Tuesday, 13 December 2016

Gestión de Maquinaria basada en Riesgos: API 691

Resumen de la ponencia impartida en el XVIII Congreso de Confiabilidad de la Asociación Española para la Calidad (AEC) en Madrid, España.

La gestión de maquinaria, a lo largo de todo su ciclo de vida, es un factor fundamental para 
la competitividad de las organizaciones en el siglo XXI. La nueva norma API 691 proporciona una base que debe cumplir un programa de gestión de maquinaria basada en riesgo, no limitándose al concepto de riesgo para la seguridad, higiene y medioambiente, sino que incluye el riesgo de no cumplimiento de su función o de incumplimiento de normativa. Así, este concepto sirve de herramienta para priorizar inversiones en adquisición, mejora y mantenimiento de equipos.

El borrador de la norma API 691 considera que un enfoque basado en riesgo es un 
elemento clave tanto para la evaluación como para la gestión de maquinaria, de manera 
que mejore su fiabilidad y reduzca los riesgos a la seguridad, salud y medioambiente, pero 
esta norma también incluye la gestión de otros riesgos como los de pérdida de inversiones 
de capital, de pérdidas de producción y de exceso de costes de operación y 
mantenimiento. 



Para conseguirlo se requiere llevar a cabo una identificación de los riesgos principales que afectan a las máquinas, y su gestión en las fases de diseño, fabricación, instalación, operación y mantenimiento.

La norma define el concepto de riesgo como el producto de multiplicar la probabilidad de que ocurra un fallo por las consecuencias que tiene dicho fallo, puesto que la probabilidad de fallo es adimensional y las consecuencias se pueden medir en unidades monetarias (euros, dólares, libras,…) el riesgo se pueden medir, por lo tanto, de forma cuantitativa en estas unidades.

Un programa de gestión del riesgo se sustenta a través de un sistema de gestión, este sistema debe incluir procedimientos de implantación, mantenimiento y revisión; responsabilidades y requerimientos de formación y experiencia del personal afectado, requerimientos de documentación y de datos, y definición de límites de riesgo aceptable; por último se requiere un proceso de gestión de cambios y un programa de auditorías.

La evaluación de los riesgos puede realizarse mediante una gran variedad de enfoques y aplicaciones, que pueden ser tanto cuantitativos como cualitativos, en este proceso se pueden fijar previamente niveles de riesgo de manera que evaluamos el equipo en función de su nivel.

La propia norma incluye el Anexo A, informativo, sobre Metodología de evaluación de riesgos, que indica cómo se debe ejecutar un proceso de evaluación de riesgos. Este proceso comienza con la investigación y revisión de riesgos y la definición del alcance del estudio. A continuación se realiza un análisis de riesgos, a través de una serie de metodologías de evaluación, el proceso finaliza con la creación de un ranking de riesgos, que sirva de criterio de priorización a la hora de tomar decisiones relacionadas con la gestión de la maquinaria.

El objetivo de esta gestión de maquinaria no es la total eliminación de los riesgos, que resulta tanto económicamente como técnicamente imposible, sino en mitigarlos hasta valores aceptables. En este sentido la norma propone los siguientes pasos, identificar los riesgos sobre los que hay que actuar, identificar las probabilidades de ocurrencia y las consecuencias de cada riesgo, identificar los diferentes escenarios en los que operan las máquinas, identificar propuestas de mitigación, seleccionar y comprobar las formas de reducir el riesgo y, finalmente, documentar e implementar las medidas.

La gestión de riesgos se aplica, en las diferentes etapas del ciclo de vida del equipo, de diferentes formas. La norma específica las siguientes etapas:

a.    Etapa de Concepto. La evaluación se realiza en esta fase para identificar  maquinaria con alto potencial de riesgo en los procesos de investigación, desarrollo, nuevas aplicaciones y fabricación.

b.   Etapa de Diseño de Ingeniería. Se realiza una evaluación preliminar para identificar equipos con alto potencial de riesgo en operación y definir un listado de medidas suplementarias que pueden incluirse en la fase de diseño de detalle.

