PAO - cap 17.pdf

CAPÍTULO

667

Mantenimientoy confiabilidad

1. Describir cómo 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 cómo se mejora elmantenimiento

6. Comparar los costos del mantenimientopreventivo contra los delmantenimiento correctivo

Perfil global de una compañía:Comisión de Servicios de Orlando

Importancia estratégica del mantenimientoy la confiabilidad 670

Confiabilidad 671Mejora de componentes individuales 671Provisión de redundancia 673

Mantenimiento 674Implementación del mantenimiento

preventivo 674Incremento de las capacidades

de reparación 678

Mantenimiento productivo total 679

Técnicas para enriquecer elmantenimiento 679

Resumen 679Términos clave 680Uso de software para resolver problemas

de confiabilidad 680Problemas resueltos 680Ejercicios para el estudiante 680Autoevaluación 681Preguntas para análisis 681Dilema ético 681Problemas 682Estudio de caso: Worldwide Chemical Company

683Estudio de casos adicionales 684Bibliografía 684Recursos 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

Administración de inventarios

Programación

Mantenimiento

Esquema del capítulo

17

Objetivos de aprendizajeAl terminar de estudiar este capítulo, usted será capaz de

Mantenimientoy confiabilidad

La OUC (Orlando Utilities Commission; Comisión deServicios de Orlando) posee y opera plantas eléctricasque suministran energía a dos condados del centro deFlorida. Todos los años, la OUC detiene la operaciónde cada una de sus unidades de generación eléctricaentre 1 y 3 semanas para realizar trabajos demantenimiento.

De manera adicional, cada tres años las unidadesse detienen para una revisión completa y una inspecciónde las turbinas del generador. Las revisiones seprograman en primavera y otoño, cuando el clima esmás templado y la demanda de energía es baja. Estasrevisiones tardan entre 6 y 8 semanas.

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

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

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

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

668

Perfil global de una compañía:Orlando Utilities Commission

El mantenimiento proporciona una ventaja competitivapara la Orlando Utilities Commission

� Centro de Energía Stanton en Orlando

una pieza de un equipo que vale 27 millones dedólares. 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 distribución

669

� El mantenimiento de instalaciones de capitalintensivo requiere de una buena planeación paraminimizar el tiempo de detención. En la fotografía semuestra la revisión de una turbina. La organización demiles de partes y piezas necesaria para una detenciónrepresenta un esfuerzo importante.

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

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

� Este inspector examina una sección de turbina a baja presión. Las puntas de estaturbina de aspas giran a velocidadessupersónicas de 1,300 millas por hora cuandolas plantas están en operación. Una fractura enuna de las aspas puede causar fallascatastróficas.

670 Capítulo 17 • Mantenimiento y confiabilidad

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

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

Participación del empleado

Procedimientos de mantenimientoy confiabilidad

Resultados

Inventario reducido

Calidad mejorada

Capacidad mejorada

Reputación de calidad

Mejora continua

Variabilidad reducida

Compartir información

Capacitación en habilidades

Sistema de recompensas

Delegación de autoridad

Limpiar y lubricar

Monitorear y ajustar

Hacer reparaciones menores

Mantener registros computarizados

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

IMPORTANCIA ESTRATÉGICA DEL MANTENIMIENTO

Y LA CONFIABILIDAD

Los administradores de la Comisión de servicios de Orlando, y todas las demás 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 términos de dinero e incluso de vidas humanas. Lasfallas de las máquinas y los productos pueden tener efectos de largo alcance en la operación, rep-utación y rentabilidad de una organización. En plantas complejas y altamente mecanizadas, un pro-ceso fuera de tolerancia o la falla de una máquina significaría la inactividad de empleados e instala-ciones, la pérdida de clientes y de su lealtad, así como ganancias que se transformen en pérdidas. 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 inversión de una empresa.

El objetivo del mantenimiento y la confiabilidad es mantener la capacidad del sistema. Un buenmantenimiento elimina la variabilidad. Los sistemas deben diseñarse y mantenerse óptimos paralograr el desempeño y los estándares 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 máquina, funcionen correctamente durante eltiempo especificado y en las condiciones establecidas.

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

De la misma forma, la famosa estrategia de mantenimiento de UPS mantiene sus vehículos dereparto funcionando y viéndose como nuevos durante 20 años o más. El programa de UPS incluyeconductores dedicados que manejan todos los días el mismo camión y mecánicos dedicados que danmantenimiento al mismo grupo de vehículos. Conductores y mecánicos son responsables del fun-cionamiento de los vehículos y mantienen una comunicación estrecha entre sí.

