CAPÍTULO

17

Mantenimiento y confiabilidad Esquema del capítulo Perfil global de una compañía: Comisión de Servicios de Orlando Importancia estratégica del mantenimiento y la confiabilidad 670 Confiabilidad 671 Mejora de componentes individuales 671 Provisión de redundancia 673 Mantenimiento 674 Implementación del mantenimiento preventivo 674 Incremento de las capacidades de reparación 678 Mantenimiento productivo total 679 Técnicas para enriquecer el mantenimiento 679

Resumen 679 Términos clave 680 Uso de software para resolver problemas de confiabilidad 680 Problemas resueltos 680 Ejercicios para el estudiante 680 Autoevaluación 681 Preguntas para análisis 681 Dilema ético 681 Problemas 682 Estudio de caso: Worldwide Chemical Company 683 Estudio de casos adicionales 684 Bibliografía 684 Recursos en internet 684

Diez decisiones estratégicas en AO Diseño de bienes y servicios Administración de la calidad Estrategia del proceso Estrategias de localización Estrategias de distribución de instalaciones Recursos humanos Administración de la cadena de suministro

Objetivos de aprendizaje

Administración de inventarios

Al terminar de estudiar este capítulo, usted será capaz de 1. Describir cómo se mejora la confiabilidad del sistema 2. Determinar la confiabilidad del sistema 3. Determinar el tiempo medio entre fallas (TMEF) 4. Distinguir entre mantenimiento preventivo y mantenimiento por falla

5. Describir cómo se mejora el mantenimiento 6. Comparar los costos del mantenimiento preventivo contra los del mantenimiento correctivo

Programación Mantenimiento

667

Perfil global de una compañía: Orlando Utilities Commission El mantenimiento proporciona una ventaja competitiva para la Orlando Utilities Commission La OUC (Orlando Utilities Commission; Comisión de Servicios de Orlando) posee y opera plantas eléctricas que suministran energía a dos condados del centro de Florida. Todos los años, la OUC detiene la operación de cada una de sus unidades de generación eléctrica entre 1 y 3 semanas para realizar trabajos de mantenimiento. De manera adicional, cada tres años las unidades se detienen para una revisión completa y una inspección de las turbinas del generador. Las revisiones se programan en primavera y otoño, cuando el clima es más templado y la demanda de energía es baja. Estas revisiones tardan entre 6 y 8 semanas. Las unidades de OUC localizadas en el Centro de Energía de Stanton requieren que el personal de mantenimiento realice aproximadamente 12,000 tareas de mantenimiento preventivo y reparación al año. Para ejecutar estas tareas de manera eficiente, muchos de los trabajos se programan a diario mediante un

 Centro de Energía Stanton en Orlando

668

programa computarizado de administración del mantenimiento. La computadora genera las órdenes de trabajo de mantenimiento preventivo y las listas de materiales requeridos. Cada día que una planta se detiene para darle mantenimiento le cuesta a OUC alrededor de $110,000 adicionales por el costo de reemplazo de la energía que debe generarse en otra parte. Sin embargo, estos costos palidecen junto a los costos asociados con una detención forzada. Una detención de este tipo le podría costar a OUC entre $350,000 y $600,000 diarios adicionales. Las revisiones programadas no son fáciles; cada una tiene 1,800 tareas distintas y requiere 72,000 horas de trabajo. Pero el valor del mantenimiento preventivo se ilustró mediante la primera revisión de un nuevo generador de turbina. Los trabajadores descubrieron que el aspa de una turbina estaba cuarteada, lo cual podría haber destruido

 Dos empleados están sobre un andamio cerca de la punta de la caldera del Centro de Energía Stanton, la cual tiene una altura equivalente a 23 pisos; los trabajadores revisan y reparan los súper calentadores.

 Este inspector examina una sección de turbina a baja presión. Las puntas de esta turbina de aspas giran a velocidades supersónicas de 1,300 millas por hora cuando las plantas están en operación. Una fractura en una de las aspas puede causar fallas catastróficas.

 El mantenimiento de instalaciones de capital intensivo requiere de una buena planeación para minimizar el tiempo de detención. En la fotografía se muestra la revisión de una turbina. La organización de miles de partes y piezas necesaria para una detención representa un esfuerzo importante.

una pieza de un equipo que vale 27 millones de dólares. Para encontrar tales fracturas, que no son detectables a simple vista, los metales se examinan mediante pruebas con tinta, rayos X y ultrasonido. En OUC, el mantenimiento preventivo vale su peso en oro. Como resultado, su sistema de distribución

eléctrica ha sido clasificado como el número uno en el sureste de Estados Unidos por PA Consulting Group —una empresa consultora líder. El mantenimiento efectivo proporciona una ventaja competitiva para la Orlando Utilities Commission.

669

670

Capítulo 17 • Mantenimiento y confiabilidad

IMPORTANCIA ESTRATÉGICA DEL MANTENIMIENTO Y LA CONFIABILIDAD

Mantenimiento Comprende todas las actividades involucradas en la conservación en buen estado del equipo de un sistema.

