Casos de estudio de Confiabilidad y Mantenimiento

Casos de estudio de Confiabilidad y Mantenimiento

Sobre el Libro

Casos de estudio de Confiabilidad y Mantenimiento (Case Studies in Reliability and Maintenance, 1st Edition) es un libro escrito por Wallace R. Blischke y D. N. Prabhakar Murthy. Fue publicado por la editorial Wiley en el año 2007 en su primera edición.

Descripción del Libro

Presentamos un libro complementario innovador a un texto de confiabilidad más vendido.

La confiabilidad es una de las características más importantes que definen la calidad de un producto o sistema, tanto para el fabricante como para el comprador. Se logra una alta confiabilidad mediante el monitoreo cuidadoso del diseño, los materiales y otros insumos, la producción, los esfuerzos de aseguramiento de la calidad, el mantenimiento continuo y una variedad de decisiones y actividades relacionadas. Todos estos factores deben tenerse en cuenta al determinar los costos de producción, compra y propiedad de un producto.

Los estudios de caso en confiabilidad y mantenimiento sirven como una valiosa adición a la literatura actual sobre el tema de la confiabilidad al cerrar la brecha entre la teoría y la aplicación. Concebido durante la preparación del trabajo anterior de los editores, Confiabilidad: modelado, predicción y optimización (Wiley, 2000), este nuevo volumen presenta veintiséis estudios de casos reales escritos por los mejores expertos en sus campos, cada uno de los cuales ilustra exactamente cómo son los modelos de confiabilidad. aplicado.

Un valioso libro que acompaña a Reliability: Modeling, Prediction, and Optimization, o cualquier otro libro de texto sobre el tema, el libro incluye:

  • Estudios de casos de campos como aeroespacial, automotriz, minería, electrónica, plantas de energía, diques, software de computadora, armas, fotocopiadoras, hornos industriales, revestimiento de granito para edificios, química y motores de aviones.
  • Una organización lógica según el ciclo de vida de un producto o sistema
  • Un formato de discusión unificado mejorado por herramientas, técnicas y modelos para sacar las propias conclusiones.
  • Ejercicios pertinentes para el refuerzo de ideas.

De igual valor tanto para los estudiantes de teoría de la confiabilidad como para los profesionales de la industria, los estudios de casos de confiabilidad y mantenimiento deben ser una lectura obligatoria para cualquiera que busque comprender cómo se pueden abordar y resolver los problemas de confiabilidad y mantenimiento en el mundo real.

Revisión

  • “… este libro pesa sobre una amplia gama de temas de confiabilidad … altamente legible …” (Test & Measurement World, marzo de 2004)
  • “… un objetivo importante, bien cumplido aquí, es ayudar a cerrar la brecha entre la teoría y la práctica … una fuente extremadamente útil …” (Short Book Reviews, 2004)
  • “… feliz de recomendar este libro como un valioso complemento a los que describen los métodos de R&M …” (Quality & Reliability Engineering Int’l, Vol. 20 (1), febrero de 2004)
  • “… adecuado para un curso de posgrado tipo seminario … recomiendo este libro a los confiabilistas de mentalidad aplicada y teórica”. (Journal of Statistical Computation and Simulation, septiembre de 2003)
  • “… los estadísticos de la industria … seguramente encontrarán artículos en este libro que serán aplicables a la producción en sus instalaciones”. (Technometrics, Vol. 45, No. 3, agosto de 2003)

Sobre los autores

Wallace R. Blischke, tiene un doctorado en estadística y se desempeña como profesor emérito en la Marshall School of Business de la Universidad del Sur de California.

D. N. Prabhakar Murthy, PhD, es profesor de Ingeniería y Gestión de Operaciones en la Universidad de Queensland, Santa Lucía, Australia. Juntos han sido coautores de Reliability: Modeling, Prediction, and Optimization (Wiley); Análisis de costos de garantía; y Manual de garantía del producto.

Tabla de Contenido

  • Parte A: Casos con énfasis en el diseño de productos.
  • Parte B: Casos con énfasis en desarrollo y pruebas.
  • Parte C: Casos con énfasis en la predicción de defectos y análisis de fallas.
  • Parte D: Casos con énfasis en mantenimiento y mantenibilidad.
  • Parte E: Casos con énfasis en optimización y reingeniería de operaciones.
  • Parte F: Casos con énfasis en la garantía del producto.

Confiabilidad y Mantenimiento

Confiabilidad

La confiabilidad de un producto o sistema transmite el concepto de confiabilidad, operación o desempeño exitosos y ausencia de fallas. La falta de fiabilidad transmite lo contrario. Más precisamente, definimos la confiabilidad y los conceptos relacionados de la siguiente manera:

La confiabilidad de un producto (sistema) es la probabilidad de que el artículo realice su función prevista durante un período de tiempo específico cuando se opera en un entorno normal (o declarado).

