Simulación de Naves para la mantención de Equipos · Proyecto Nueva Andina II Simulación de...
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Simulación de Naves para la mantención de Equipos
Proyecto: Nueva Andina Fase II – Nodo 3500
Cliente: Codelco-División Andina Elaborado por : Simula UC Diciembre de 2011
Contenidos de la Presentación
1. Presentación
2. Descripción del Problema
3. Modelación
4. Resultados
5. Conclusiones
julio de 2012 2 Simulación de Naves para la mantención de equipos
1. PRESENTACIÓN
3
Quiénes somos – Simula UC
julio de 2012 Simulación de Naves para la mantención de equipos
2. DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA 3. MODELACIÓN
Simula UC
• Departamento especializado de DICTUC S.A.
• Desarrollo de soluciones de simulación y optimización
• Desarrollo de Herramientas, Estudios y Evaluaciones
julio de 2012 4
Quiénes somos y qué hacemos
Simulación de Naves para la mantención de equipos
“Apoyamos la toma de decisiones en condiciones de incertidumbre con
herramientas avanzadas de investigación operativa”
Consultoría • Desarrollo de aplicaciones • Estudios y evaluaciones
Docencia • Cursos de ingeniería
Investigación • Memorias de Título • Tesis de Magíster
2. DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA
5
Dimensionamiento del taller para mantenciones
julio de 2012 Simulación de Naves para la mantención de equipos
1. PRESENTACIÓN
3. MODELACIÓN 4. RESULTADOS
Descripción del Problema
Expansión de División Codelco Andina – Aumento de 94 kTon/ día 244 kTon /día
– Nueva Infraestructura, entro otros:
• Barrio Cívico
• Bodegas de almacenamiento
• Estación de Chancado
• Nave para el lavado de vehículos
• Taller de neumáticos
• Taller de mantenimiento de vehículos
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Proyecto Nueva Andina II
Simulación de Naves para la mantención de equipos
Descripción del Problema
• A partir de un análisis porcentajes de disponibilidad y tiempos promedio de permanencia
– Esta estimación no consideró variabilidad en los tiempos de falla, mantención y reparación. Considera un 100% de utilización para cada nave.
• Según benchmark de la industria, se decidió ampliar este número a 12 naves (una nave por cada 7 equipos aprox.)
julio de 2012 7
Dimensionamiento del taller para mantenciones
Simulación de Naves para la mantención de equipos
10 NAVES
12 NAVES
Necesidad de validar el
diseño
• Espacio disponible para construir las instalaciones es muy reducido. • Taller debe atender correctamente los requerimientos de los vehículos • De lo contrario disminuye el desempeño de la operación minera
Descripción del Problema
El objetivo principal es:
Determinar el impacto que tiene el taller (configuración) en el cumplimiento del plan minero, y con esto, encontrar
el mejor diseño factible.
julio de 2012 8
Objetivos del Estudio
Simulación de Naves para la mantención de equipos
Descripción del Problema
• Se evaluaron los siguientes ESCENARIOS:
– Caso Benchmark (50 naves)
– 10 Naves • Flota propuesta por Codelco
– 12 Naves • Flota propuesta por Codelco
• Flota propuesta por Codelco + 2, 4 y 10 Camiones
• Mejora en la gestión (reducción de tiempos en el taller)
– 14 Naves • Flota propuesta por Codelco
• Flota propuesta por Codelco + 2, 4 y 10 Camiones
• Mejora en la gestión (reducción de tiempos en el taller)
julio de 2012 9
Definición de escenarios a estudiar
Simulación de Naves para la mantención de equipos
3. MODELACIÓN
10
Construcción del modelo de simulación
julio de 2012 Simulación de Naves para la mantención de equipos
2. DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA
1. PRESENTACIÓN
4. RESULTADOS 5. CONCLUSIONES
Modelación
julio de 2012 11
Levantamiento de Información
Simulación de Naves para la mantención de equipos
Dato Contraparte Detalle
Plan minero para expansión Andina 244 (palas,
camiones y equipos de apoyo), según planificación
de Octubre 2011
Codelco Información del tamaño y composición de
flota, y de los requerimientos de equipos en
la faena.
Historia de fallas de camiones y equipos de apoyo Komatsu Reunión sostenida en dependencias de la
empresa. Presentación y planilla Excel.