La interdependencia entre operario, máquina y mecánico es un sello de garantía del mantenimientoy la confiabilidad exitosos. Como se ilustra en la figura 17.1, no sólo son los procesos para el buenmantenimiento y la confiabilidad los que marcan el éxito de Disney y UPS, sino también la partici-pación de sus empleados.

En este capítulo examinamos cuatro importantes tácticas para mejorar el mantenimiento y la con-fiabilidad tanto de los equipos y productos como de los sistemas que los producen. Las cuatro tácticasestán 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.

Confiabilidad 671

Objetivo de aprendizaje

1. Describir cómo se mejorala confiabilidad del sistema

Confiabilidad promedio de cada componente (porcentaje)

100 98 97 960

20

40

60

80

100

Con

fiabi

lidad

del

sis

tem

a (p

orce

ntaj

e)

99

n = 300n = 400

n = 100

n = 50

n = 10

n = 1

n = 200

� Figura 17.2Confiabilidad global delsistema como función delnúmero 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 diseñar para la confiabilidad yadministrar para el mantenimiento.

CONFIABILIDAD

Los sistemas están integrados por una serie de componentes individuales interrelacionados, cada unode los cuales realiza un trabajo específico. Si algún componente falla, por la razón que sea, el sistemaen su totalidad (por ejemplo, un avión o una máquina) puede fallar. Primero analizamos la mejora decomponentes individuales, y después 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 continuación se examinará el impacto de una falla en una serie. En la figura 17.2se muestra que a medida que aumenta el número de elementos incluidos en una serie, la confiabilidadde todo el sistema disminuye con mucha rapidez. Un sistema de n = 50 partes que interactúan, dondecada parte posee una confiabilidad general del 99.5%, tiene una confiabilidad global del 78%. Si elsistema comprende 100 partes que interactúan, y cada parte posee una confiabilidad del 99.5%, ¡laconfiabilidad global será sólo 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 método 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 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 estaecuación, igual que en la mayoría de los análisis de confiabilidad, las confiabilidades se presentancomo probabilidades. Así, una confiabilidad de .90 significa que la unidad funcionará debidamente el90% del tiempo. También significa que fallará 1 � .90 = .10 = 10% del tiempo. Podemos usar estemétodo para evaluar la confiabilidad de un servicio o producto, tal como el que se examina en elejemplo 1.


2. Determinar laconfiabilidad del sistema


Determinación deltiempo medio entrefallas

Veinte sistemas de aire acondicionado diseñados 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 después de 200 horasy 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), respec-tivamente.

EJEMPLO 2

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

Confiabilidaden una serie

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

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

R3R2R1

.90 .80 .99 RS

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 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 desempeño (.80) se sustituye por uno quetiene 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 lacual quizá sea responsable el personal de diseño de ingeniería. 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 investigación que realizan los proveedores. El personal de la cadena de suministro tam-bién 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 empresasque 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 entreel número total de productos probados, TF(%), o el número de fallas ocurridas durante cierto periodo,TF(N):

(17-2)

(17-3)

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

(17-4)

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

TMEFTF

= 1

( )N

TF(N ) =Número de fallas

Número de horas-unidad de tiempo de operación

TF(%) =Número de fallas

Número de unidades probadas× 100%

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

Modelo activo 17.1

Confiabilidad 673


3. Determinar el tiempomedio entre fallas (TMEF)

RedundanciaUso de componentes en paralelopara elevar la confiabilidad.

Solución: Porcentaje de fallas:

Número de fallas por hora de operación:

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 operación = Tiempo total � Tiempo sin operar

TF(N) =

= .000106 fallas por unidad-hora

Como

Si el viaje típico de un transbordador espacial dura 6 días, la NASA puede estar interesada en la tasa defallas 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

Tasa de fallas = (Fallas por unidad-hora)(24 horas por día)(6 días 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) = Número de fallas

Tiempo de operación

TF(%) = Número de fallas

Número de unidades probadas= 2

20(100%) = 10%

Si la tasa de fallas registrada en el ejemplo 2 es demasiado alta, la NASA tendrá 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.