Confiabilidad Probabilidad de que un producto, o las partes de una máquina, funcionen adecuadamente durante un tiempo especificado y en las condiciones establecidas.

Los administradores de la Comisión de servicios de Orlando, y todas las demás organizaciones, deben evitar los resultados indeseables de la falla del equipo. El resultado de una falla llega a ser perjudicial, inconveniente, un desperdicio, y muy costoso en términos de dinero e incluso de vidas humanas. Las fallas de las máquinas y los productos pueden tener efectos de largo alcance en la operación, reputación y rentabilidad de una organización. En plantas complejas y altamente mecanizadas, un proceso fuera de tolerancia o la falla de una máquina significaría la inactividad de empleados e instalaciones, la pérdida de clientes y de su lealtad, así como ganancias que se transformen en pérdidas. En una oficina, la falla de un generador, un sistema de aire acondicionado o una computadora pueden detener las operaciones. Un mantenimiento apropiado y una estrategia de confiabilidad protegen tanto el funcionamiento como la inversión de una empresa. El objetivo del mantenimiento y la confiabilidad es mantener la capacidad del sistema. Un buen mantenimiento elimina la variabilidad. Los sistemas deben diseñarse y mantenerse óptimos para lograr el desempeño y los estándares de calidad esperados. El mantenimiento incluye todas las actividades involucradas en conservar el equipo de un sistema en funcionamiento. La confiabilidad es la probabilidad de que un producto, o las partes de una máquina, funcionen correctamente durante el tiempo especificado y en las condiciones establecidas. Dos empresas que reconocen la importancia estratégica del mantenimiento especializado son Walt Disney Company y United Parcel Service (UPS). Disney World, en Florida, es intolerante con las fallas o descomposturas. La reputación de Disney no sólo lo convierte en uno de los destinos vacacionales más populares del mundo, también es una meca para los equipos de benchmarking que quieren estudiar sus prácticas de mantenimiento y confiabilidad. De la misma forma, la famosa estrategia de mantenimiento de UPS mantiene sus vehículos de reparto funcionando y viéndose como nuevos durante 20 años o más. El programa de UPS incluye conductores dedicados que manejan todos los días el mismo camión y mecánicos dedicados que dan mantenimiento al mismo grupo de vehículos. Conductores y mecánicos son responsables del funcionamiento de los vehículos y mantienen una comunicación estrecha entre sí. La interdependencia entre operario, máquina y mecánico es un sello de garantía del mantenimiento y la confiabilidad exitosos. Como se ilustra en la figura 17.1, no sólo son los procesos para el buen mantenimiento y la confiabilidad los que marcan el éxito de Disney y UPS, sino también la participación de sus empleados. En este capítulo examinamos cuatro importantes tácticas para mejorar el mantenimiento y la confiabilidad tanto de los equipos y productos como de los sistemas que los producen. Las cuatro tácticas están organizadas alrededor del mantenimiento y la confiabilidad. Las tácticas de confiabilidad son: 1. Mejorar los componentes individuales. 2. Proporcionar redundancia. Las tácticas de mantenimiento son: 1. Implementar o mejorar el mantenimiento preventivo. 2. Incrementar las capacidades o la velocidad de reparación.



Figura 17.1

El buen mantenimiento y la estrategia de confiabilidad requieren de la participación del empleado y buenos procedimientos

Participación del empleado Compartir información Capacitación en habilidades Sistema de recompensas Delegación de autoridad

Procedimientos de mantenimiento y confiabilidad Limpiar y lubricar Monitorear y ajustar Hacer reparaciones menores Mantener registros computarizados

Resultados Inventario reducido Calidad mejorada Capacidad mejorada Reputación de calidad Mejora continua Variabilidad reducida

Confiabilidad

671

La variabilidad corrompe los procesos y crea desperdicio. El administrador de operaciones debe eliminar la variabilidad: los elementos cruciales para lograr esto son diseñar para la confiabilidad y administrar para el mantenimiento.

CONFIABILIDAD Los sistemas están integrados por una serie de componentes individuales interrelacionados, cada uno de los cuales realiza un trabajo específico. Si algún componente falla, por la razón que sea, el sistema en su totalidad (por ejemplo, un avión o una máquina) puede fallar. Primero analizamos la mejora de componentes individuales, y después estudiamos la redundancia.