Tiempos promedio entre fallas de equipos para un
mes de operación
Komatsu Reunión sostenida en dependencias de la
empresa. Presentación y planilla Excel.
Plan de mantenciones de equipos (camiones y
equipos de apoyo)
Komatsu Reunión sostenida en dependencias de la
empresa. Presentación y planilla Excel.
Disponibilidad histórica de camiones y equipos de
apoyo
Codelco Estimaciones obtenidas en reunión con José
Zapata y Alfredo Sánchez (Codelco Andina).
Tiempos de lavado y postura de cadenas Codelco Discusión en reunión con José Zapata
(Codelco).
Modelación
julio de 2012 12
Input y Output del modelo
Simulación de Naves para la mantención de equipos
Input del modelo
Modelo de Simulación
Medidas de desempeño
Modelación
julio de 2012 13
Input y Output del modelo
Simulación de Naves para la mantención de equipos
Input del modelo
Modelo de Simulación
Medidas de desempeño
• Plan minero • Flota • Plan de mantenimiento • Tiempo entre fallas • Tiempos de mantención y
reparación • Configuración del Taller
• Nº de Naves
Modelación
julio de 2012 14
Input y Output del modelo
Simulación de Naves para la mantención de equipos
Input del modelo
Modelo de Simulación
Medidas de desempeño
• Utilización de las naves • Disponibilidad de equipos • Horas-Camión perdidas • Porcentaje de
cumplimiento del plan minero
Modelación
julio de 2012 15
Lógica del modelo
Simulación de Naves para la mantención de equipos
Modelo de Simulación Faena Minera
• Requerimiento de equipos según plan minero
Control de flujo
Camiones de reserva
Equipos: • Camiones (Komatsu 930E) • Cargadores • Equipos de apoyo • Equipos con orugas • Palas
Eventos
Eventos: • Falla de algún equipo • Mantenimiento programado • Falla de una pala • Tormenta
** Ajustados según datos históricos
Taller principal Nave de lavado Taller de cadenas Taller de neumáticos
* Tiempo de permanecía según capacidad y tipo de evento
Modelación
• Horizonte de simulación:
Período 2019-2037
• Equipos comienzan la operación con distinta antigüedad.
• Taller comienza año 2019 en un régimen operativo normal (no vacío)
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Configuración y set-up del modelo
Simulación de Naves para la mantención de equipos
4. RESULTADOS
17
Resultados y análisis para cada escenario
julio de 2012 Simulación de Naves para la mantención de equipos
3. MODELACIÓN
2. DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA
5. CONCLUSIONES
Resultados
Comparación con modelo actual:
julio de 2012 18
Validación y Verificación del modelo
Simulación de Naves para la mantención de equipos
• 20 equipos principales • 20 equipos de apoyo • 7 naves
70%
75%
80%
85%
90%
1 2 3 4 5
Dis
po
nib
ilid
ad
Año
Disponibilidad de equipos
Camión
Situación Actual Simulación
81% 81,3%
Resultados
Consistencia
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Validación y Verificación del modelo
Simulación de Naves para la mantención de equipos
30
40
50
60
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35
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36
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Equ
ipo
s
Requerimiento de equipos plan minero
40
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60
70
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30
20
31
20
32
20
33
20
34
20
35
20
36
20
37
Equ
ipo
s
Flota
82%
84%
86%
88%
90%
20
19
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20
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Disponibilidad equipos (benchmark)
Camiones Equipos de Apoyo
Resultados
Benchmark: Taller con 50 naves
julio de 2012 20
Análisis de Resultados
Simulación de Naves para la mantención de equipos
0%
2%
4%
6%
8%
10%
12%
14%
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30
% t
iem
po
to
tal
Naves ocupadas
Utilización de naves (benchmark)
2019
2032
0%
5%
10%
15%
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30
% t
iem
po
to
tal
Naves
Utilización de naves
2019
2023
2027
2032
2037
Resultados
Taller con 10,12 y 14 naves
julio de 2012 21
Análisis de Resultados
Simulación de Naves para la mantención de equipos
60%
70%
80%
90%
100%
2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 2031 2032 2033 2034 2035 2036 2037
Utilización del taller
10 Naves
12 Naves
14 Naves
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
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19
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31
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33
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35
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36
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37% t
iem
po
dis
po
nib
le
Disponibilidad camión
Benchmark
14 Naves
12 Naves
10 Naves
Resultados
Taller con 10,12 y 14 naves
julio de 2012 22
Análisis de Resultados
Simulación de Naves para la mantención de equipos
0%
10%
20%
30%
40%
50%
20
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Pér
did
as (
%)
Año
Incumplimiento del plan minero
10 Naves
12 Naves
14 Naves
HCperdidasporaño
Cumplimiento Disponibilidad
Benchmark(%) 3.453,0 99,0% 87%
Pérdida10(%) 84.989,0 75,1% 56%
Pérdida12(%) 34.463,0 90,3% 75%
Pérdida14(%) 11.239,0 96,8% 83%
Resultados
Taller con 10,12 y 14 naves
julio de 2012 23
Análisis de Resultados
Simulación de Naves para la mantención de equipos
10 naves 12 naves 14 naves
+ US $ 100 MM/ año + US $ 46 MM/ año
+ 2 naves (US $16 MM)
Disponibilidad
Cumplimiento
56%75%
75%90%
75%83%
90%96,8%
+ 2 naves (+US $16 MM)
Resultados
Se puede compensar la falta de naves aumentando la flota?