Provisión de redundanciaPara 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 enparalelo y es una táctica estándar practicada en administración de operaciones, tal como se señalaen el recuadro de AO en acción “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 más 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


Confiabilidad con unproceso en paralelo

EJEMPLO 3

Modelo activo 17.2

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


Mantenimiento preventivoPlan que involucra una rutina deinspección y servicio, así 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 préstamo presentado en el ejemplo 1.

4. Distinguir entremantenimiento preventivo y mantenimiento por falla

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

En un mundo que acepta software con errores y sis-temas de cómputo que colapsan, vale la pena recordarque algunos sistemas de cómputo operan sin fallas.¿Dónde están esos sistemas? Están en aviones de com-bate, transbordadores espaciales, plantas nucleares, ysistemas de control de inundaciones. Estos sistemas sonextraordinariamente confiables, aún 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 geometría variable de las alas del Tomcat F-14 haceposible que vuele a gran velocidad y desacelere con rapidezcuando aterriza en un portaaviones. Los cálculos paradeterminar correctamente la posición de las alas con-

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

Sólo el 10% del software del F-14 se usa para volar elavión; un 40% se usa para hacer pruebas y verificacionesautomáticas; el 50% restante es redundancia. Los sis-temas altamente confiables funcionan correctamenteporque sus diseños 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.

MANTENIMIENTO

Existen dos tipos de mantenimiento: mantenimiento preventivo y mantenimiento por falla. Elmantenimiento preventivo implica realizar inspecciones y servicio rutinarios, así 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 más que mantener las máquinas y el equipo funcionando. Tambiénimplica el diseño de sistemas humanos y técnicos para mantener el proceso productivo trabajandodentro de las tolerancias; permite que el sistema funcione bien. El énfasis del mantenimiento preven-tivo es entender el proceso y mantenerlo trabajando sin interrupción. El mantenimiento por fallaocurre cuando el equipo se descompone y debe repararse con base en una emergencia o un alto nivelde prioridad.

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

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

Método: El banco decide proporcionar redundancia para los dos empleados menos confiables.

Solución: 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 préstamos de 0.713 a 0.94.

Ejercicio de aprendizaje: Qué 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

R1

0.90

↓0.90 →

R2

0.80

↓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.


5. Describir cómo 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 electrónica “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. También proporcionan garantíaspor 90 días. Debemos señalar que muchas fallas de mortalidad infantil no son fallas del producto ensí, sino fallas que se deben al uso inadecuado del producto. Este hecho destaca aún más la importanciade que la administración de operaciones implemente un sistema de servicio después de la venta queincluya instalación y capacitación.

Una vez que el producto, máquina o proceso, se “asienta”, es posible realizar un estudio de la dis-tribución 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 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 cuándo resulta económico ese mantenimiento preventivo. Por lo general, entre más carosea el mantenimiento, más estrecha deberá ser la distribución del TMEF (es decir, debe tener unadesviación estándar pequeña). Además, si cuando se descompone el proceso su reparación no es máscostosa 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 menorespueden tener consecuencias catastróficas. (Vea el recuadro de AO en acción “El mantenimientopreventivo salva vidas” presentado en la siguiente página). En el otro extremo, los costos del mante-nimiento preventivo pueden ser de tan poca importancia que resulte apropiado realizarlo aunque la dis-tribución del TMEF sea relativamente plana (es decir, si tienen una desviación estándar grande). En todocaso, y siendo congruentes con las prácticas de enriquecimiento del trabajo, los operarios de las máquinasdeben ser responsables del mantenimiento preventivo de su propio equipo y de sus herramientas.

Con buenas técnicas 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 también aportan información acerca dela familia del equipo y de los proveedores.

La confiabilidad y el mantenimiento son tan importantes que, en la actualidad, la mayoría de lossistemas de mantenimiento son computarizados. En la figura 17.3 se muestran los componentes másimportantes de este tipo de sistemas, donde los archivos que deben mantenerse están 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 información de mantenimiento. En la actualidad, Boeing puede monitorear el estado de unavión en vuelo y enviar información relevante en tiempo real a tierra, obteniendo un liderazgo en losaspectos de mantenimiento. De manera similar, General Motors, con su servicio satelital inalámbrico

1Las fallas de mortalidad infantil suelen seguir una distribución 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

• Órdenes de trabajo• Solicitudes de compra• Registros de tiempo• Trabajo contratado

Archivos de datos Informes de producción

Lista de partesdel equipo

Informes históricosdel equipo

Análisis de costos(reales contra

estándar)

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

Programa demantenimiento y

órdenes de trabajo

Archivo del equipocon lista de partes

Inventario derefacciones

Datos del personal conhabilidades, salarios, etc.

