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

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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

julio de 2012 6

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)

julio de 2012 16

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

julio de 2012 19

Validación y Verificación del modelo

Simulación de Naves para la mantención de equipos

30

40

50

60

20

19

20

20

20

21

20

22

20

23

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20

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20

36

20

37

Equ

ipo

s

Requerimiento de equipos plan minero

40

50

60

70

20

19

20

20

20

21

20

22

20

23

20

24

20

25

20

26

20

27

20

28

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29

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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

20

20

20

21

20

22

20

23

20

24

20

25

20

26

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20

31

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32

20

33

20

34

20

35

20

36

20

37

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%

20

19

20

20

20

21

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24

20

25

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20

27

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29

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30

20

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20

32

20

33

20

34

20

35

20

36

20

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

19

20

20

20

21

20

22

20

23

20

24

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25

20

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27

20

28

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29

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30

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31

20

32

20

33

20

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20

35

20

36

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%

20

19

20

20

20

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33

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20

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

19

20

20

20

21

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22

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20

25

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26

20

27

20

28

20

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20

30

20

31

20

32

20

33

20

34

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35

20

36

20

37

% 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%

20

19

20

20

20

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20

25

20

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20

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30

20

31

20

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20

33

20

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20

35

20

36

20

37

% 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

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

20

21

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22

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30

20

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20

32

20

33

20

34

20

35

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