julio de 2012 24
Análisis de Resultados
Simulación de Naves para la mantención de equipos
50%
60%
70%
80%
90%
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20
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31
20
32
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33
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34
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36
20
37
% t
iem
po
dis
po
nib
le
Disponibilidad de camiones según flota
Flota normal
+2 camiones
+4 camiones
+10 camiones
0%
5%
10%
15%
20%
25%
30%
20
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% p
érd
idas
Incumplimiento del plan minero
12 Naves
+2 camiones
+4 camiones
+10 camiones
Benchmark
Resultados
Se puede compensar la falta de naves aumentando la flota?
julio de 2012 25
Análisis de Resultados
Simulación de Naves para la mantención de equipos
0%
5%
10%
15%
20%
25%
30%
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% p
érd
idas
Incumplimiento del plan minero
12 Naves
+2 camiones
+4 camiones
+10 camiones
Benchmark
• La respuesta es NO
• Se debe descongestionar el taller: • Disminuir tasa de fallas y/o tiempos de reparación • Aumentar el número de naves
Resultados
Que pasa si mejoro las gestión de los equipos (MTBF y MTTR)?
julio de 2012 26
Análisis de Resultados
Simulación de Naves para la mantención de equipos
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
% d
e t
iem
po
dis
po
nib
le
Disponibilidad de Camiones
12 +2cam -27%
12 Naves
14 Naves
Resultados
Que pasa si mejoro las gestión de los equipos (MTBF y MTTR)?
julio de 2012 27
Análisis de Resultados
Simulación de Naves para la mantención de equipos
0%
5%
10%
15%
20%
25%
30%
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
pé
rdid
as (
%)
año de la simulación
Incumplimiento del plan minero
12 Naves +2cam -27% fallas
14 Naves
12 Naves normal
5. CONCLUSIONES
28
Recomendaciones finales del estudio
julio de 2012 Simulación de Naves para la mantención de equipos
4. RESULTADOS
3. MODELACIÓN
Conclusiones
• Si tomamos el caso del taller con 12 naves, el limitante principal del cumplimiento del plan minero es el taller (cuello de botella).
• Si el taller está congestionado, aumentos marginales en la flota de camiones (12 naves + 2 camiones) no ayudan mejorar el cumplimiento del plan minero.
• Existen dos opciones principales para descongestionar el taller/mejorar cumplimiento:
1. Aumentar tamaño del taller
2. Mejorar gestión (Disminuir tasa de fallas y/o tiempos de reparación)
julio de 2012 29
Recomendaciones finales
Simulación de Naves para la mantención de equipos
Conclusiones
• Aumentar el tamaño del taller de 12 a 14 naves permite reducir las pérdidas por cumplimiento del plan minero en $ US 46MM al año.
• El mismo efecto se puede obtener reduciendo la tasa de fallas en un 27% y agregando 2 camiones adicionales.
• En ambos caso, se estima el cumplimiento del plan minero en un 97%.