� Figura 17.3Sistema de mantenimientocomputarizado


Costostotales

Costos demantenimientopreventivo

Costos demantenimientopreventivo

Costos demantenimientopor fallas

Compromiso de mantenimiento

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

Punto óptimo (política de mantenimientode costo más bajo)

Cos

tos

Costostotales

Costo totalpor fallas

Compromiso de mantenimiento

Punto óptimo (política de mantenimientode costo más bajo)

Cos

tos

� Figura 17.4 Costos de mantenimiento

On Star, alerta a los propietarios de automóviles GM sobre 1,600 posibles fallas de diagnóstico, 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 dé cuenta de un problema. Lo anterior le ha ahorrado a la compañíaun 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 mantenimientopreventivo y el mantenimiento por fallas. Con este punto de vista, el administrador de operacionesconsidera un balance entre los dos costos. La asignación de más recursos al mantenimiento preventivoreducirá el número de fallas. Sin embargo, en algún punto, la disminución 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. Más allá de este punto óptimo, la empresa estarámejor si espera a que ocurran las fallas y las repara cuando sucedan.

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

AO en acción El mantenimiento preventivo salva vidas

El vuelo 5481 fue corto, duró 70 segundos. El vuelo saliódel aeropuerto de Charlotte, con destino a Greenville ySpartanburg, pero segundos después del despegue, lanariz del avión se elevó, la nave giró, y momentosdespués se desplomó en la esquina de una instalación demantenimiento en el aeropuerto. El avión conmutadorBeech 1900D llevó 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: “Ayúdame... ¿Lo tienes?”.8:47:05 Gibbs: “Oh (exclamación). Baja”.8:47:12 Leslie: “Baja la nariz”.8:47:14 Leslie: “Oh, Dios mío”.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 área de pasajeros: “Papi”.8:47:26 Leslie: “Oh, Dios mío, ahh”.8:47:26 Gibbs: “Ah, ah, Dios, ahh (exclamación)”.8:47:28 Fin del registro

El enfoque del Consejo Nacional de Seguridad en elTransporte es que esta situación es producto de un errorde mantenimiento preventivo ocurrido dos días antes delaccidente. El mecánico y el supervisor dejaron de hacer almenos 12 pasos requeridos en el mantenimiento de latensión de los cables de control del paso, durante la veri-ficación Detail 6 que incluye el paso de la tensión delcable de control. Los datos posteriores mostraron que laposición de la columna de control cambió durante el man-tenimiento y el avión perdió alrededor de dos tercios desu capacidad de descenso. Los investigadores creen queel avión habría podido volar con controles completos sihubiera recibido el mantenimiento preventivo adecuado.El mantenimiento puede mejorar la calidad, reducir costosy ganar pedidos. También puede ser una cuestión 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

Comparación de costos demantenimientopreventivo ymantenimiento porfalla

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

Número de Número 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 deproducción 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 deuna 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 “operarhasta la falla” o contratar mantenimiento preventivo, seguiremos un proceso de 4 pasos:

Paso 1: Calcular el número esperado de fallas (con base en datos históricos) 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.

Solución:

Paso 1:

Número Númerode fallas Frecuencia de fallas Frecuencia

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

Número esperadode fallas

⎛⎝⎜

⎞⎠⎟ = Número de

fallas⎛⎝⎜

⎞⎠⎟ × Frecuencia

correspondiente⎛⎝⎜

⎞⎠⎟

⎡⎣⎢

⎤⎦⎥∑

= (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 están directamente relacionados con la descompos-tura inmediata. Por ejemplo, el costo de mantener artículos en inventario para compensar el tiempomuerto, por lo general, no se considera. Aún más, el tiempo muerto puede tener un efecto devastadoren el ánimo: los empleados pueden empezar a creer que no es importante el desempeño estándar ni elmantenimiento del equipo. Por último, el tiempo muerto también 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 representación del costo de mantenimiento. En la figura 17.4(b), los costostotales 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 baseteórica. Por supuesto, tal análisis requiere también datos históricos precisos sobre los costos de man-tenimiento, las probabilidades de descompostura, y los tiempos de reparación. En el ejemplo 4 semuestra una forma de comparar los costos del mantenimiento preventivo y del mantenimiento por fallaspara seleccionar la política de mantenimiento menos costosa.


