento de emergencia

Programa demantenimiento y

rdenes de trabajo

Archivo del equipocon lista de partes

Inventario derefacciones

Datos del personal conhabilidades, salarios, etc.

Figura 17.3Sistema de mantenimientocomputarizado

676 Captulo 17 Mantenimiento y confiabilidad

Costostotales

Costos demantenimientopreventivo

Costos demantenimientopreventivo

Costos demantenimientopor fallas

Compromiso de mantenimiento

(a) Panorama tradicional de mantenimiento (b) Panorama del costo total de mantenimiento

Punto ptimo (poltica de mantenimientode costo ms bajo)

Cost

os

Costostotales

Costo totalpor fallas

Compromiso de mantenimientoPunto ptimo (poltica de mantenimiento

de costo ms bajo)

Cost

os

Figura 17.4 Costos de mantenimiento

On Star, alerta a los propietarios de automviles GM sobre 1,600 posibles fallas de diagnstico, comosensores defectuosos en las bolsas de aire o incluso la necesidad de un cambio de aceite. Para GM, elservicio proporciona datos inmediatos que sus ingenieros pueden usar para tratar aspectos de calidadincluso antes de que el cliente se d cuenta de un problema. Lo anterior le ha ahorrado a la compaaun estimado de 100 millones de dlares en costos de garanta por la deteccin temprana de problemas.3

En la figura 17.4(a) se muestra el panorama tradicional de la relacin entre el mantenimientopreventivo y el mantenimiento por fallas. Con este punto de vista, el administrador de operacionesconsidera un balance entre los dos costos. La asignacin de ms recursos al mantenimiento preventivoreducir el nmero de fallas. Sin embargo, en algn punto, la disminucin del costo del manteni-miento por fallas puede ser menor que el aumento en el costo del mantenimiento preventivo. En estepunto, la curva del costo total comienza a elevarse. Ms all de este punto ptimo, la empresa estarmejor si espera a que ocurran las fallas y las repara cuando sucedan.

3Big Mechanic Is Watching, Forbes (5 de junio de 2006): 48.

AO en accin El mantenimiento preventivo salva vidas

El vuelo 5481 fue corto, dur 70 segundos. El vuelo salidel aeropuerto de Charlotte, con destino a Greenville ySpartanburg, pero segundos despus del despegue, lanariz del avin se elev, la nave gir, y momentosdespus se desplom en la esquina de una instalacin demantenimiento en el aeropuerto. El avin conmutadorBeech 1900D llev a 21 personas a la muerte. Los si-guientes son comentarios seleccionados de los momentosfinales del vuelo:

8:47:02 Copiloto Jonathan Gibbs: Wuh.8:47:03 Capt. Katie Leslie: Aydame... Lo tienes?.8:47:05 Gibbs: Oh (exclamacin). Baja.8:47:12 Leslie: Baja la nariz.8:47:14 Leslie: Oh, Dios mo.8:47:16 Leslie (llamando a los controladores): Tenemos

una emergencia en el vuelo cincuenta y cuatroochenta y uno de Air Midwest.

8:47:18 Voz tenue desde el rea de pasajeros: Papi.8:47:26 Leslie: Oh, Dios mo, ahh.8:47:26 Gibbs: Ah, ah, Dios, ahh (exclamacin).8:47:28 Fin del registro

El enfoque del Consejo Nacional de Seguridad en elTransporte es que esta situacin es producto de un errorde mantenimiento preventivo ocurrido dos das antes delaccidente. El mecnico y el supervisor dejaron de hacer almenos 12 pasos requeridos en el mantenimiento de latensin de los cables de control del paso, durante la veri-ficacin Detail 6 que incluye el paso de la tensin delcable de control. Los datos posteriores mostraron que laposicin de la columna de control cambi durante el man-tenimiento y el avin perdi alrededor de dos tercios desu capacidad de descenso. Los investigadores creen queel avin habra podido volar con controles completos sihubiera recibido el mantenimiento preventivo adecuado.El mantenimiento puede mejorar la calidad, reducir costosy ganar pedidos. Tambin puede ser una cuestin de vidao muerte.

Fuentes: Aviation Week and Space Technology (26 de mayo de 2003): 52;USA Today (21 de mayo de 2003): 8A; y The Wall Street Journal (21 demayo de 2003): D3, y (20 de mayo de 2003): D1, D3.

Mantenimiento 677

Comparacin de costos demantenimientopreventivo ymantenimiento porfalla

EJEMPLO 4Farlen & Halikman es una empresa de contadores pblicos certificados especializada en la preparacinde nminas. La firma ha tenido xito en automatizar gran parte de su trabajo mediante impresoras de altavelocidad para el procesamiento de cheques y la preparacin de informes. Sin embargo, el enfoquecomputarizado tiene problemas. En los ltimos 20 meses, las impresoras se han descompuesto a la tasaque se indica en la tabla siguiente:

Nmero de Nmero de meses en quedescomposturas ocurrieron descomposturas

0 21 82 63 4

Total: 20

Farlen & Halikman estima que cada vez que las impresoras fallan pierde $300 en promedio en tiempo deproduccin y gastos de servicio. Una alternativa es comprar un contrato de mantenimiento preventivo.Pero aun cuando Farlen & Halikman contrate el mantenimiento preventivo, el promedio de fallas ser deuna descompostura por mes. El precio mensual de este servicio es de $150 por mes.