Objetivo de aprendizaje 1. Describir cómo se mejora la confiabilidad del sistema

Mejora de componentes individuales Debido a que las fallas ocurren en el mundo real, comprender su ocurrencia es un concepto importante de confiabilidad. A continuación se examinará el impacto de una falla en una serie. En la figura 17.2 se muestra que a medida que aumenta el número de elementos incluidos en una serie, la confiabilidad de todo el sistema disminuye con mucha rapidez. Un sistema de n = 50 partes que interactúan, donde cada parte posee una confiabilidad general del 99.5%, tiene una confiabilidad global del 78%. Si el sistema comprende 100 partes que interactúan, y cada parte posee una confiabilidad del 99.5%, ¡la confiabilidad global será sólo del 60%! Para medir la confiabilidad de un sistema en el que cada parte o componente individual tiene su propia tasa de confiabilidad, no podemos usar la curva de confiabilidad que se muestra en la figura 17.2. Sin embargo, el método usado para calcular la confiabilidad del sistema (Rs) es sencillo. Consiste en encontrar el producto de las confiabilidades individuales de la siguiente manera: Rs = R1 × R2 × R3 × . . . × Rn donde

(17-1)

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

y así sucesivamente. La ecuación (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). Además, en esta ecuación, igual que en la mayoría de los análisis de confiabilidad, las confiabilidades se presentan como probabilidades. Así, una confiabilidad de .90 significa que la unidad funcionará debidamente el 90% del tiempo. También significa que fallará 1  .90 = .10 = 10% del tiempo. Podemos usar este método para evaluar la confiabilidad de un servicio o producto, tal como el que se examina en el ejemplo 1.

n=1

Confiabilidad del sistema (porcentaje)

2. Determinar la confiabilidad del sistema



100

80 n=1

0

60

n=

40

n 20

n n

=

n

=

30

=

0

40

=

50

10

0

20

0

0

0 100

Objetivo de aprendizaje

99 98 97 96 Confiabilidad promedio de cada componente (porcentaje)

Figura 17.2

Confiabilidad global del sistema como función del número de n componentes (cada uno con la misma confiabilidad), y confiabilidad del componente con componentes en serie

672

Capítulo 17 • Mantenimiento y confiabilidad

EJEMPLO 1 Confiabilidad en una serie

El National Bank de Greeley, Colorado, procesa las solicitudes de préstamo mediante tres empleados colocados en serie:

Método:

Aplique la ecuación (17-1) para determinar Rs.

R1

R2

R3

.90

.80

.99

RS

Modelo activo 17.1

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

Solución:

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 probabilidades de error son acumulativas y la confiabilidad resultante para esta serie es de .713, que es menor a la de cualquier empleado.

Ejercicio de aprendizaje: Si el empleado con menor desempeño (.80) se sustituye por uno que tiene un .95 de confiabilidad, ¿cuál 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 cuestión de diseño o especificación de la cual quizá sea responsable el personal de diseño de ingeniería. Sin embargo, el personal de la cadena de suministro es capaz de mejorar los componentes del sistema si se mantiene al tanto de los productos y esfuerzos de investigación que realizan los proveedores. El personal de la cadena de suministro también puede contribuir directamente en la evaluación del desempeño del proveedor. La unidad básica para medir la confiabilidad es la tasa de falla del producto (TF). Las empresas que producen equipo de alta tecnología 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 entre el número total de productos probados, TF(%), o el número de fallas ocurridas durante cierto periodo, TF(N): Número de fallas × 100% Número de unidades probadas

(17-2)

Número de fallas Número de horas-unidad de tiempo de operación

(17-3)

TF(%) =

TF(N ) = Tiempo medio entre fallas (TMEF)

Quizá el término más común usado para identificar el análisis de confiabilidad es tiempo medio entre fallas (TMEF), que es el recíproco de TF(N):

Es el tiempo esperado entre una reparación y la siguiente falla de un componente, máquina, proceso o producto.

TMEF =

1 TF ( N )

(17-4)

En el ejemplo 2, calculamos el porcentaje de fallas TF(%), el número de fallas TF(N), y el tiempo medio entre fallas (TMEF).

EJEMPLO 2 Determinación del tiempo medio entre fallas

Veinte sistemas de aire acondicionado diseñados para uso de los astronautas en los transbordadores espaciales de la NASA fueron operados durante 1,000 horas en el laboratorio de pruebas de la NASA ubicado en Huntsville, Alabama. Dos de los sistemas fallaron durante la prueba uno después de 200 horas y el otro después de 600 horas.

Método:

Para determinar el porcentaje de fallas [TF(%)], el número 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), respectivamente.

Confiabilidad

Solución:

673

Porcentaje de fallas: TF(%) =

Número de fallas 2 = (100%) = 10% Número de unidades probadas 20

Número de fallas por hora de operación: TF(N) = donde

Número de fallas Tiempo de operación

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 operación = Tiempo total  Tiempo sin operar 2 2 = TF(N) = 20,000 − 1,200 18,800 = .000106 fallas por unidad-hora

Como TMEF =

1 TF ( N )

Objetivo de aprendizaje TMEF =

1 = 9,434 horas .000106

3. Determinar el tiempo medio entre fallas (TMEF)

Si el viaje típico de un transbordador espacial dura 6 días, la NASA puede estar interesada en la tasa de fallas por viaje: Tasa de fallas = (Fallas por unidad-hora)(24 horas por día)(6 días por viaje) = (.000106)(24)(6) = .0153 fallas por viaje

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

Problemas relacionados:

