Teoría de la Mantenibilidad.

           

       Se define como la rapidez con la cual los fallos o el funcionamiento defectuoso en los equipos son diagnosticados y corregidos, o a la conservación programada es ejecutada con éxito.

 Según Francois Monchy. (1989), define la mantenibilidad como “la probabilidad de reestablecer las condiciones específicas de funcionamiento de un sistema, en límites de tiempo deseados, cuando el mantenimiento es realizado en las condiciones y medios predefinidos”.

Parafraseando lo que dice el autor Francois M., se puede afirmar que la mantenibilidad es la reanudación o vuelta al servicio, a un sistema que ha sufrido una falla o interrupción de su actividad en un tiempo determinado.

Según Boris Gndenko. (1969), la mantenibilidad es "la susceptibilidad de un sistema a la predicción, diagnóstico y reparación de averías".

Según Felix Gómez. (1998), define a la mantenibilidad como "la probabilidad de que un dispositivo, equipo o sistema sea restaurado completamente a su estado operacional dentro de un período de tiempo dado, de acuerdo con unos criterios de funcionamiento y procedimientos de reparación preestablecidos".

Parafraseando lo que dice el autor Felix G., la mantenibilidad también la conocemos como la propiedad de un sistema que representa la cantidad de esfuerzo requerido para conservar su funcionamiento normal o para restituirlo una vez se ha presentado un evento de falla, se dirá que un sistema es altamente mantenible, cuando el esfuerzo asociado a la restitución sea bajo.

Teoría de la mantenibilidad.

La mantenibilidad se puede definir como la expectativa que se tiene de que un equipo o sistema pueda ser colocado en condiciones de operación dentro de un periodo de tiempo establecido, cuando la acción de mantenimiento es ejecutada de acuerdo con procedimientos prescritos.

Teoría N° 1:

En términos probabilísticas, Francois Monchy. (1989), define la mantenibilidad como “la probabilidad de reestablecer las condiciones específicas de funcionamiento de un sistema, en límites de tiempo deseados, cuando el mantenimiento es realizado en las condiciones y medios predefinidos”. O simplemente “la probabilidad de que un equipo que presenta una falla sea reparado en un determinado tiempo t.

 Teoría N° 2:

Se puede decir que la mantenibilidad de un equipo es la probabilidad de que un dispositivo sea devuelto a un estado en el que pueda cumplir su misión en un tiempo dado, luego de la aparición de una falla y cuando el mantenimiento es realizado en un determinado período de tiempo, al nivel deseado de confianza, con el personal especificado, las habilidades necesarias, manuales de operación y mantenimiento, el equipo indicado, los datos técnicos, el departamento de soporte de mantenimiento y bajo las condiciones ambientales especificadas. (Knezevic, 1996, 47) (Blanchard yotros,1995,1) (Díaz,1992,6) (Kececioglu, 1995, 30).

 Factores básicos de la mantenibilidad

Según Alejandro Jorge Pistarelli. (2010), la mantenibilidad de un sistema productivo se divide en los siguientes factores:

Factores Internos	Factores Externos
Acceso a las partes.          Complejidad técnica (Diseño).          Manuales claros y completos.          Partes o piezas estandarizadas.          Manejo de componentes (peso, fragilidad, entre otras).          Calidad de los materiales de fabricación.          Herramental necesario estandarizado	Disponibilidad de los repuestos.          Disponibilidad de mano de obra.          Capacitación de especialistas (Habilidad).          Herramientas para diagnóstico y reparación.          Capacidad en la programación de tareas.          Servicio Pos venta.          Limpieza y estado de la máquina          Historial de averías y procedimientos.          Procedimientos y recursos disponibles

Parámetros básicos de la mantenibilidad.

Para la estimación de este índice, se puede decir que existe un solo parámetro básico, conocido como el tiempo promedio fuera de servicio (TPFS), el cual, puede ser obtenido analítica o gráficamente basándose en el número total de horas fuera de servicio debido a una falla y el número de acciones de mantenimiento involucradas.

 El TPFS, es el tiempo transcurrido desde que el equipo es desconectado hasta que es entregado de nuevo para cumplir su función. Este intervalo de tiempo está constituido por la sumatoria de los siguientes períodos individuales:

·         Enfriamiento: Es el tiempo transcurrido desde que el equipo es desconectado y el instante en que las condiciones permitan su intervención.