Mtodo: Para determinar si la empresa de contadores pblicos debe seguir una poltica de operarhasta la falla o contratar mantenimiento preventivo, seguiremos un proceso de 4 pasos:

Paso 1: Calcular el nmero esperado de fallas (con base en datos histricos) si la empresa siguecomo hasta ahora, sin el contrato de servicio.

Paso 2: Calcular el costo por falla esperado por mes sin un contrato de mantenimiento preventivo.Paso 3: Calcular el costo del mantenimiento preventivo.Paso 4: Comparar las dos alternativas y seleccionar aquella con el menor costo.

Solucin:

Paso 1:

Nmero Nmerode fallas Frecuencia de fallas Frecuencia

0 2/20 = .1 2 6/20 = 0.31 8/20 = .4 3 4/20 = 0.2

Nmero esperadode fallas

=Nmero de

fallas

Frecuenciacorrespondiente

= (0)(.1) + (1)(.4) + (2)(.3) + (3)(.2)= 0 + .4 + .6 + .6= 1.6 fallas por mes

Learning Objective

6. Comparar los costos delmantenimiento contra los del mantenimiento correctivo

Por desgracia, una curva de costos como la de la figura 17.4(a) rara vez considera todos los costosde una falla. Muchos costos se ignoran porque no estn directamente relacionados con la descompos-tura inmediata. Por ejemplo, el costo de mantener artculos en inventario para compensar el tiempomuerto, por lo general, no se considera. An ms, el tiempo muerto puede tener un efecto devastadoren el nimo: los empleados pueden empezar a creer que no es importante el desempeo estndar ni elmantenimiento del equipo. Por ltimo, el tiempo muerto tambin afecta en forma negativa el pro-grama de entregas, lo cual deteriora las relaciones con los clientes y es una amenaza para ventasfuturas. Cuando se considera el impacto global de las descomposturas, el esquema de la figura 17.4(b)puede ser una mejor representacin del costo de mantenimiento. En la figura 17.4(b), los costostotales estn en un mnimo cuando el sistema no falla.

Supongamos que se han identificado todos los costos potenciales asociados con el tiempo muerto,entonces el personal de operaciones debe calcular el nivel ptimo de mantenimiento sobre una baseterica. Por supuesto, tal anlisis requiere tambin datos histricos precisos sobre los costos de man-tenimiento, las probabilidades de descompostura, y los tiempos de reparacin. En el ejemplo 4 semuestra una forma de comparar los costos del mantenimiento preventivo y del mantenimiento por fallaspara seleccionar la poltica de mantenimiento menos costosa.

678 Captulo 17 Mantenimiento y confiabilidad

Operario Servicio en campodel fabricanteServicio de almacn

(equipo devuelto)Departamento

de mantenimiento

La competencia es ms alta a medidaque nos desplazamos hacia la derecha.

El mantenimientopreventivo cuesta menos y es ms rpidoa medida que nos desplazamos hacia la izquierda.

Figura 17.5El administrador deoperaciones debedeterminar cmo serealizar elmantenimiento

Paso 2:

Paso 3:

Paso 4: Debido a que globalmente resulta menos costoso contratar una empresa de servicio demantenimiento ($450) que no hacerlo ($480), Farlen & Halikman debera contratar a laempresa de servicio.

Razonamiento: La determinacin del nmero esperado de fallas para cada punto es crucialpara tomar una buena decisin. Normalmente, esto requiere buenos registros de mantenimiento.

Ejercicio de aprendizaje: Cul es la mejor decisin si el costo del contrato de mantenimientopreventivo aumenta a $195 por mes? [Respuesta: En $495 (= $300 + $195) por mes, operar hastala descompostura se vuelve menos caro (suponiendo que todos los costos se incluyen en el costode $300 por descompostura)].

Problemas relacionados: 17.3, 17.4, 17.17

Costo delmantenimiento

preventivo=

Costo por fallas esperadosi se firma el contrato

de servicio

+

Costo del contratode servicio

= (1 falla por mes)($300) + $150 por mes= $450 por mes

Costo por fallas esperado = Nmero esperadode fallas

Costo por

falla

= (1.6)($300)= $480 por mes

4Usted debe recordar de nuestro anlisis de planeacin de redes, presentado en el captulo 3, que DuPont desarroll elmtodo de la ruta crtica (CPM) para mejorar la programacin de los proyectos de mantenimiento.