OperarioServicio en campo

del fabricanteServicio de almacén

(equipo devuelto)Departamento

de mantenimiento

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

El mantenimientopreventivo cuesta menos y es más rápidoa medida que nos desplazamos hacia la izquierda.

� Figura 17.5El administrador deoperaciones debedeterminar cómo serealizará 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 debería contratar a laempresa de servicio.

Razonamiento: La determinación del número esperado de fallas para cada punto es crucialpara 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 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 = Número esperadode fallas

⎛⎝⎜

⎞⎠⎟ × Costo por

falla⎛⎝⎜

⎞⎠⎟

= (1.6)($300)

= $480 por mes

4Usted debe recordar de nuestro análisis de planeación de redes, presentado en el capítulo 3, que DuPont desarrolló elmétodo de la ruta crítica (CPM) para mejorar la programación de los proyectos de mantenimiento.

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

Incremento de las capacidades de reparaciónDebido a que la confiabilidad y el mantenimiento preventivo pocas veces son perfectos, la mayorparte de las empresas opta por algún nivel de capacidad de reparación. Aumentar o mejorar las insta-laciones de reparación puede poner más rápido al sistema de nuevo en operación. Una buena instala-ción de mantenimiento debe tener las siguientes seis características:

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

4. Capacidad y autoridad para realizar la planeación de materiales5. Capacidad para identificar la causa de las descomposturas6. Capacidad para diseñar 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 dónde van a realizarse. En la figura 17.5 se muestran algunasalternativas y la forma de evaluarlas en términos de velocidad, costo y competencia. En congruenciacon las ventajas de aumentar la delegación de autoridad en los empleados, debe haber una justifi-cación fuerte para que los empleados den mantenimiento a su propio equipo. Sin embargo, esteenfoque quizá también sea el eslabón más débil en la cadena de reparación, pues no todos los empleadospueden capacitarse en todos los aspectos de la reparación de equipos. Desplazarse hacia la derecha enla figura 17.5 puede mejorar la aptitud en el trabajo de reparación, aunque también incrementaría 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 administración de lacalidad total con la perspectivaestratégica del mantenimientodesde el diseño del proceso y delequipo hasta el mantenimientopreventivo.

Sin embargo, las políticas y técnicas del mantenimiento preventivo deben incluir un énfasis en quelos empleados acepten la responsabilidad del mantenimiento que son capaces de realizar. El manteni-miento realizado por el empleado puede ser sólo del tipo “limpiar, revisar y observar”, pero si cadaoperario realiza esas actividades dentro de su capacidad, el administrador habrá dado un paso adelantetanto 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 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 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

La alta utilización de las instalaciones, la programación 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.

TÉCNICAS PARA ENRIQUECER EL MANTENIMIENTO

Otras dos técnicas de AO han demostrado sus beneficios para el mantenimiento efectivo: la simu-lación y los sistemas expertos.

Simulación Debido a la complejidad de algunas decisiones de mantenimiento, la simulacióncomputarizada 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 intercambiosque hay entre los costos de descompostura de la maquinaria y los costos de personal adicional.6 Laadministración también puede simular el reemplazo de partes que aún no han fallado como mediopara prevenir fallas futuras. También puede ser útil la simulación a través de modelos físicos. Porejemplo, un modelo físico puede hacer vibrar un avión 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 lógica humana) para ayudar a que el personal aísle y repare diversas fallasen máquinas 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 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.

Resumen

Los administradores de operaciones se centran en diseñar mejo-ras y componentes de respaldo para mejorar la confiabilidad.También es posible obtener mejoras en la confiabilidad a travésdel mantenimiento preventivo y de instalaciones de reparaciónexcelentes.

Algunas empresas utilizan sensores automáticos y otros con-troles para avisar cuando la maquinaria de producción está porfallar o se está dañando por calor, vibraciones o fugas de fluidos.La meta de estos procedimientos no es sólo evitar fallas sinotambién realizar el mantenimiento preventivo antes de que lasmáquinas se dañen.

Por último, muchas empresas dan a sus empleados un sentidode “propiedad” sobre sus equipos. Cuando los trabajadoresreparan o dan mantenimiento preventivo a sus propias máquinaslas fallas son menos frecuentes. Los trabajadores con autoridady bien capacitados aseguran sistemas confiables a través delmantenimiento preventivo. A su vez, un equipo bien cuidado yconfiable no sólo proporciona una utilización más alta, tambiénmejora 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.

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