17.6, 17.7

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

Provisión de redundancia Para aumentar la confiabilidad de un sistema se agrega redundancia. La técnica aplicada aquí es “respaldar” los componentes con componentes adicionales. Esto se conoce como poner unidades en paralelo y es una táctica estándar practicada en administración de operaciones, tal como se señala en el recuadro de AO en acción “Los pilotos del Tomcat F-14 aman la redundancia”. La redundancia se 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 otro componente cuya confiabilidad es de 0.80. La confiabilidad que se obtiene es la probabilidad del primer componente funcionando más la probabilidad del componente de respaldo (o en paralelo) funcionando multiplicadas por la necesidad de usar el componente de respaldo (1  .8 = .2). Por lo tanto,

⎛Probabilidad⎞ ⎜ del primer ⎟ ⎜ componente ⎟ ⎟ ⎜⎝ funcionando ⎠ (.8)

+ +

⎡⎛ Probabilidad⎞ ⎢⎜ del segundo ⎟ ⎢⎜ componente ⎟ ⎢⎜⎝ ⎟ ⎣ funcionando⎠ [(.8)

× ×

⎛ Probabilidad⎞ ⎤ ⎜ de necesitar ⎟ ⎥ = ⎜ el segundo ⎟ ⎥ ⎟⎥ ⎜⎝ componente ⎠ ⎦ (1 − .8)] = .8 + .16 = .96

Redundancia Uso de componentes en paralelo para elevar la confiabilidad.

674

Capítulo 17 • Mantenimiento y confiabilidad

AO en acción

Los pilotos del Tomcat F-14 aman la redundancia

En un mundo que acepta software con errores y sistemas de cómputo que colapsan, vale la pena recordar que algunos sistemas de cómputo operan sin fallas. ¿Dónde están esos sistemas? Están en aviones de combate, transbordadores espaciales, plantas nucleares, y sistemas de control de inundaciones. Estos sistemas son extraordinariamente confiables, aún cuando dependen fuertemente del software, y tienen como base la redundancia poseen su propio software y sus propios procesadores; y usan la mayor parte de sus ciclos para realizar verificaciones internas de la calidad. La geometría variable de las alas del Tomcat F-14 hace posible que vuele a gran velocidad y desacelere con rapidez cuando aterriza en un portaaviones. Los cálculos para determinar correctamente la posición de las alas con-

forme cambia la velocidad del aire se realizan mediante un software y procesadores específicos. Los procesadores trabajan en conjunto de manera que múltiples cálculos verifican las señales de salida. Sólo el 10% del software del F-14 se usa para volar el avión; un 40% se usa para hacer pruebas y verificaciones automáticas; el 50% restante es redundancia. Los sistemas altamente confiables funcionan correctamente porque sus diseños incluyen autorrevisiones y redundancia. Estos sistemas redundantes encuentran problemas potenciales y los corrigen antes de que se presente una falla. Por ello, si usted es piloto de un Tomcat F-14, ama la redundancia. Fuente: Information.com (1 de abril de 2002): 34.

En el ejemplo 3 se muestra la forma en que la redundancia puede mejorar la confiabilidad en el proceso de préstamo presentado en el ejemplo 1.

EJEMPLO 3 Confiabilidad con un proceso en paralelo

El National Bank está preocupado porque su procesamiento de solicitudes de préstamo tiene una confiabilidad de sólo .713 (vea el ejemplo 1) y desea mejorar esta situación.

Método: Solución:

El banco decide proporcionar redundancia para los dos empleados menos confiables. Este procedimiento dio como resultado el siguiente sistema: R1

R2

0.90

0.80

↓

↓

R3

0.90 → 0.80 → 0.99 = [.9 + .9(1− .9] × [.8 + .8(1− .8)] × .99 = [.9 + (.9)(.1)] × [.8 + (.8)(.2)] × .99 = .99 × .96 × .99 = .94 Modelo activo 17.2

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

Razonamiento: Al proporcionar redundancia para dos empleados, el National Bank ha incrementado la confiabilidad del proceso de préstamos de 0.713 a 0.94. Ejercicio de aprendizaje: Qué sucede cuando el banco reemplaza los dos empleados R2 por un nuevo 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

Objetivo de aprendizaje 4. Distinguir entre mantenimiento preventivo y mantenimiento por falla Mantenimiento preventivo Plan que involucra una rutina de inspección y servicio, así como de mantenimiento de las instalaciones en buen estado para prevenir fallas.

Mantenimiento por falla Mantenimiento correctivo que ocurre cuando el equipo falla y debe repararse con base en una emergencia o un alto nivel de prioridad.

MANTENIMIENTO Existen dos tipos de mantenimiento: mantenimiento preventivo y mantenimiento por falla. El mantenimiento preventivo implica realizar inspecciones y servicio rutinarios, así como mantener las instalaciones en buen estado. Estas actividades buscan construir un sistema que permita localizar las fallas posibles y realizar los cambios o reparaciones apropiadas para prevenirlas. El mantenimiento preventivo es mucho más que mantener las máquinas y el equipo funcionando. También implica el diseño de sistemas humanos y técnicos para mantener el proceso productivo trabajando dentro de las tolerancias; permite que el sistema funcione bien. El énfasis del mantenimiento preventivo es entender el proceso y mantenerlo trabajando sin interrupción. El mantenimiento por falla ocurre cuando el equipo se descompone y debe repararse con base en una emergencia o un alto nivel de prioridad.