Usando variaciones de la tcnica mostrada en el ejemplo 4, los administradores de operacionespueden examinar sus polticas de mantenimiento.

Incremento de las capacidades de reparacinDebido a que la confiabilidad y el mantenimiento preventivo pocas veces son perfectos, la mayorparte de las empresas opta por algn nivel de capacidad de reparacin. Aumentar o mejorar las insta-laciones de reparacin puede poner ms rpido al sistema de nuevo en operacin. Una buena instala-cin de mantenimiento debe tener las siguientes seis caractersticas:

1. Personal bien capacitado2. Recursos adecuados3. Capacidad para establecer un plan de reparacin y prioridades4

4. Capacidad y autoridad para realizar la planeacin de materiales5. Capacidad para identificar la causa de las descomposturas6. Capacidad para disear formas de alargar el TMEF

Sin embargo, no todas las reparaciones pueden hacerse en las instalaciones de la empresa; por lotanto, los administradores deben decidir dnde van a realizarse. En la figura 17.5 se muestran algunasalternativas y la forma de evaluarlas en trminos de velocidad, costo y competencia. En congruenciacon las ventajas de aumentar la delegacin de autoridad en los empleados, debe haber una justifi-cacin fuerte para que los empleados den mantenimiento a su propio equipo. Sin embargo, esteenfoque quiz tambin sea el eslabn ms dbil en la cadena de reparacin, pues no todos los empleadospueden capacitarse en todos los aspectos de la reparacin de equipos. Desplazarse hacia la derecha enla figura 17.5 puede mejorar la aptitud en el trabajo de reparacin, aunque tambin incrementara loscostos puesto que puede incluir costosas reparaciones realizadas en otro sitio con el incremento corres-pondiente en el tiempo de reemplazo y el embarque.

Resumen 679

Mantenimiento productivototal (TPM)Combina la administracin de lacalidad total con la perspectivaestratgica del mantenimientodesde el diseo del proceso y delequipo hasta el mantenimientopreventivo.

Sin embargo, las polticas y tcnicas del mantenimiento preventivo deben incluir un nfasis en quelos empleados acepten la responsabilidad del mantenimiento que son capaces de realizar. El manteni-miento realizado por el empleado puede ser slo del tipo limpiar, revisar y observar, pero si cadaoperario realiza esas actividades dentro de su capacidad, el administrador habr dado un paso adelantetanto para delegar autoridad en los empleados como para mantener el buen desempeo del sistema.

MANTENIMIENTO PRODUCTIVO TOTALMuchas empresas se han desplazado hacia la aplicacin de los conceptos de administracin de la cali-dad total en el servicio de mantenimiento preventivo con un enfoque conocido como TPM (TotalProductive Maintenance; mantenimiento productivo total). Esto incluye el concepto de reducir lavariabilidad mediante la participacin del empleado y un excelente mantenimiento de los registros.Adems, el mantenimiento productivo total incluye:

Disear mquinas confiables, fciles de operar y fciles de mantener Enfatizar el costo total de propiedad al comprar mquinas, con la finalidad de que tanto el servicio

como el mantenimiento se incluyan en su costo Desarrollar planes de mantenimiento preventivo que utilicen las mejores prcticas de operarios,

departamentos de mantenimiento, y servicio de almacn Capacitar a los trabajadores para operar y mantener sus propias mquinas

La alta utilizacin de las instalaciones, la programacin estricta, el inventario bajo y la calidadconstante demandan confiabilidad.5 El mantenimiento productivo total es la clave para reducir la va-riabilidad y mejorar la confiabilidad.

TCNICAS PARA ENRIQUECER EL MANTENIMIENTOOtras dos tcnicas de AO han demostrado sus beneficios para el mantenimiento efectivo: la simu-lacin y los sistemas expertos.

Simulacin Debido a la complejidad de algunas decisiones de mantenimiento, la simulacincomputarizada es una buena herramienta para evaluar el efecto de las diferentes polticas. Por ejemplo,el personal de operaciones puede decidir si aumenta la contratacin determinando los intercambiosque hay entre los costos de descompostura de la maquinaria y los costos de personal adicional.6 Laadministracin tambin puede simular el reemplazo de partes que an no han fallado como mediopara prevenir fallas futuras. Tambin puede ser til la simulacin a travs de modelos fsicos. Porejemplo, un modelo fsico puede hacer vibrar un avin para simular miles de horas de vuelo y evaluarlas necesidades de mantenimiento.

Sistemas expertos Los administradores de AO usan sistemas expertos (es decir, programas decomputadora que imitan la lgica humana) para ayudar a que el personal asle y repare diversas fallasen mquinas y equipos. Por ejemplo, el sistema DELTA de General Electric plantea una serie de pre-guntas detalladas que ayudan al usuario a identificar el problema. DuPont usa sistemas expertos paradar seguimiento al equipo y capacitar al personal de reparaciones.