c.   Etapa de Diseño de Detalle. Se realiza una evaluación más detallada, utilizando la información adicional procedente de la fase anterior, para confirmar si el nivel de riesgo es lo suficientemente elevado para garantizar un proceso de mitigación, así como definir procesos de mitigación adicionales para aplicar en las fases de diseño, operación y mantenimiento.

d.   Etapa de Instalación y Puesta en Marcha. De acuerdo la información de la fase de diseño en detalle, define las tareas que deben llevarse a cabo para asegurar que los equipos de alto riesgo se instalan y ponen en marcha de acuerdo con las guías, normas, especificaciones y códigos aplicables.

e.   Etapa de Operación y Mantenimiento. Que comienza con identificación de riesgos e informes de incidentes, seguido de una evaluación de riesgo en sus condiciones concretas de utilización, esta evaluación en campo proporciona el conocimiento de acciones concretas para mitigar sus efectos.

El proceso de gestión requiere documentar y registrar toda la información generada a lo 
largo de todas las etapas, con el objetivo de llevar a cabo la gestión de riesgos. Esta 
documentación puede proceder de los procedimientos de seguridad, normas y códigos, así 
como documentación adicional referente a los equipos concretos en sus condiciones de 
utilización. Entre la documentación se pueden encontrar informes de evaluación, de 
rendimiento, medidas preventivas y proactivas, matrices causa y efectos, instrucciones y 
procedimientos de trabajo, y análisis de causa raíz.

Esta norma indica que se deben desarrollar programas de formación específicos para 
proporcionar las competencias y las buenas prácticas necesarias para asegurar una 
correcta gestión de los equipos. Esta formación puede incluir autoformación, formación a 
distancia y formación presencial, y debe de servir para certificar, por un tercero, al personal 
involucrado en las tareas de operación y mantenimiento.

La norma API 691 propone una metodología para la gestión de maquinaria a lo largo de 
todo su ciclo de vida, que en esta norma se define desde la fase de concepción hasta la de 
operación y mantenimiento, basada en riesgos, definiendo estos de una forma amplia que 
incluye el riesgo de pérdidas de inversiones, producción y un exceso de costes de 
operación. No es la primera norma que propone este método de gestión, incluso algunas 
propuestas incluyen añadir esta metodología para la gestión de stocks de repuestos, dada 
la influencia que tienen en los resultados de la organización.

Wednesday, 2 November 2016

Gestión de Activos y BIM

 La Gestión de Activos ISO 55000 es un enfoque estratégico para gestionar activos físicos con el fin de alcanzar los objetivos del negocio, de manera que que asegure que estos activos generan valor.

 Con este fin, la gestión de activos busca optimizar el coste, el riesgo y el rendimiento del activo físico a lo largo de todo su ciclo de vida. Esto requiere desarrollar un Plan Estratégico Organizacional que, partiendo del conocimiento de los activos y de la propia organización, se desarrolle un Plan Estratégico que se modifique según los resultados y el riesgo asociado a las decisiones. El Ciclo de Vida incluye la Adquisición, Operación, Mantenimiento y Eliminación del activo físico.

Figura 1. Modelo de Gestión de Activos, según IAM.

  La metodología BIM propone también un modelo de gestión en edificación, que incluye tanto edificios como infraestructuras o instalaciones industriales, a lo largo de su ciclo de vida. Este ciclo de vida incluye las siguientes fases: Programación, Diseño conceptual, Diseño detallado, Análisis, documentación, Fabricación, Tiempo y Coste, y Logística de construcción, que se podría asimilar a la Adquisición; Operación y Mantenimiento, y Renovación o Demolición.

Figura 2. Modelo BIM de ciclo de vida de un activo. 

 Para poder llevar a cabo este modelo de gestión, BIM propone un modelo de gestión de información en 7 Dimensiones,  en el que las cinco primeras están relacionadas con la Adquisición y Eliminación del activo, y las dos últimas están relacionadas con la Operación y el Mantenimiento del edificio.

Figura 3. Las 7 Dimensiones de BIM.