Implementación del mantenimiento preventivo El mantenimiento preventivo implica que es posible determinar cuándo un sistema requiere servicio o necesitará reparación. Por lo tanto, para realizar el mantenimiento preventivo, es necesario conocer cuándo un sistema requiere servicio o cuándo es probable que falle. Las fallas ocurren con diferentes

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 electrónica “queman” sus productos antes de embarcarlos. Es decir, ejecutan una serie de pruebas (como un ciclo total de lavado en Whirpool) para detectar problemas de “arranque” antes del embarque. También proporcionan garantías por 90 días. Debemos señalar que muchas fallas de mortalidad infantil no son fallas del producto en sí, sino fallas que se deben al uso inadecuado del producto. Este hecho destaca aún más la importancia de que la administración de operaciones implemente un sistema de servicio después de la venta que incluya instalación y capacitación. Una vez que el producto, máquina o proceso, se “asienta”, es posible realizar un estudio de la distribución del TMEF (tiempo medio entre fallas). Estas distribuciones suelen seguir una curva normal. Cuando las distribuciones exhiben desviaciones estándar pequeñas, se sabe que se tiene un candidato para el mantenimiento preventivo, aunque el mantenimiento sea costoso.2 Una vez que la empresa ha elegido un candidato para el mantenimiento preventivo, es necesario determinar cuándo resulta económico ese mantenimiento preventivo. Por lo general, entre más caro sea el mantenimiento, más estrecha deberá ser la distribución del TMEF (es decir, debe tener una desviación estándar pequeña). Además, si cuando se descompone el proceso su reparación no es más costosa que su mantenimiento preventivo, quizá convenga dejar que el proceso falle para repararlo. Sin embargo, deben analizarse con cuidado las consecuencias de las fallas. Incluso fallas menores pueden tener consecuencias catastróficas. (Vea el recuadro de AO en acción “El mantenimiento preventivo salva vidas” presentado en la siguiente página). En el otro extremo, los costos del mantenimiento preventivo pueden ser de tan poca importancia que resulte apropiado realizarlo aunque la distribución del TMEF sea relativamente plana (es decir, si tienen una desviación estándar grande). En todo caso, y siendo congruentes con las prácticas de enriquecimiento del trabajo, los operarios de las máquinas deben ser responsables del mantenimiento preventivo de su propio equipo y de sus herramientas. Con buenas técnicas de informes, las empresas mantienen registros de procesos, maquinaria o equipos individuales. Estos registros pueden proporcionar un perfil de los dos tipos de mantenimiento requeridos y los tiempos necesarios para efectuar el mantenimiento. Conservar el historial del equipo es un factor importante de un sistema de mantenimiento preventivo, como lo es el registro del tiempo y el costo de hacer las reparaciones. Estos registros también aportan información acerca de la familia del equipo y de los proveedores. La confiabilidad y el mantenimiento son tan importantes que, en la actualidad, la mayoría de los sistemas de mantenimiento son computarizados. En la figura 17.3 se muestran los componentes más importantes de este tipo de sistemas, donde los archivos que deben mantenerse están a la izquierda y los reportes generados a la derecha. Boeing y General Motors buscan la ventaja competitiva por medio de su confiabilidad y sus sistemas de información de mantenimiento. En la actualidad, Boeing puede monitorear el estado de un avión en vuelo y enviar información relevante en tiempo real a tierra, obteniendo un liderazgo en los aspectos de mantenimiento. De manera similar, General Motors, con su servicio satelital inalámbrico Archivos de datos

Informes de producción Informes de inventario y compras

Archivo del equipo con lista de partes

Lista de partes del equipo

Programa de mantenimiento y órdenes de trabajo

Archivo del historial de reparaciones

Inventario de refacciones

Informes históricos del equipo Entrada de datos • Órdenes de trabajo • Solicitudes de compra • Registros de tiempo • Trabajo contratado

Datos del personal con habilidades, salarios, etc.

Computadora 1Las

Análisis de costos (reales contra estándar)

Órdenes de trabajo • Mantenimiento preventivo • Tiempo muerto programado • Mantenimiento de emergencia

fallas de mortalidad infantil suelen seguir una distribución exponencial negativa. por ejemplo, J. Michael Brock, John R. Michael y David Morganstein, “Using Statistical Thinking to Solve Maintenance Problems”, Quality Progress (mayo de 1989): 55-60.

2Vea,

675

Mortalidad infantil Tasa de falla temprana en la vida de un producto o proceso.