5Esta conclusin se apoya en numerosos estudios; vea, por ejemplo, el trabajo reciente de Kathleen E. McKone, Roger G.Schroeder y Kristy O. Cua, The Impact of Total Productive Maintenance Practices on Manufacturing Performance,Journal of Operations Management 19, nm. 1 (enero de 2001): 39-58.6Christian Striffler, Walton Hancock y Ron Turkett, Maintenance Staffs: Size Them Right, IIE Solutions 32, nm. 12(diciembre de 2000): 33-38.

Resumen

Los administradores de operaciones se centran en disear mejo-ras y componentes de respaldo para mejorar la confiabilidad.Tambin es posible obtener mejoras en la confiabilidad a travsdel mantenimiento preventivo y de instalaciones de reparacinexcelentes.

Algunas empresas utilizan sensores automticos y otros con-troles para avisar cuando la maquinaria de produccin est porfallar o se est daando por calor, vibraciones o fugas de fluidos.La meta de estos procedimientos no es slo evitar fallas sinotambin realizar el mantenimiento preventivo antes de que lasmquinas se daen.

Por ltimo, muchas empresas dan a sus empleados un sentidode propiedad sobre sus equipos. Cuando los trabajadoresreparan o dan mantenimiento preventivo a sus propias mquinaslas fallas son menos frecuentes. Los trabajadores con autoridady bien capacitados aseguran sistemas confiables a travs delmantenimiento preventivo. A su vez, un equipo bien cuidado yconfiable no slo proporciona una utilizacin ms alta, tambinmejora la calidad y el funcionamiento de acuerdo con el pro-grama. Las mejores empresas construyen y mantienen sistemaspara que los clientes puedan contar con productos y serviciosproducidos de acuerdo con las especificaciones y a tiempo.

Problema resuelto 17.1

Horas virtuales en la oficina

680 Captulo 17 Mantenimiento y confiabilidad

R4 R5R2 R3

.95 .98 .90 .99.90

R1

.90 .90

Uso de software para resolver problemas de confiabilidad

PX Excel OM y POM para Windows pueden usarse para resolver problemas de confiabilidad. Losmdulos de confiabilidad nos permiten introducir (1) el nmero de sistemas (componentes) en serie(1 a 10); (2) el nmero de respaldos o componentes en paralelo (1 a 12), y (3) confiabilidad de los com-ponentes tanto en serie como en paralelo.

Problemas resueltos

El semiconductor usado en la calculadora de mueca Sullivan tienecinco circuitos, cada uno de los cuales posee su propia tasa de con-fiabilidad. El componente 1 tiene una confiabilidad de .90; el com-ponente 2 de .95; el componente 3 de .98; el componente 4 de .90; yel componente 5 de .99. Cul es la confiabilidad de un semicon-ductor?

Solucin

Confiabilidad del semiconductor, Rs

= R1 R2 R3 R4 R5= (.90)(.95)(.98)(.90)(.99)= .7466

Problema resuelto 17.2Un cambio reciente de ingeniera en la calculadora de mueca Sullivan coloca un componente de respaldoen cada uno de los dos circuitos de transistores menos confiables. El nuevo circuito se ver de la siguientemanera:

Cul es la confiabilidad del nuevo sistema?

SolucinConfiabilidad = [.9 + (1 .9) .9] .95 .98 [.9 + (1 .9) .9] .99

= [.9 + .09] .95 .98 [.9 + .09] .99= .99 .95 .98 .99 .99= .903

Trminos clave

Confiabilidad (p. 670)Mantenimiento (p. 670)Mantenimiento por falla (p. 674)

Mantenimiento preventivo (p. 674)Mantenimiento productivo total (TPM)

(p. 679)

Mortalidad infantil (p. 675)Redundancia (p. 673)Tiempo medio entre fallas (TMEF) (p. 672)

En nuestro sitio web Exmenes de autoestudio Problemas de prctica Recorrido por una compaa virtual Caso en internet Presentacin en Power Point

En el CD-ROM del estudiante Problemas de prctica Ejercicio de modelo activo POM para Windows

Ejercicios para el estudiante

Consulte en nuestro sitio web o en su CD-ROM los materiales de ayuda disponibles para este captulo.

Dilema tico 681

Autoevaluacin

Antes de realizar la autoevaluacin, revise los objetivos deaprendizaje enlistados al inicio del captulo y los trminos claverelacionados al final del captulo.

Revise sus respuestas en el apndice V. Vuelva a estudiar las pginas que correspondan a cada pre-

gunta que respondi incorrectamente o al material sobre el cualse sienta inseguro.