 Con el fin de crear un Modelo de Información de Activos (AIM) que sostenga la gestión de los activos físicos, las nuevas normas PAS 1192-2:2013 y PAS 1192-3:2014 especifican los requerimientos de información a nivel de CAPEX (PAS 1192-2) y OPEX (PAS 1192-3) que se definen en fase de proyecto y que se van a utilizar, o modificar, durante el ciclo de vida del activo. Además proporciona un sistema de intercambio de información y un cuadro de responsabilidades en el proceso.

Figura 4. Relación entre Gestión de Activos ISO 55000 y las Especificaciones de Gestión de información BIM PAS 1192-2 y PAS 1192-3.

 Estas nuevas normas PAS pueden resultar de gran ayuda para sistematizar el intercambio de información, en todas sus dimensiones, y por lo tanto ser de gran utilidad para la Gestión de Activos ISO 55000 mediante BIM.

Wednesday, 10 August 2016

D4R Project Management

 Management of a Design for Reliability project should be the same of any engineering project, it should include a target, a scope, time and resources, both human and financials.


 Using agile project management methodologies, as Scrum methodology. is a good recommendation to manage this type of projects.

 Scrum allows an effective management of complex and high risk projects, ensuring results; in order to do it Scrum splits the project in short milestones, or Sprint, to work in parts of the project large enough to be considered a deliverable. 

 A Design for Reliability project could include the following parts:

a.  Definition of the level of reliability required by the customer, to set the reliability program goals. The product user is who should define the level of reliability, if the level is too high the cost is also too high and customer doesn't appreciate it; if the level is too low we will have claims and lost of trust, so we damage our brand. 

We can know our customer opinnion by surveys and by studying claims and warranties.   

b.   Product reliability assessment, in working conditions and for estimated operation time. The easiest way is to perform a qualitative analysis by Failure Modes and Effects Analysis (FMEA), it allows us define the failure modes, their causes, how to prevent / detect them, and their effects for users, and assess them by a Risk Priority Number (RPN). This methodology allows us to define a ranking of level of reliability of the product. 

c. Reliability modelling, showing the weakness of product and improvement opportunities. The modelling could be done by Reliability Block Diagram (RBD) and Fault Tree Analysis (FTA), these methodologies provide quantitative results and allow us to identify weakness of design and try new elements and settings.  

d.    The reliability functions estimation, they allow to perform a quantitative reliability analysis. When we have prototypes or real products working we could analyse real failure data and define the reliability function, failure function, probability density function (pdf) and failure rate function; with this functions is possible to calculate life data, warranties, etc. 

There are several probability distribution that allow to define these functions, Weibull distribution is the most common, it requires to calculate three parameters: shape parameter, scale parameter, and location parameter, that usually has a value of 0 in this type of analysis.



e.  Performing accelerated life tests, as Highly Accelerated Life Test (HALT) and Highly Accelerated Stress Screening (HASS), to confirm data and study possibilities of improvement. Testing prototypes in real conditions is too slowly and expensive, an alternative is to design an accelerate testing, increasing the stresses to induce a failure, most common factors are temperature, vibrations, electric parameters, humidity,... then testing the prototype to failure, and use power relations (as Inverse Power Law Relationship), exponential relations (as Arrhenius relationship or Eyring relationship) or mixed relations (as Temperature - Non Thermal relationship) to estimate the life of product under working conditions.

This methodology allows to modify the design and test the result in a faster and cheaper way, but require a right failure modes identification process to ensure the results are reliable. 

f.  Performing a reliability growth program, to reach the reliability target based in customer requirements. The Reliability Growth program should include the components discussed inside this post, development of test could be modelling by Duane model, Crow-AMSAA model, Lloyd-Lipow model, Gompertz model or Logistic model.

Thursday, 21 July 2016

Gestión de un Proyecto de Fiabilidad

 Un proyecto de diseño para la fiabilidad se debe plantear como cualquier proyecto de ingeniería, por lo tanto se deben definir unos objetivos, un alcance, unos plazos y unos recursos tanto humanos como financieros.

 Una recomendación para gestionar este tipo de proyectos es utilizar metodologías ágiles, como por ejemplo la metodología Scrum.