Objetivo de aprendizaje 5. Describir cómo se mejora el mantenimiento



Figura 17.3

Sistema de mantenimiento computarizado

676

Capítulo 17 • Mantenimiento y confiabilidad

AO en acción

El mantenimiento preventivo salva vidas

El vuelo 5481 fue corto, duró 70 segundos. El vuelo salió del aeropuerto de Charlotte, con destino a Greenville y Spartanburg, pero segundos después del despegue, la nariz del avión se elevó, la nave giró, y momentos después se desplomó en la esquina de una instalación de mantenimiento en el aeropuerto. El avión conmutador Beech 1900D llevó a 21 personas a la muerte. Los siguientes son comentarios seleccionados de los momentos finales del vuelo: 8:47:02 8:47:03 8:47:05 8:47:12 8:47:14 8:47:16 8:47:18 8:47:26 8:47:26 8:47:28

Copiloto Jonathan Gibbs: “Wuh”. Capt. Katie Leslie: “Ayúdame... ¿Lo tienes?”. Gibbs: “Oh (exclamación). Baja”. Leslie: “Baja la nariz”. Leslie: “Oh, Dios mío”. Leslie (llamando a los controladores): “Tenemos una emergencia en el vuelo cincuenta y cuatro ochenta y uno de Air Midwest”. Voz tenue desde el área de pasajeros: “Papi”. Leslie: “Oh, Dios mío, ahh”. Gibbs: “Ah, ah, Dios, ahh (exclamación)”. Fin del registro

El enfoque del Consejo Nacional de Seguridad en el Transporte es que esta situación es producto de un error de mantenimiento preventivo ocurrido dos días antes del accidente. El mecánico y el supervisor dejaron de hacer al menos 12 pasos requeridos en el mantenimiento de la tensión de los cables de control del paso, durante la verificación Detail 6 que incluye el paso de la tensión del cable de control. Los datos posteriores mostraron que la posición de la columna de control cambió durante el mantenimiento y el avión perdió alrededor de dos tercios de su capacidad de descenso. Los investigadores creen que el avión habría podido volar con controles completos si hubiera recibido el mantenimiento preventivo adecuado. El mantenimiento puede mejorar la calidad, reducir costos y ganar pedidos. También puede ser una cuestión de vida o 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 de mayo de 2003): D3, y (20 de mayo de 2003): D1, D3.

On Star, alerta a los propietarios de automóviles GM sobre 1,600 posibles fallas de diagnóstico, como sensores defectuosos en las bolsas de aire o incluso la necesidad de un cambio de aceite. Para GM, el servicio proporciona datos inmediatos que sus ingenieros pueden usar para tratar aspectos de calidad incluso antes de que el cliente se dé cuenta de un problema. Lo anterior le ha ahorrado a la compañía un estimado de 100 millones de dólares en costos de garantía por la detección temprana de problemas.3 En la figura 17.4(a) se muestra el panorama tradicional de la relación entre el mantenimiento preventivo y el mantenimiento por fallas. Con este punto de vista, el administrador de operaciones considera un balance entre los dos costos. La asignación de más recursos al mantenimiento preventivo reducirá el número de fallas. Sin embargo, en algún punto, la disminución del costo del mantenimiento por fallas puede ser menor que el aumento en el costo del mantenimiento preventivo. En este punto, la curva del costo total comienza a elevarse. Más allá de este punto óptimo, la empresa estará mejor si espera a que ocurran las fallas y las repara cuando sucedan.

Costos totales

Costos de mantenimiento por fallas

Costos

Costos

Costos de mantenimiento preventivo

Costos totales Costo total por fallas

Costos de mantenimiento preventivo

Compromiso de mantenimiento Punto óptimo (política de mantenimiento de costo más bajo) (a) Panorama tradicional de mantenimiento



Compromiso de mantenimiento Punto óptimo (política de mantenimiento de costo más bajo) (b) Panorama del costo total de mantenimiento

Figura 17.4 Costos de mantenimiento

3“Big

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

Mantenimiento

677

Por desgracia, una curva de costos como la de la figura 17.4(a) rara vez considera todos los costos de una falla. Muchos costos se ignoran porque no están directamente relacionados con la descompostura inmediata. Por ejemplo, el costo de mantener artículos en inventario para compensar el tiempo muerto, por lo general, no se considera. Aún más, el tiempo muerto puede tener un efecto devastador en el ánimo: los empleados pueden empezar a creer que no es importante el desempeño estándar ni el mantenimiento del equipo. Por último, el tiempo muerto también afecta en forma negativa el programa de entregas, lo cual deteriora las relaciones con los clientes y es una amenaza para ventas futuras. Cuando se considera el impacto global de las descomposturas, el esquema de la figura 17.4(b) puede ser una mejor representación del costo de mantenimiento. En la figura 17.4(b), los costos totales están en un mínimo 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 óptimo de mantenimiento sobre una base teórica. Por supuesto, tal análisis requiere también datos históricos precisos sobre los costos de mantenimiento, las probabilidades de descompostura, y los tiempos de reparación. En el ejemplo 4 se muestra una forma de comparar los costos del mantenimiento preventivo y del mantenimiento por fallas para seleccionar la política de mantenimiento menos costosa. Farlen & Halikman es una empresa de contadores públicos certificados especializada en la preparación de nóminas. La firma ha tenido éxito en automatizar gran parte de su trabajo mediante impresoras de alta velocidad para el procesamiento de cheques y la preparación de informes. Sin embargo, el enfoque computarizado tiene problemas. En los últimos 20 meses, las impresoras se han descompuesto a la tasa que se indica en la tabla siguiente: Número de descomposturas

Número de meses en que ocurrieron descomposturas

0 1 2 3

2 8 6 4 Total: 20

EJEMPLO 4 Comparación de costos de mantenimiento preventivo y mantenimiento por falla

Farlen & Halikman estima que cada vez que las impresoras fallan pierde $300 en promedio en tiempo de producción 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 será de una descompostura por mes. El precio mensual de este servicio es de $150 por mes.