• Para obtener un cumplimiento superior al 98%, es necesario combinar alternativas: – Aumentar tamaño del taller a 14 naves
– Disminuir adicional de tasa de fallas
julio de 2012 30
Recomendaciones finales
Simulación de Naves para la mantención de equipos
Extensiones del Modelo
• Simulación de recursos: – Mecánicos
– Eléctricos
– Soldadores
• Nuevo objetivo:
Determinar la dotación necesaria de personas para asegurar un estándar de disponibilidad de equipos
• Modelo Genérico, aplicable a otras faenas
julio de 2012 31
Trabajo actual
Simulación de Naves para la mantención de equipos
Simulación de Naves para la mantención de Equipos
Proyecto: Nueva Andina Fase II
Cliente: Codelco Chile
Elaborado por Simula UC Diciembre de 2011
6. ANEXOS
33
Recomendaciones finales del estudio
julio de 2012 Simulación de Naves para la mantención de equipos
Modelación
1. Las distribuciones de probabilidad de los tiempos entre fallas de equipos y sus correspondientes tiempos de reparación se calibraron para representar la disponibilidad histórica de cada tipo de equipo
2. Los procesos de falla se renuevan en cada reparación, y no dependen directamente de la edad del equipo en cuestión.
3. El mantenimiento se realiza dentro de un rango de tiempo (10%) en torno al instante de mantenimiento indicado por Komatsu
4. No se modelo el trabajo de personas en el taller. Se asume que siempre existirán los recursos necesarios para atender los camiones en las naves.
julio de 2012 34
Límites y supuestos
Simulación de Naves para la mantención de equipos
Resultados
Benchmark: Taller con 50 naves
julio de 2012 35
Análisis de Resultados
Simulación de Naves para la mantención de equipos
0,0%
1,0%
2,0%
3,0%
4,0%
2019 2021 2023 2025 2027 2029 2031 2033 2035 2037
% p
érd
idas
Año
Incumplimiento del plan minero
Benchmark
Cumplimiento promedio: 99%
82%
84%
86%
88%
90%
20
19
20
20
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21
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20
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20
36
20
37%
dis
po
nib
le
Año
Disponibilidad equipos (benchmark)
Camión
Apoyo
Disponibilidad promedio: 87%
Resultados
Se puede compensar la falta de naves aumentando la flota? (12 N)
julio de 2012 36
Análisis de Resultados
Simulación de Naves para la mantención de equipos
Horas trabajadas por camión
Disponibilidad de cada camión por efecto de fallar menos.
Disponibilidad de cada camión por efecto de mayor congestión en el taller.
Número de fallas y mantenciones por camión
Taller Congestionado Taller Descongestionado
Resultados
Escenario: Modificaciones en la gestión (12N)
julio de 2012 37
Análisis de Resultados
Simulación de Naves para la mantención de equipos
60%
70%
80%
90%
100%
2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 2031 2032 2033 2034 2035 2036 2037
% t
iem
po
dis
po
nib
le
Disponibilidad de camiones
Tasa actual
-27%
-35%
0%
5%
10%
15%
20%
25%
30%
2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 2031 2032 2033 2034 2035 2036 2037
% H
ora
s p
erd
idas
Incumplimiento del plan minero
"tasa actual"
-27%
-35%
14 naves
Resultados
Resumen de escenarios
julio de 2012 38
Análisis de Resultados
Simulación de Naves para la mantención de equipos
Naves taller Equipos
adicionales
Var en tasa de fallas Horas-Camión perdidas Cumplimiento (%) Disponibilidad (%)
10 0 0% 84.989 75,1% 57%
12 0 0% 34.463 90,3% 75%
14 0 0% 11.239 96,8% 83%
50 0 0% 3.453 99,0% 87%
12 2 0% 33.412 90,6% 73%
12 4 0% 32.735 90,9% 72%
12 10 0% 30.524 91,5% 70%
12 0 -27% 12.390 96,5% 83%
12 0 -35% 8.364 97,6% 86%
12 2 -27% 11.282 96,8% 84%
14 0 -27% 5.386 98,4% 87%
14 2 0% 8.895 97,4% 83%
14 4 0% 7.820 97,8% 82%
Modelación
Proceso de Levantamiento
• Reuniones con ejecutivos de Codelco
• Reuniones con ejecutivos de Komatsu
• Revisión de registro histórico de Codelco
• Revisión de documentos adicionales
• Estimaciones y supuestos en base a expertos de Codelco y Komatsu
julio de 2012 39
Levantamiento de Información
Simulación de Naves para la mantención de equipos