Optimización de Sistemas: Conceptos Clave de Fiabilidad, Mantenibilidad y Seguridad

Diagrama de Ishikawa: Análisis de Causa y Efecto

El Diagrama de Ishikawa, también conocido como diagrama de espina de pescado o diagrama de causa y efecto, es una herramienta que sirve para analizar sistemáticamente todas las posibles causas de un determinado efecto y representarlas gráficamente.

Actuaciones ante Fallos en Sistemas Redundantes

Ante una situación de fallo en un sistema redundante, se pueden llevar a cabo diferentes tipos de actuaciones, como:

• Pruebas de laboratorio: Simulan las condiciones de operación del sistema en un entorno controlado para identificar y corregir fallos.
• Pruebas de campo: Se realizan en el entorno real de operación del sistema para evaluar su comportamiento y detectar posibles fallos.

Indisponibilidad (Uo) en un Sistema

La expresión de la Indisponibilidad (Uo) en un sistema se define como:

Uo = MDT / (MTBM + MDT)

Donde:

• MDT (Mean Down Time): Tiempo medio fuera de servicio.
• MTBM (Mean Time Between Maintenance): Tiempo medio entre mantenimientos.

Diagrama de Pareto: Identificación y Priorización de Problemas

El Diagrama de Pareto es una herramienta apropiada para identificar y priorizar problemas. Se basa en el principio de Pareto, que establece que aproximadamente el 80% de los efectos provienen del 20% de las causas.

AMFE/AMFEC: Análisis Modal de Fallos y Efectos

La cifra de riesgo en un Análisis Modal de Fallos y Efectos (AMFE o AMFEC) es un valor que se le da a cada fallo potencial para fijar las prioridades de actuación. Se calcula como:

Número de Prioridad de Riesgo (NPR) = S * O * D

Donde:

• S (Severidad): Gravedad del fallo.
• O (Ocurrencia): Probabilidad de aparición del fallo.
• D (Detección): Probabilidad de detección del fallo.

Costes de Inversión y Explotación en Función de los Requisitos de Fiabilidad

Respecto al número de requisitos de fiabilidad por cada fabricante, la evolución de los costes de primera inversión y los costes de explotación es la siguiente: Cuanto mayores sean los requisitos del fabricante, más aumentan los costes de primera inversión, mientras que los de explotación disminuyen. Se ha de buscar un punto de equilibrio entre ambos.

Significado de RAMS

RAMS son las siglas en inglés de:

• Reliability (Fiabilidad): Probabilidad de que un sistema o componente funcione correctamente durante un período de tiempo determinado bajo condiciones específicas.
• Availability (Disponibilidad): Probabilidad de que un sistema o componente esté operativo y disponible para su uso cuando se requiera.
• Maintainability (Mantenibilidad): Facilidad con la que un sistema o componente puede ser reparado o mantenido.
• Safety (Seguridad): Capacidad de un sistema para operar sin causar daños a las personas, al medio ambiente o a los bienes.

MTTF y MTBF: Diferencias y Aplicaciones

MTTF (Mean Time To Failure) y MTBF (Mean Time Between Failures) son dos métricas importantes en el análisis de la fiabilidad. Para equipos reparables, se utiliza el MTBF, que representa el tiempo medio entre fallos.

Limitaciones de la Fiabilidad de un Sistema

La fiabilidad última de un sistema viene limitada por la fiabilidad de cada uno de sus componentes o subsistemas.

Etapas de un QFD (Despliegue de la Función de Calidad)

Las etapas (requerimientos) de un QFD hasta llegar a la de producción son:

1. Del cliente: Necesidades y expectativas del cliente.
2. Del diseño: Especificaciones técnicas del producto.
3. De las partes: Características de los componentes.
4. Del proceso: Parámetros del proceso de fabricación.
5. De la producción: Controles de calidad en la producción.

Parámetros de la Tasa de Fallos Base para un Componente Electrónico

La tasa de fallos base para un componente electrónico depende de parámetros como el estrés y la temperatura a los que está sometido.