1. La poltica de mantenimiento adecuada se desarrolla mediante elbalanceo de los costos de mantenimiento preventivo y los costosde mantenimiento por falla. El problema es que:a) los costos de mantenimiento preventivo son muy difciles de

identificarb) los costos por falla totales se consideran muy pocas vecesc) el mantenimiento preventivo debe realizarse, independiente-

mente del costod) el mantenimiento por falla debe realizarse, independiente-

mente del costo

2. El objetivo del mantenimiento y la confiabilidad es:a) incrementar el tiempo medio entre fallas (TMEF)b) ser tolerante a las fallas o descomposturasc) mantener las capacidades del sistemad) mejorar los componentes individuales mediante la provisin

de redundanciae) mejorar el diseo del producto

3. El mantenimiento puede mejorarse al:a) aumentar el tamao de las brigadas de reparacinb) incrementar las capacidades de reparacinc) proporcionar ms inventario de los artculos de reemplazod) todas las respuestas anteriores son correctas

4. Los archivos de datos de mantenimiento suelen incluir:a) archivo del equipo, solicitudes de rdenes de trabajo, e

informes de tiemposb) anlisis de costos, trabajo por contrato, e informes de tiempoc) reparaciones histricas, archivo del equipo, datos de las

habilidades del personald) solicitudes de trabajo, informes histricos, informes de comprase) informes de tiempos, costos reales contra costos estndar, y

listas de partes

5. El proceso que busca encontrar fallas potenciales y hacer cam-bios o reparaciones se conoce como:a) mantenimiento por descomposturab) mantenimiento por fallac) mantenimiento preventivod) todas las respuestas anteriores son correctas

6. Los resultados indeseables por fallas y tiempo muerto en un sis-tema incluyen:a) no producir dentro de los estndares de calidadb) no producir el volumen adecuadoc) costos excesivosd) reduccin del desempeo del sistemae) todas las respuestas anteriores

7. La mortalidad infantil:a) es un fenmeno muy raro en la vida de los productosb) generalmente se encuentra a partir de la tasa del TMEF

(tiempo medio entre fallas)c) se debe comnmente al uso inapropiadod) puede eliminarse mediante el mantenimiento por descom-

posturae) ninguna de las respuestas anteriores es vlida

Preguntas para anlisis

1. Cul es el objetivo del mantenimiento y la confiabilidad?2. Cmo se identifica a un candidato para el mantenimiento pre-

ventivo?3. Explique la nocin de mortalidad infantil en el contexto de

la confiabilidad del producto?4. Por qu la simulacin suele ser una tcnica apropiada para

detectar los problemas de mantenimiento?5. Qu intercambio ocurre entre el mantenimiento que realiza el

operario y el que lleva a cabo el proveedor?6. Cmo evala un administrador la efectividad de la funcin de

mantenimiento?

7. Cmo contribuye el diseo de una mquina a incrementar omitigar el problema del mantenimiento?

8. Qu papel tendra la tecnologa de la informacin en la fun-cin de mantenimiento?

9. Durante una discusin sobre los mritos del mantenimientopreventivo en Windsor Printers, el dueo de la compaa pre-gunt: Por qu arreglarlo antes de que se descomponga?.Usted, siendo director de mantenimiento, cmo le respon-dera?

10. El mantenimiento preventivo eliminar todas las fallas?

Dilema tico

Despus del choque de un DC-10 de McDonnell Douglas en Iowa,una investigacin subsiguiente sugiri que el sistema hidrulico delavin no proporcionaba la proteccin suficiente. El DC-10 tena tressistemas hidrulicos instalados por separado, y todos fallaroncuando uno de los motores explot. El motor arroj pedazos demetal que cortaron dos de las lneas y la tercera necesitaba sumi-nistro de energa del motor que ya no serva. El DC-10, a diferenciade otros aviones comerciales, no cuenta con las vlvulas de cierreque hubieran podido detener la fuga del fluido hidrulico. El L-1011

de Lockheed, un avin trimotor similar, tiene cuatro sistemashidrulicos. En ese entonces, uno de los vicepresidentes deMcDonnell Douglas coment: Uno siempre se puede ir a losextremos y no tener un avin prctico. Siempre se puede estar com-pletamente seguro y nunca despegar. Analice los pros y contras dela posicin de McDonnell Douglas. Cmo podra disear usted unexperimento de confiabilidad? Qu ha pasado desde entonces conla corporacin McDonnell Douglas?

682 Captulo 17 Mantenimiento y confiabilidad

R1

R3R2

.95

.95

.95 .95.95

R2 R3

RS.98 .90.99

R1

RS2.98 .90.99

RS1

Rp

.98 .90.99

17.7 Un fabricante de unidades de disco para computadorasporttiles quiere un TMEF de al menos 50,000 horas. Los resultadosde las pruebas para 10 unidades fueron de una falla en 10,000 horas,otra falla a las 25,000 horas, y dos fallas ms a las 45,000 horas. Lasunidades restantes an estaban funcionando a las 60,000 horas.Determine lo siguiente:a) El porcentaje de fallas.b) El nmero de fallas por unidad-hora.c) El TMEF en este punto de las pruebas.