·         Localización de la falla: Representa el tiempo empleado en ubicar el desperfecto.

·         Reparación: Es el tiempo que dura la reparación del equipo.

·         Demora por materiales: Comprende el tiempo gastado en la espera de materiales, de no existir en el almacén.

·         Administrativo: Es el tiempo gastado en actividades como turnos no trabajados, fines de semana, espera de permisos, prioridad de realización de otros trabajos, etc.

·         Arranque: Es el tiempo que se debe dedicar a la puesta en marcha del equipo una vez reparado. Miguel Rodríguez, 1998

Es importante entender la relación entre mantenibilidad y el “tiempo empleado” en las tareas de mantenimiento. La mantenibilidad está directamente relacionada con el área de la parte inferior de la gráfica de funcionabilidad de un sistema. Las medidas mediante las cuales se puede describir la mantenibilidad están relacionadas con el tiempo en el cual el sistema se encuentra y debido a que este tiempo no es constante se utilizan medidas tales como:

Tiempo medio entre fallas (MTBF), Tiempo de recuperación (TTR), Tiempo medio de recuperación MTTR etc. y son consideradas variables aleatorias y sólo pueden ser descritas de forma probabilística.

 Tiempo de recuperación TTR

El lapso de tiempo comprendido desde el instante en que ocurre una falla en el sistema, que imposibilite su funcionabilidad, hasta el instante en el cual se logre recuperar el sistema, es conocido como Tiempo de recuperación TTR (Time to Restore), como mencionamos en la sección anterior, diversos factores involucrados en el proceso de mantenimiento o de recuperación del sistema, provocaran que TTR sea variable, incluso para sistemas idénticos con fallas idénticas.  De la variabilidad de TTR se deduce que el proceso de recuperación del sistema solo puede describirse en términos probabilísticos, siendo TTR una variable aleatoria.

Tiempo medio de recuperación MTTR

            Lo definimos como la media de la variable aleatoria TTR o la media de la distribución de probabilidad de TTR. También es común referirse a esta media como la esperanza matemática o el valor esperado, en este caso de la variable TTR y denotada por MTTR, es importante hacer énfasis que éste es un valor promedio del tiempo de recuperación, pero que no necesariamente tiene que ser el resultado de algunos de los tiempos que tome recuperar el sistema. Sabemos que la media o valor esperado de cualquier variable aleatoria discreta, se puede obtener al multiplicar cada uno de los valores de la variable aleatoria por su correspondiente probabilidad y sumar los productos. Sin embargo, en este caso TTR es una variable aleatoria continua, por lo cual utilizamos integrales para reemplazar a las sumatorias, de este modo:

Donde m(t) es la función de densidad de probabilidad de la variable TTR.

 Tiempo medio entre fallas MTBF

 El tiempo medio entra fallas MTBF, se utiliza en sistemas cuya funcionabilidad puede ser recuperada y se establece, como el valor medio entre fallas, luego de fallas consecutivas durante un periodo determinado.

Donde:

n = Número de componentes objeto del análisis de fallas.

T = Tiempo analizado.

K = Cantidad de fallas durante el tiempo analizado.

La Predicción de la Mantenibilidad.

 La predicción de la mantenibilidad consiste en estimar la carga de trabajo asociada a cada intervención de mantenimiento al objeto de poder establecer la conformidad del diseño con los requerimientos especificados. En el caso de mantenimiento correctivo, la predicción no es tarea fácil porque el tiempo necesario para realizar la restauración de un equipo es suma de los tiempos exigidos por cada una de las actividades que las conforman, siendo las más importantes aquellas que se indican en la tabla de fases constitutivas. Además, está el hecho que, las fases para la restauración de un determinado componente en un equipo concreto pueden ser afectadas por numerosos factores que aumentaran o disminuirán el tiempo inicialmente consignado. Tales factores pueden provenir del propio diseño del equipo, debido a su complejidad, peso y modularidad de los componentes, facilidad de acceso, intercambiabilidad, visibilidad, etc.; otros factores pueden ser debido a aspectos organizativos, como el dimensionamiento de los grupos de trabajo, su grado de descentralización, la distribución de los almacenes, la calidad y disponibilidad de la documentación, finalmente, otros factores, como la existencia e idoneidad de los procedimientos de trabajo, de los útiles e instrumentos de medida, etc.; pueden deberse a la práctica operativa de la empresa o centro de trabajo donde esté ubicado el equipo.