La teoría de la confiabilidad se ocupa del uso interdisciplinario de probabilidad, estadística y modelado estocástico, combinado con conocimientos de ingeniería en el diseño y la comprensión científica de los mecanismos de falla, para estudiar los diversos aspectos de la confiabilidad. Como tal, abarca temas como (i) modelado de confiabilidad, (ii) análisis y optimización de confiabilidad, (iii) ingeniería de confiabilidad, (iv) ciencia de confiabilidad, (v) tecnología de confiabilidad y (vi) gestión de confiabilidad.

El modelado de confiabilidad se ocupa de la construcción de modelos para obtener soluciones a problemas en la predicción, estimación y optimización de la supervivencia o el rendimiento de un sistema no confiable, el impacto de la falta de confiabilidad y acciones para mitigar este impacto.

El análisis de confiabilidad se puede dividir en dos categorías amplias: (i) cualitativo y (ii) cuantitativo. El primero está destinado a verificar los diversos modos de falla y las causas que contribuyen a la falta de confiabilidad de un producto o sistema. Este último utiliza datos de fallas reales (obtenidos, por ejemplo, de un programa de prueba o de operaciones de campo) junto con modelos matemáticos adecuados para producir estimaciones cuantitativas de la confiabilidad del producto o del sistema.

La ingeniería de confiabilidad se ocupa del diseño y construcción de sistemas y productos, teniendo en cuenta la falta de confiabilidad de sus partes y componentes. También incluye pruebas y programas para mejorar la confiabilidad. Una buena ingeniería da como resultado un producto final más confiable.

La ciencia de la confiabilidad se ocupa de las propiedades de los materiales y las causas del deterioro que conducen a fallas de piezas y componentes. También se ocupa del efecto de los procesos de fabricación (por ejemplo, fundición, recocido, ensamblaje) sobre la confiabilidad de la pieza o componente producido.

La gestión de la confiabilidad se ocupa de los diversos problemas de gestión en el contexto de la gestión del diseño, la fabricación y / o la operación y mantenimiento de productos y sistemas fiables. Aquí el énfasis está en el punto de vista empresarial, porque la falta de fiabilidad tiene consecuencias en el costo, el tiempo perdido y, en ciertos casos, el bienestar de un individuo o incluso la seguridad de una nación.

Algunos de los elementos de esta lista implican muchos otros problemas, que incluyen predicción, evaluación, optimización y temas relacionados. Estos se definen como sigue:

La predicción de confiabilidad se ocupa básicamente del uso de modelos, historia pasada con respecto a productos similares, juicio de ingeniería, etc., en un intento de predecir la confiabilidad de un producto en la etapa de diseño. El proceso también puede actualizarse en etapas posteriores, en un esfuerzo por predecir la confiabilidad final.

La evaluación de la confiabilidad se ocupa de la estimación de la confiabilidad basada en datos reales, que pueden ser datos de prueba, datos operativos, etc. Implica modelado del sistema, bondad de ajuste a distribuciones de probabilidad y análisis relacionados.

La optimización de la confiabilidad cubre muchas áreas y se preocupa por lograr compensaciones adecuadas entre diferentes objetivos en competencia, como el rendimiento, el costo, etc.

El diseño de pruebas de confiabilidad se ocupa de los métodos para obtener datos válidos, confiables y precisos, y hacerlo de manera eficiente y eficaz.

El análisis de datos de confiabilidad se ocupa de la estimación de parámetros, la selección de distribuciones y muchos de los aspectos discutidos anteriormente.

Para un análisis más detallado de los diversos aspectos de la confiabilidad, véanse Lloyd y Lipow (1962), Ireson y Coombs (1988) y Blischke y Murthy (2000).

Mantenimiento

El rendimiento de un producto o sistema depende no solo de su diseño y funcionamiento, sino también del servicio y mantenimiento del artículo durante su vida útil. Por lo tanto, el funcionamiento adecuado durante un período de tiempo prolongado requiere un servicio adecuado (por ejemplo, cambio de aceite en un motor) de manera regular, reparación o reemplazo adecuados de piezas o componentes defectuosos, almacenamiento adecuado cuando no se encuentran en servicio, etc. Estas acciones son parte del mantenimiento y la mantenibilidad. Las definiciones de estas y cantidades relacionadas son las siguientes:

El mantenimiento comprende cualquier acción (que no sea el servicio de rutina durante la operación, como el abastecimiento de combustible o ajustes menores) que altere un producto o sistema de tal manera que lo mantenga en una condición operativa o lo devuelva a una condición operativa si está en una falla condición.

Hay dos tipos principales de acciones de mantenimiento. Estos son:

Mantenimiento preventivo. Estas acciones generalmente requieren el apagado de un sistema operativo y están destinadas a aumentar la duración de su vida útil y / o su confiabilidad. Las acciones van desde servicios relativamente menores que requieren un tiempo de inactividad corto, como lubricación, pruebas, reemplazo planificado de piezas o componentes, etc., hasta revisiones importantes que requieren una cantidad significativa de tiempo de inactividad. Para una revisión de la investigación en esta área, ver Valdez-Flores y Feldman (1989).