17.8 Cul es la confiabilidad del siguiente proceso de pro-duccin? R1 = 0.95, R2 = 0.90, R3 = 0.98.

PX

17.1 La unidad de procesamiento electrnico de la compu-tadora Beta II contiene 50 componentes en serie. La confiabilidadpromedio de cada componente es del 99.0%. Usando la figura 17.2,determine la confiabilidad general de la unidad de procesamiento.

17.2 Un proceso de pruebas en aviones Boeing tiene 400componentes en serie. La confiabilidad promedio de cada compo-nente es del 99.5%. Use la figura 17.2 para encontrar la confiabili-dad global de todo el proceso de pruebas.

17.3 Cul es el nmero esperado de descomposturas anualespara el generador de energa instalado en Orlando Utilities que haexhibido los siguientes datos en los ltimos 20 aos?

Nmero de fallas 0 1 2 3 4 5 6Nmero de aos en queocurrieron las fallas 2 2 5 4 5 2 0 PX

17.4 Cada falla de una mesa de trazado en Airbus Industriescuesta $50. Encuentre el costo esperado de las fallas diarias dadoslos siguientes datos.

Nmero de fallas 0 1 2 3 4Probabilidad de fallas diarias .1 .2 .4 .2 .1 PX

17.5 Se est diseando un nuevo sistema para el control deaviones que debe ser un 98% confiable. Este sistema consiste en trescomponentes puestos en serie. Si los tres componentes deben tenerel mismo nivel de confiabilidad, qu nivel de confiabilidad serequiere? PX

17.6 Robert Klassan Manufacturing, un fabricante de equipomdico, someti 100 marcapasos a 5,000 horas de prueba. A lamitad de las pruebas, 5 marcapasos fallaron. Cul fue la tasa defalla en trminos de lo siguiente?:a) Porcentaje de fallas.b) Nmero de fallas por unidad por hora.c) Nmero de fallas por unidad por ao.d) Si 1,100 personas reciben implantes de marcapasos, cuntas

unidades podemos esperar que fallen en el ao siguiente?

Problemas*

*Nota: PX significa que el problema puede resolverse con POM paraWindows y/o Excel OM.

PX

Cul es la confiabilidad del sistema? PX

17.12 a) Cul es la confiabilidad del sistema mostrado?

17.10 Merrill Kim Sharp tiene un sistema de tres compo-nentes en paralelo. Los componentes tienen las siguientes confiabi-lidades:

R1 = 0.90, R2 = 0.95, R3 = 0.85

Cul es la confiabilidad del sistema? (Sugerencia: Vea el ejemplo 3).PX

17.11 Un sistema de control mdico tiene tres componentesen serie con confiabilidades individuales (R1, R2, R3) como se muestra:

b) Cunto mejor la confiabilidad si el sistema de control mdicoque se muestra en el problema 17.11 cambi al sistema paraleloredundante mostrado aqu? PX

17.13 Suponga que el 85% de los pacientes de ciruga de mar-capasos para el corazn sobrevive a la operacin, un 95% sobreviveal periodo de recuperacin posterior a la ciruga, el 80% es capaz dehacer los cambios de estilo de vida necesarios para sobrevivir, y queslo el 10% de los que no hacen esos cambios sobrevive ms de unao. Cul es la probabilidad de que un paciente cualquiera sobre-viva ms de un ao? PX

17.9 Cul es la confiabilidad de que los prstamos de unbanco se procesarn exactamente si cada uno de los 5 empleados dela grfica tiene la confiabilidad mostrada?

Estudio de caso 683

R = 0.85

R = 0.90 R = 0.90

R = 0.85

Tiempo

Nm

ero

de fa

llas

0.99 0.95 0.998 0.995

Diseo de produccin A R1 R2 R3 R4

0.99 0.95 0.985 0.99

0.95 0.99

Diseo de produccin BR1 R2 R3 R4

17.14 El equipo de diseo de Elizabeth Irwin propuso el si-guiente sistema cuyos componentes tienen la confiabilidad que seindica:

Cul es la confiabilidad del sistema? PX 17.15 El departamento de mantenimiento de MechanicalDynamics le ha presentado a usted la siguiente curva de fallas, qule sugiere la curva?