En definitiva, la cuantificación del MTTR exige conocer con detalle las operaciones de mantenimiento correctivo de las diferentes partes de un equipo, sus tiempos medios de restauración y sus tasas de fallo correspondientes, todo lo cual no suele estar disponible durante gran parte del proyecto del equipo, especialmente si esta novedoso; por todo ello y como mejora de la mantenibilidad de un equipo en la fase de diseño puede conseguirse si se optimizan sus aspectos ms críticos, se ha ido imponiendo un enfoque cualitativo, dada su mayor sencillez.

Parámetros básicos de la Mantenibilidad.

La mantenibilidad puede ser estimada con ayuda de la expresión:

Donde:

M(t): es la función de mantenibilidad, que representa la probabilidad de que la reparación comience en el tiempo t=0 y sea concluida satisfactoriamente en el tiempo t (probabilidad de duración de la reparación).

e: constante Neperiana (e= 2,718...)

a: inversa de la pendiente.

μ: tasa de reparaciones o número total de reparaciones efectuadas con relación al total de horas de reparación del equipo.

TPPRg: tiempo promedio para reparar geométrico.

La mantenibilidad está relacionada con el tiempo en el cual el sistema se encuentra en reparación (TTR) y debido a que este tiempo no es constante se utilizan medidas tales como: Tiempo medio entre fallas (MTBF), Tiempo de recuperación (TTR), Tiempo medio de recuperación (MTTR), la función de mantenibilidad, la realización de la recuperación y el tiempo porcentual de recuperación TTR%. Estas son consideradas variables aleatorias y sólo pueden ser descritas de forma probabilística, para esto se utilizan herramientas estadísticas, tales como: función de densidad, función de distribución, tasa de fallos, etc.

Las leyes de distribución de densidad más utilizadas para estudiar la mantenibilidad son: 

• Normal: Cuando el tiempo total de reparación es ocupado mayormente en tareas de desarme – armado. 

• Exponencial: Para aquellas situaciones en que el diagnóstico y el tiempo medio de reparación (MTTR) son bajos. 

• Log-normal: Para casos en los que el tiempo total de reparación está constituido por varios tiempos diferentes, diagnóstico, desarme y armado, disponibilidad de los repuestos y herramientas, etc, y además, cuando la relación entre ellos no sigue un patrón definido. 

• Weibull: En particular esta distribución es la más flexible para adaptarse a los datos, por contar tres parámetros (forma, escala y posición).

¿Cómo calcular la Mantenibilidad de un Equipo?

1- Determinar los Tiempo para Reparar (TPR).

2- Ordenar en forma ascendente (de menor a mayor los Tiempos para Reparar), asignándole a cada valor su respectivo ordinal.

3- Determinar la Probabilidad de Falla (PF):

4- Graficar en el papel Gumbell la probabilidad de fallas en el eje de las abcisas (x) y el TPR en el eje de las ordenadas (y).

5- Se ajusta la recta.

6- Determinar la pendiente de la recta (m), tomando dos valores cualesquiera en la escala de la variable reducida y se determina su proyección en el eje Y.

7- Determinar el factor de posición μ, trazando una perpendicular que se proyecta desde cero en la escala reducida y ubicándose en la escala de las coordenadas en el eje Y (por el percentil 37).

8- Determinar la inversa de la pendiente que se calculó anteriormente.

9- Se procede a determinar el Tiempo promedio para reparar aritmético (TPPRa).

10- Se determina el Tiempo promedio para reparar geométrico (TPPRg).

11- Luego se determina el porcentaje de error, que nos indica si los datos tomados son confiables (si el porcentaje de error es menor que diez, son confiables).

12- Ahora se determina la Mantenibilidad.

Donde: 

n/N = Número total de ordinales.
TTPR = Tiempo total para reparar (Es la suma total de los TPR)

e = Constante Neperiana (e= 2,718...)
a = Inversa de la pendiente.
m = Pendiente de la recta.
μ = tasa de reparaciones