Método:

Para determinar si la empresa de contadores públicos debe seguir una política de “operar hasta la falla” o contratar mantenimiento preventivo, seguiremos un proceso de 4 pasos: Paso 1: Paso 2: Paso 3: Paso 4:

Calcular el número esperado de fallas (con base en datos históricos) si la empresa sigue como hasta ahora, sin el contrato de servicio. Calcular el costo por falla esperado por mes sin un contrato de mantenimiento preventivo. Calcular el costo del mantenimiento preventivo. Comparar las dos alternativas y seleccionar aquella con el menor costo.

Solución: Paso 1: Número de fallas

Frecuencia

Número de fallas

Frecuencia

0 1

2/20 = .1 8/20 = .4

2 3

6/20 = 0.3 4/20 = 0.2

⎛ Número esperado ⎞ ⎜⎝ ⎟⎠ = de fallas

∑ ⎡⎢⎣⎛⎜⎝

Número de ⎞ ⎛ Frecuencia ⎞ ⎤ ⎟⎠ × ⎜⎝ correspondiente⎟⎠ ⎥ fallas ⎦

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

Learning Objective 6. Comparar los costos del mantenimiento contra los del mantenimiento correctivo

678

Capítulo 17 • Mantenimiento y confiabilidad

Paso 2:

⎛ Número esperado ⎞ ⎛ Costo por⎞ Costo por fallas esperado = ⎜ × de fallas ⎝ ⎠⎟ ⎝⎜ falla ⎠⎟ = (1.6)($300) = $480 por mes

Paso 3:

⎛ Costo del ⎞ ⎛ Costo por fallas esperado⎞ Costo del contrato⎞ ⎜ mantenimiento ⎟ = ⎜ si se firma el contrato ⎟ + ⎛⎜ de servicio ⎟⎠ ⎝ ⎟⎠ ⎜⎝ preventivo ⎟⎠ ⎜⎝ de servicio = (1 falla por mes)($300) + $150 por mes = $450 por mes

Debido a que globalmente resulta menos costoso contratar una empresa de servicio de mantenimiento ($450) que no hacerlo ($480), Farlen & Halikman debería contratar a la empresa de servicio. Razonamiento: La determinación del número esperado de fallas para cada punto es crucial para tomar una buena decisión. Normalmente, esto requiere buenos registros de mantenimiento. Ejercicio de aprendizaje: ¿Cuál es la mejor decisión si el costo del contrato de mantenimiento preventivo aumenta a $195 por mes? [Respuesta: En $495 (= $300 + $195) por mes, “operar hasta la descompostura” se vuelve menos caro (suponiendo que todos los costos se incluyen en el costo de $300 por descompostura)]. Paso 4:

Problemas relacionados:

17.3, 17.4, 17.17

Usando variaciones de la técnica mostrada en el ejemplo 4, los administradores de operaciones pueden examinar sus políticas de mantenimiento.

Incremento de las capacidades de reparación Debido a que la confiabilidad y el mantenimiento preventivo pocas veces son perfectos, la mayor parte de las empresas opta por algún nivel de capacidad de reparación. Aumentar o mejorar las instalaciones de reparación puede poner más rápido al sistema de nuevo en operación. Una buena instalación de mantenimiento debe tener las siguientes seis características: 1. 2. 3. 4. 5. 6.

Personal bien capacitado Recursos adecuados Capacidad para establecer un plan de reparación y prioridades4 Capacidad y autoridad para realizar la planeación de materiales Capacidad para identificar la causa de las descomposturas Capacidad para diseñar formas de alargar el TMEF

Sin embargo, no todas las reparaciones pueden hacerse en las instalaciones de la empresa; por lo tanto, los administradores deben decidir dónde van a realizarse. En la figura 17.5 se muestran algunas alternativas y la forma de evaluarlas en términos de velocidad, costo y competencia. En congruencia con las ventajas de aumentar la delegación de autoridad en los empleados, debe haber una justificación fuerte para que los empleados den mantenimiento a su propio equipo. Sin embargo, este enfoque quizá también sea el eslabón más débil en la cadena de reparación, pues no todos los empleados pueden capacitarse en todos los aspectos de la reparación de equipos. Desplazarse hacia la derecha en la figura 17.5 puede mejorar la aptitud en el trabajo de reparación, aunque también incrementaría los costos puesto que puede incluir costosas reparaciones realizadas en otro sitio con el incremento correspondiente en el tiempo de reemplazo y el embarque. 