17.16 Rick Wing, vendedor de Wave Soldering Systems, Inc.(WSSI), le ha presentado a usted una propuesta para mejorar el con-trol de la temperatura de su mquina actual. Esta mquina usa uncuchillo de aire caliente para remover limpiamente el exceso de sol-dadura de cada tableta de circuitos impresos; se trata de un granconcepto, pero el control de la temperatura del aire caliente carecede confiabilidad. De acuerdo con Wing, los ingenieros de WSSI hanmejorado la confiabilidad de los controles de temperaturas cru-ciales. El sistema tiene cuatro circuitos integrados sensibles paracontrolar la temperatura, pero la nueva mquina tiene un respaldopara cada uno. Los cuatro circuitos integrados tienen confiabili-dades de .90, .92, .94 y .96. Los cuatro circuitos de respaldo tienenconfiabilidad de .90.a) Cul es la confiabilidad del nuevo control de temperatura?b) Wing dice que si usted paga una prima, puede mejorar la confia-

bilidad de las cuatro unidades de respaldo a .93. Cul es la con-fiabilidad de esta alternativa? PX

17.17 El departamento de bomberos tiene cierta cantidad defallas con sus mscaras de oxgeno y est evaluando la posibilidadde subcontratar el mantenimiento preventivo al fabricante. Debidoal riesgo asociado con una falla, el costo de cada mscara se estimaen $2,000. La poltica de mantenimiento actual (en la cual losempleados de la estacin realizan el mantenimiento) ha generado elsiguiente historial:

Nmero de fallas 0 1 2 3 4 5Nmero de aos en queocurren las fallas 4 3 1 5 5 0

Este fabricante garantizar las reparaciones de todas las fallas comoparte de un contrato de servicio. El costo de este servicio es de$5,000 por ao.

a) Cul es el nmero esperado de fallas por ao cuando losempleados de la estacin realizan el mantenimiento?

b) Cul es el costo de la poltica de mantenimiento actual?c) Cul es la poltica ms econmica? 17.18 Como vicepresidente de operaciones en Brian NormoyleEngineering, usted debe decidir, cul de los diseos de producto,A o B, tiene la mayor confiabilidad? B fue diseado con unidadesde respaldo para los componentes R3 y R4. Cul es la confiabilidad decada diseo?

PX 17.19 Una transaccin de ventas al menudeo tpica consisteen varios pasos muy pequeos, los cuales pueden considerarse com-ponentes sujetos a falla. Una lista de estos componentes incluye:

Componente Descripcin Definicin de la falla

1 Encontrar el producto ade- No se encuentra elcuado en tamao, color, etc. producto

2 Llegar a la fila de la caja No hay cajas abiertas;filas muy largas; filascon dificultades

3 Leer el cdigo del producto El escner no sirve; el con el escner para obtener artculo no est en el el nombre, precio, etc. archivo; lectura inco-

rrecta de nombre o precio4 Calcular el total de la Peso incorrecto; extensin

compra incorrecta; introduccinincorrecta de datos;impuesto incorrecto

5 Hacer el pago El cliente no tiene efectivo;cheque no aceptable; tar-jeta de crdito rechazada

6 Dar el cambio Se da el cambio en forma incorrecta

7 Empacar la mercanca Se daa la mercanca al empacar; la bolsa serompe

8 Concluir la transaccin No hay recibo; empleado y salir poco amable, indiferente

o grosero

Suponga que las ocho probabilidades de xito son de .92, .94, .99,.99, .98, .97, .95 y .96. Cul es la confiabilidad del sistema, esdecir, la probabilidad de que haya un cliente satisfecho? Si ustedfuera el administrador de la tienda, cul cree que sera un valoraceptable para esta probabilidad? Qu componentes seran buenoscandidatos para tener respaldo y cules para rediseo?

Jack Smith limpi el sudor de su cara. Era otro da bochornoso deverano y una de las cuatro unidades de refrigeracin del procesoestaba descompuesta. Las unidades eran vitales para la operacin dela planta de fibras de Worldwide Chemical Company, que producefibras sintticas y hojuelas de polmeros para un mercado global.

Al Henson, el superintendente del turno diurno de produccinno tard en gritar por el intercomunicador su familiar proclama deque las cabezas rodaran si la unidad no estaba de nuevo trabajandoantes de una hora. Sin embargo, Jack Smith, el superintendente demantenimiento lo haba escuchado antes nunca pasaba nada con los

Estudio de casoWorldwide Chemical Company

684 Captulo 17 Mantenimiento y confiabilidad

Estudio de casos adicionales

Estudio de caso en internet: visite nuestro sitio web en www.pearsoneducacion.net./render para obtener este estudio de caso gratuito:

Cartaks Department Store: Requiere la evaluacin del efecto de contar con un verificador adicional de facturas.

Harvard ha seleccionado estos casos de Harvard Business School para complementar este captulo:

harvardbusinessonline.hbsp.harvard.edu

The Dana-Farber Cancer Institute (#699-025): Examina las caractersticas organizacionales y de proceso que pudieron haber con-tribuido a un error mdico.

Workplace Safety at Alcoa (A) (#692-042): Observa los retos que enfrenta el administrador de una gran planta manufacturera de alu-minio en su intento por mejorar la seguridad.

A Brush with AIDS (A) (#394-058): Examina el dilema tico acerca de cuando agujas penetran las paredes del contenedor.

Bibliografa

Blank, Ronald. The Basics of Reliability. University Park, IL:Productivity Press, 2004.