Tiempo de Retardo y MTTR

El tiempo de retardo no se incluye en el cálculo del MTTR (Mean Time To Repair). El MTTR es el tiempo medio de reparación, que forma parte de los tiempos activos de reparación (preparación, acceso, etc.). El tiempo de retardo (DT) forma parte de los tiempos pasivos de reparación (demoras administrativas, etc.).

Vida Media en Sistemas Reparables

En sistemas reparables, la Vida Media es equivalente al MTBF.

Confiabilidad

La confiabilidad se puede entender como sinónimo de RAMS.

Etapas de la Fiabilidad

• Fiabilidad Provisional: Se define en función de las especificaciones que queremos obtener y de los componentes previsibles que formarán el sistema.
• Fiabilidad Estimada: Se calcula a medida que se va desarrollando el sistema, verificando si se cumple con la fiabilidad provisional.
• Fiabilidad Operacional: Se determina cuando el equipo está operativo, comparando el rendimiento real con las estimaciones previas.

Expresiones de la Indisponibilidad (Uo) en Diferentes Escenarios

• Sin Mantenimiento Preventivo: Uo = MDT / (MTBF + MDT)
• Sin Mantenimiento Preventivo y MDT << MTBF: Uo = MDT * γ (donde γ es la tasa de fallos)
• Sin Considerar el Tiempo de Retardo (DT): Uo = MTTR * γ

Indisponibilidad en un Sistema en Serie

En un sistema en serie, la indisponibilidad total es la suma de las indisponibilidades de cada uno de los elementos que lo forman.

Ejemplos de Aplicación del Diagrama de Pareto

• Un fabricante de accesorios de plástico desea analizar cuáles son los defectos más frecuentes que aparecen en las unidades al salir de la línea de producción.
• Identificar la minoría de elementos que representan la mayor parte del costo de un inventario.
• Identificar la minoría de clientes que representan la mayoría de las ventas.

Solución para Aumentar la Seguridad en Entradas de un Autómata Programable

Una solución típica para aumentar la seguridad en las entradas de un Autómata Programable es triplicar los circuitos o sensores de entrada, de modo que los tres detecten la misma variable de entrada.

Correlación Cero

La correlación depende de los ángulos formados por las rectas de regresión. Se dice que hay correlación cero cuando no existe una relación lineal entre las variables. Es máxima con un ángulo de 0 grados y mínima con un ángulo de 90 grados.

Importancia de las Especificaciones de Fiabilidad en la Etapa de Diseño

Es importante conocer las especificaciones de fiabilidad desde la etapa de diseño porque existe una relación entre el coste y la fiabilidad. Cuanto mayores sean los requisitos de fiabilidad, mayores serán los costes de primera inversión, mientras que los de explotación disminuirán.

Conceptos Matemáticos para Interpretar un Diagrama de Dispersión

• Correlación: Mide la relación de dependencia entre dos o más variables aleatorias.
• Rectas de regresión: Son rectas que se ajustan a la nube de puntos en un diagrama de dispersión, representando la tendencia de la relación entre las variables.
• Grado de correlación: Indica la fuerza de la relación lineal entre las variables. Depende del ángulo formado por las rectas de regresión, siendo máxima con un ángulo de 0 grados y mínima con un ángulo de 90 grados.

Análisis de Valor (AV) para Convertir la Necesidad en Producto

El Análisis de Valor (AV) transforma la necesidad en función, y esta en producto a través de una serie de fases:

1. Fase de preparación: Se selecciona y define el objeto de estudio.
2. Fase de información: Se determinan las necesidades del usuario.
3. Fase de análisis: Se evalúa el grado en que cada función satisface las necesidades del usuario y se analiza el coste de dichas funciones.
4. Fase de innovación: Se eliminan los elementos de bajo valor y se generan alternativas coherentes del objeto auditado.
5. Fase de evaluación: Se repite el análisis realizado en la fase de análisis, pero con las alternativas propuestas.
6. Fase de implantación: Se planifica y ejecuta la implantación de la alternativa seleccionada.

Factores Importantes en el Mantenimiento Correctivo

En el Mantenimiento Correctivo, el factor más importante es la tasa de fallos, que indica la frecuencia con la que ocurren los fallos en un sistema o componente.