Mantenimiento correctivo. Esto comprende las acciones tomadas para restaurar un producto o sistema defectuoso a un estado operativo. Las acciones implican la reparación o el reemplazo (ya sea por artículos nuevos o usados) de todas las piezas y componentes defectuosos necesarios para el funcionamiento exitoso del artículo.

Las acciones de mantenimiento correctivo (CM) son acciones no programadas destinadas a restaurar un sistema de un estado fallido a un estado operativo. Estos implican la reparación o el reemplazo de componentes defectuosos. Por el contrario, las acciones de mantenimiento preventivo (PM) son acciones programadas que se llevan a cabo para reducir la probabilidad de una falla o prolongar la vida útil del sistema. Hay varios tipos diferentes de acciones de PM y CM como se indica a continuación.

Clasificación de mantenimiento correctivo

En el caso de un producto reparable, el comportamiento de un artículo después de una reparación depende del tipo de reparación realizada. Se pueden definir varios tipos de acciones de reparación:

Reparación como nueva: aquí, la distribución del tiempo de falla de los artículos reparados es idéntica a la de un artículo nuevo, y modelamos las fallas sucesivas mediante un proceso de renovación ordinario. En la vida real, este tipo de reparación rara vez ocurre.

Reparación mínima: un artículo defectuoso se vuelve a poner en funcionamiento con la misma antigüedad efectiva que tenía inmediatamente antes de la falla. Las fallas ocurren luego de acuerdo con un proceso de Poisson no homogéneo con una función de intensidad que tiene la misma forma que la tasa de riesgo de la distribución del tiempo hasta la primera falla. Este tipo de modelo de rectificación es apropiado cuando la falla del artículo es causada por la falla de uno de los muchos componentes y el componente fallado se reemplaza por uno nuevo. [Véase Murthy (1991) y Nakagawa y Kowada (1983).]

Reparación diferente a la nueva (I): A veces, cuando un artículo falla, no solo se reemplazan los componentes defectuosos, sino también otros que se han deteriorado lo suficiente. Estas revisiones importantes dan como resultado que F, (x), la función de distribución del tiempo de falla de todos los artículos reparados, sea diferente de F (x), la función de distribución del tiempo de falla de un nuevo artículo. Se supone que el tiempo medio hasta la falla de un artículo reparado es menor que el de un artículo nuevo. En este caso, las fallas sucesivas se modelan mediante un proceso de renovación modificado.

Reparación diferente a la nueva (II): en algunos casos, la distribución de fallas de un artículo reparado depende del número de veces que se haya reparado el artículo. Esta situación se puede modelar asumiendo que la función de distribución después de la j-ésima reparación (f > 1) es Fj (x) con el tiempo medio hasta la falla μj, disminuyendo a medida que j aumenta.

Clasificación de mantenimiento preventivo

Las acciones de mantenimiento preventivo (PM) se pueden dividir en las siguientes categorías:

Mantenimiento basado en reloj: Las acciones de PM se llevan a cabo en horarios establecidos. Un ejemplo de esto es la política de “Reemplazo de bloque”. [Véase Blischke y Murthy (2000).]

Mantenimiento basado en la edad: las acciones de PM se basan en la edad del componente. Un ejemplo de esto es la política de “reemplazo de edad”. [Véase Blischke y Murthy (2000).]

Mantenimiento basado en el uso: las acciones de PM se basan en el uso del producto. Esto es apropiado para elementos como neumáticos, componentes de un avión, etc.

Mantenimiento basado en condiciones: las acciones de mantenimiento preventivo se basan en la condición del componente que se mantiene. Esto implica el monitoreo de una o más variables que caracterizan el proceso de desgaste (por ejemplo, crecimiento de grietas en un componente mecánico). A menudo es difícil medir directamente la variable de interés; en este caso, se puede utilizar alguna otra variable para obtener estimaciones de la variable de interés. Por ejemplo, el desgaste de los cojinetes se puede medir desmontando el cárter de un motor. Sin embargo, la medición de la vibración, el ruido o la temperatura de la caja del rodamiento proporciona información sobre el desgaste porque existe una fuerte correlación entre estas variables y el desgaste del rodamiento.

Mantenimiento basado en oportunidades: esto es aplicable para sistemas multicomponente, donde una acción de mantenimiento (PM o CM) para un componente brinda la oportunidad de llevar a cabo acciones de PM en uno o más de los componentes restantes del sistema.

Mantenimiento de diseño: Consiste en realizar modificaciones mediante el rediseño del componente. Como resultado, el nuevo componente tiene mejores características de confiabilidad.

En general, el mantenimiento preventivo se realiza en instantes de tiempo discretos. En los casos en los que las acciones de MP se llevan a cabo con bastante frecuencia, se puede considerar que se producen de forma continua a lo largo del tiempo. Se han propuesto muchos tipos diferentes de formulaciones de modelos para estudiar el efecto del mantenimiento preventivo sobre la degradación y la aparición de fallas de los artículos y para derivar estrategias óptimas de mantenimiento preventivo.

Referencias

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