Condra, Lloyd W. Reliability Improvement with Design ofExperiments, 2da. ed. Nueva York: Marcel Dekker, 2001.

Cua, K. O., K. E. McKone y R. G. Schroeder. Relationshipsbetween Implementation of TQM, JIT, and TPM andManufacturing Performance. Journal of OperationsManagement 19, nm. 6 (noviembre de 2001): 675-694.

Finigen, Tim y Jim Humphries. Maintenance Gets Lean. IEIndustrial Systems 38, nm. 10 (octubre de 2006): 26-31.

Keizers, J. M., J. W. M. Bertrand y J. Wessels. Diagnosing OrderPlanning Performance at a Navy Maintenance and Repair

Organization, Using Logistic Regression. Production andOperations Management 12, nm. 4 (invierno de 2003):445-463.

Sova, Roger y Lea A. P. Tonkin. Total Productive Maintenance atCrown International. Target: Innovation at Work 19, nm. 1(primer trimestre de 2003): 41-44.

Weil, Marty. Beyond Preventive Maintenance. APICS 16, nm. 4(abril de 2006): 40-43.

Westerkamp, Thomas A. Plan for Maintenance Productivity. IIESolutions 33, nm. 8 (agosto de 2001): 36-41.

El departamento de mantenimiento operaba en buena medidacomo un departamento de bomberos, corriendo hacia la falla con unenjambre de mecnicos, algunos desarmaban la mquina mientrasotros se volcaban sobre los diagramas del cableado y otros ms bus-caban las refacciones en el almacn de mantenimiento. En algnmomento tendran la mquina funcionando de nuevo, aunque aveces deban trabajar toda la noche para que la lnea de produccinpudiera ponerse otra vez en marcha. El mantenimiento siempre sehaba hecho de esta manera. Sin embargo, con los nuevos competi-dores, la confiabilidad de la maquinaria de pronto se haba conver-tido en una barrera importante para competir con xito.

Los rumores sobre la clausura de la planta comenzaron a circulary el estado de nimo era malo, haciendo an ms difcil el buen fun-cionamiento. Beth Conner saba que necesitaba encontrar solucio-nes para que la planta tuviera alguna posibilidad de sobrevivir.

Preguntas para anlisis1. Pueden Smith y Henson hacer algo para mejorar el desempeo?2. Hay alguna alternativa al enfoque actual de las operaciones del

departamento de mantenimiento?3. Cmo podra produccin compensar la prdida de salida de

productos debida al mantenimiento programado?4. Cmo podran utilizarse mejor los mecnicos de manteni-

miento?5. Existe alguna forma de saber cundo es probable que se

descomponga una mquina?

Fuente: Patrick Owings, bajo la supervisin de la profesora Marilyn M.Helms, University of Tennessee en Chattanooga.

berrinches de Henson. Se lo merece, pens. Henson no cooperacuando queremos realizar el mantenimiento programado, entoncesno se hace y el equipo se descompone.

Sin embargo, Henson estaba verdaderamente furioso en esemomento por el impacto que la descompostura tendra en las cifrasdel rendimiento del proceso. En reunin con la gerente de la planta,Beth Conner, comenz a decir que todo lo que el departamento demantenimiento haca era sentarse por ah a jugar cartas, comobomberos esperando a que una alarma los enve a apagar el fuego alotro lado de la ciudad. El enfoque de mantenimiento de arreglarestaba costando a la planta una produccin que era vital para cumplircon los estndares de costos y evitar serias variaciones. Los competi-dores extranjeros estaban entregando fibras de alta calidad en menostiempo y a precios ms bajos. Ya haban llamado a Conner de lasoficinas corporativas para plantearle el problema de que los nivelesde produccin eran significativamente ms bajos de los presupuestados.Los ciclos de negocios contenan variaciones estacionales predecibles.Esto significaba acumular inventarios que se acarrearan durantemeses, inmovilizando el escaso capital, una caracterstica de la ma-yora de los procesos continuos. Los embarques mensuales se veranmal. Los envos de un ao a la fecha estaran an peor por las fallasde la maquinaria y la prdida de produccin registrada hasta ahora.Conner saba que algo deba hacer para desarrollar la confiabilidadde las mquinas. Era necesario contar con la capacidad demandadapara responder a la creciente competencia extranjera. La falta deconfiabilidad en el equipo de produccin estaba poniendo en riesgoel esfuerzo de TQM de la compaa al causar variaciones en el pro-ceso que afectaban tanto la ganancia de un producto de primera cali-dad como las entregas a tiempo, pero nadie pareca tener la respuestaal problema de descomposturas de la maquinaria.

Recursos en internet

Alion System Reliability Analysis Center: rac.alionscience.comCenter for System Reliability: reliability.sandia.govReliability Engineering: www.enre.umd.edu

Society for Maintenance and Reliability Professionals:www.smrp.org

Society of Reliability Engineers: www.sre.org