Figura 17.5

Operario

El administrador de operaciones debe determinar cómo se realizará el mantenimiento

Departamento de mantenimiento

Servicio en campo del fabricante

Servicio de almacén (equipo devuelto)

La competencia es más alta a medida que nos desplazamos hacia la derecha. El mantenimiento preventivo cuesta menos y es más rápido a medida que nos desplazamos hacia la izquierda.

4Usted

debe recordar de nuestro análisis de planeación de redes, presentado en el capítulo 3, que DuPont desarrolló el método de la ruta crítica (CPM) para mejorar la programación de los proyectos de mantenimiento.

Resumen

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Sin embargo, las políticas y técnicas del mantenimiento preventivo deben incluir un énfasis en que los empleados acepten la responsabilidad del mantenimiento que son capaces de realizar. El mantenimiento realizado por el empleado puede ser sólo del tipo “limpiar, revisar y observar”, pero si cada operario realiza esas actividades dentro de su capacidad, el administrador habrá dado un paso adelante tanto para delegar autoridad en los empleados como para mantener el buen desempeño del sistema.

MANTENIMIENTO PRODUCTIVO TOTAL Muchas empresas se han desplazado hacia la aplicación de los conceptos de administración de la calidad total en el servicio de mantenimiento preventivo con un enfoque conocido como TPM (Total Productive Maintenance; mantenimiento productivo total). Esto incluye el concepto de reducir la variabilidad mediante la participación del empleado y un excelente mantenimiento de los registros. Además, el mantenimiento productivo total incluye: • Diseñar máquinas confiables, fáciles de operar y fáciles de mantener • Enfatizar el costo total de propiedad al comprar máquinas, 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 prácticas de operarios, departamentos de mantenimiento, y servicio de almacén • Capacitar a los trabajadores para operar y mantener sus propias máquinas

Mantenimiento productivo total (TPM) Combina la administración de la calidad total con la perspectiva estratégica del mantenimiento desde el diseño del proceso y del equipo hasta el mantenimiento preventivo.

La alta utilización de las instalaciones, la programación estricta, el inventario bajo y la calidad constante demandan confiabilidad.5 El mantenimiento productivo total es la clave para reducir la variabilidad y mejorar la confiabilidad.

TÉCNICAS PARA ENRIQUECER EL MANTENIMIENTO Otras dos técnicas de AO han demostrado sus beneficios para el mantenimiento efectivo: la simulación y los sistemas expertos. Simulación Debido a la complejidad de algunas decisiones de mantenimiento, la simulación computarizada es una buena herramienta para evaluar el efecto de las diferentes políticas. Por ejemplo, el personal de operaciones puede decidir si aumenta la contratación determinando los intercambios que hay entre los costos de descompostura de la maquinaria y los costos de personal adicional.6 La administración también puede simular el reemplazo de partes que aún no han fallado como medio para prevenir fallas futuras. También puede ser útil la simulación a través de modelos físicos. Por ejemplo, un modelo físico puede hacer vibrar un avión para simular miles de horas de vuelo y evaluar las necesidades de mantenimiento. Sistemas expertos Los administradores de AO usan sistemas expertos (es decir, programas de computadora que imitan la lógica humana) para ayudar a que el personal aísle y repare diversas fallas en máquinas y equipos. Por ejemplo, el sistema DELTA de General Electric plantea una serie de preguntas detalladas que ayudan al usuario a identificar el problema. DuPont usa sistemas expertos para dar seguimiento al equipo y capacitar al personal de reparaciones.

Resumen Los administradores de operaciones se centran en diseñar mejoras y componentes de respaldo para mejorar la confiabilidad. También es posible obtener mejoras en la confiabilidad a través del mantenimiento preventivo y de instalaciones de reparación excelentes. Algunas empresas utilizan sensores automáticos y otros controles para avisar cuando la maquinaria de producción está por fallar o se está dañando por calor, vibraciones o fugas de fluidos. La meta de estos procedimientos no es sólo evitar fallas sino también realizar el mantenimiento preventivo antes de que las máquinas se dañen.

Por último, muchas empresas dan a sus empleados un sentido de “propiedad” sobre sus equipos. Cuando los trabajadores reparan o dan mantenimiento preventivo a sus propias máquinas las fallas son menos frecuentes. Los trabajadores con autoridad y bien capacitados aseguran sistemas confiables a través del mantenimiento preventivo. A su vez, un equipo bien cuidado y confiable no sólo proporciona una utilización más alta, también mejora la calidad y el funcionamiento de acuerdo con el programa. Las mejores empresas construyen y mantienen sistemas para que los clientes puedan contar con productos y servicios producidos de acuerdo con las especificaciones y a tiempo.

5Esta conclusión 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, núm. 1 (enero de 2001): 39-58. 6Christian Striffler, Walton Hancock y Ron Turkett, “Maintenance Staffs: Size Them Right”, IIE Solutions 32, núm. 12 (diciembre de 2000): 33-38.