Esta metodología permite gestionar con efectividad proyectos complejos y con alto riesgo, asegurando los resultados; para ello se divide el proyecto en tramos cortos, denominadas Sprint, en los que se trabaja con partes del proyecto que son los suficientemente completos como para ser considerado un entregable. 

 El proyecto de diseño para la fiabilidad se puede componer de los siguientes apartados:

a. Definición del nivel de fiabilidad requerido por el cliente, que sirve para fijar objetivos del plan de fiabilidad. Es el usuario del producto el que tiene que definir el nivel de fiabilidad, si se proporciona un nivel demasiado elevado el coste del producto será muy elevado y el cliente no lo valorará, si el nivel es demasiado bajo tendremos reclamaciones y perderemos la confianza de nuestros clientes dañando la imagen de nuestra marca. 

Se puede conocer la opinión del cliente mediante encuestas y mediante el análisis de las garantías reclamadas por ellos.   

b.   Evaluación de la fiabilidad del producto, en las condiciones normales de utilización y durante el  tiempo estimado de utilización. La forma más sencilla es realizar un análisis cualitativo utilizando un Análisis de Modos de Fallos y Efectos (FMEA), que nos permite definir modos de fallos, sus causas, la forma de prevenirlos o detectarlos y sus efectos para el usuario, y darles unas valoraciones mediante el Número de Prioridad de Riesgo (RPN). Esta metodología nos permite clasificar el nivel de fiabilidad del producto. 

c. Modelización de la fiabilidad del producto, descubriendo sus puntos más débiles y las oportunidades de mejora. Esta modelización se puede realizar mediante Diagramas de Bloques de Fiabilidad (RBD) y Análisis de Árbol de Fallos (FTA), estas metodologías nos proporcionan resultados cuantitativos, nos permite identificar los puntos más débiles del diseño y nos permite comparar nuevos componentes y configuraciones.  

d.    Estimación de las funciones de fiabilidad, que permite analizarla de forma cuantitativa. Una vez que tenemos prototipos o productos en funcionamiento se pueden analizar datos reales de fallos y definir las funciones fiabilidad, fallo, densidad de probabilidad de fallos y tasa de fallos; con lo que se calculan datos de vida, periodos de garantía, etc. 

Existen varias distribuciones estadísticas que permiten definir estas funciones, la más habitual es la distribución de Weibull, que requiere el cálculo de tres parámetros: parámetro de forma, parámetro de escala y parámetro de localización, que en estos estudios es habitualmente cero.



e.  Realización de ensayos de vida acelerada, como son los Ensayos de Vida Altamente Acelerada (HALT) y Monitorización de Esfuerzos Altamente Acelerada (HASS), que permitan confirmar datos y explorar posibles mejoras. Comprobar prototipos en condiciones reales de funcionamiento es muy lento y costoso, como alternativa se diseñan ensayos de vida acelerada, en la que se exageran algunos esfuerzos que provoquen fallos, normalmente temperatura, vibraciones, parámetros eléctricos, humedad,... y se ensaya el producto hasta el fallo en esas condiciones; posteriormente se utilizan relaciones potenciales (como Ley Potencial Inversa), exponenciales (como Arrhenius o Eyring) o mixtas (como Relación Temperatura - No Termal) para estimar la duración de ese mismo producto en condiciones normales.

Esta metodología permite modificar y probar el producto de forma rápida, pero requiere tener perfectamente identificados los modos de fallo, en caso contrario los resultados no serán creibles. 

f.  Realización de un plan de mejora de fiabilidad, hasta alcanzar los objetivos basados en los requerimientos del cliente. El plan debe tener los elementos analizados anteriormente, el desarrollo de ensayos se puede modelizar con modelos como el Duane, Crow-AMSAA, Lloyd-Lipow, Gompertz o Logístico.

Thursday, 16 June 2016

10AS JORNADAS SOBRE EL MANTENIMIENTO EN LA INDUSTRIA QUIMICA Y DE PROCESO


Este mes participaré con una ponencia sobre Gestión de Activos ISO 55000 en las 10ª Jornadas de Industria Química y Proceso que celebra la AEM en Tarragona, área clave y puntera en el sector petroquímico dentro del mapa industrial español.

En el enlace encontrarán más información e instrucciones para la inscripción.