Procesos de decisión para el diseño óptimo de sistemas técnicos complejos, el control y la gestión dinámica de su ciclo de vida

Antonio Luis Álamo Trujillo Las Palmas de Gran Canaria, mayo de 2014 TESIS DOCTORAL PROCESOS DE DECISIÓN PARA EL DISEÑO ÓPTIMO DE SISTEMAS TÉCNICOS COMPLEJOS, EL CONTROL Y LA GESTIÓN DINÁMICA DE SU CICLO DE VIDA UNIVERSIDAD DE LAS PALMAS DE GRAN CANARIA Departamento de Matemáticas PROCESOS DE DECISIÓN PARA EL DISEÑO ÓPTIMO DE SISTEMAS TÉCNICOS COMPLEJOS, EL CONTROL Y LA GESTIÓN DINÁMICA DE SU CICLO DE VIDA AGRADECIMIENTOS Mí agradecimiento muy especial, por su valiosa ayuda y orientación, a mí director de Tesis, D. Blas J. Galván González, quien me dio la oportunidad de realización de esta Tesis Doctoral y me introdujo en el mundo de la fiabilidad y la gestión del mantenimiento. A aquellos amigos, compañeros y colaboradores, cuya ayuda y apoyo ha hecho posible la publicación de la presente obra. A la Universidad de Las Palmas de Gran Canaria, y en especial, al Departa - mento de Matemáticas y su director, agradecer su desinteresado apoyo en todo momento. También reconocer mi más sincero agradecimiento, por su paciencia, apoyo y comprensión, a mí esposa, Laura, y mis hijos, Adriana A. y Antonio J.. Antonio Luis Álamo Trujillo 2. ESTRUCTURA BÁSICA EN LA IMPLEMENTACIÓN DEL LCC: FASES DEL ANÁLISIS Y TIMING……………………………………………………………………………... 3. RELACIÓN MANTENIMIENTO – LCC……………………………………………………... ANEXO V. DESCRIPCIÓN DE ACTIVIDADES Y TAREAS BÁSICAS PARA EL DESARROLLO DE LA PLATAFORMA CIENTÍFICO - TÉCNICA DEL SISTEMA AVANZADO DE PLANIFICACIÓN DEL MANTENIMIENTO……….. ANEXO VI. PUBLICACIONES RELACIONADAS CON LA TESIS……………….. 416 437   441 457  Tesis Doctoral INDICE DE TABLAS - Tabla 1: Clasificación de artículos por áreas de investigación………………………………... - Tabla 2. Clasificación de artículos por subáreas “A1: Modelos de optimización”…………… - Tabla 3. Clasificación de artículos por subáreas “A2: Técnicas de mantenimiento”…………. - Tabla 4. Clasificación de artículos por subáreas “A3: Programación del mantenimiento”…… - Tabla 5: Programación del mantenimiento. Principales conclusiones del trabajo de Pintelon, L.(1990)……………………………………………………………………………………….. - Tabla 6. Clasificación de artículos por subáreas “A4: Medidas del Desempeño”…………….. - Tabla 7: Resumen bibliografía………………………………………………………………… - Tabla 8. Clasificación de artículos por subáreas “A5: Sistema de Información del mantenimiento”………………………………………………………………………………... - Tabla 9. Clasificación de artículos por subáreas “A6: Políticas del mantenimiento”………… - Tabla 10: Matriz de comparación de herramientas MRS……………………………………... - Tabla 11: Subdivisión de las pérdidas externas sobre las bases de la Teoría general. Matriz de decisión…………………………………………………………………………………….. - Tabla 12: Matriz de análisis de criticidad……………………………………………………... - Tabla 13: Tabla tipo para el análisis y diseño de un subsistema……………………………… - Tabla 14: Tabla tipo para la ordenación y priorización de un sistema………………………... - Tabla 15: Tabla tipo para el análisis de escalabilidad: ordenación y priorización de alternativas…………………………………………………………………………………….. - Tabla 16: Efectos de las características superficiales sobre las cualidades funcionales de los firmes………………………………………………………………………………………….. - Tabla 17: Coste neto teniendo en cuenta operación de mantenimiento……………………….. - Tabla 18: Ruido medido en diferentes tipos de pavimento……………………………………. - Tabla 19: Alternativas de pavimentos a evaluar………………………………………………. - Tabla 20: Trade-off requerimientos…………………………………………………………… - Tabla 21: Subdivisión de las pérdidas externas en base a la teoría general…………………… - Tabla 22: Matriz de análisis del riesgo de un item o función…………………………………. - Tabla 23: Tabla tipo para el análisis y diseño de un subsistema……………………………… - Tabla 24: Tabla tipo para la ordenación y priorización de un sistema………………………... - Tabla 25: Tabla tipo para el análisis de escalabilidad: ordenación y priorización de alternativas…………………………………………………………………………………….. - Tabla 26: Tabla tipo para el análisis y diseño de un paquete de mantenimiento……………… - Tabla 27: Tabla tipo para la ordenación y priorización de un plan de mantenimiento………... - Tabla 28: Tabla tipo para la ordenación y priorización de un plan de mantenimiento: Combinación de diferentes paquetes alternativos de mantenimiento………………………… - Tabla 29: Fórmula para la fabricación del hormigón………………………………………….. - Tabla 30: Consumo total estimado de hormigón fases 1 y 2………………………………….. - Tabla 31: Estimación producción diaria de hormigón fases 1 y 2……………………………. - Tabla 32: Estimación de los tiempos de producción teórico y disponibles fases 1 y 2……… - Tabla 33: Configuración básica y alternativas………………………………………………… - Tabla 34: Fallos probables para cada alternativa (sin opciones de mejora de preventivo)…… - Tabla 35: Características de mantenimiento de cada alternativa. Estimación del ReDC……. - Tabla 36: Coste opciones para cada alternativa. Efecto sobre el comportamiento al fallo…… - Tabla 37: Estimación del coste m3 de hormigón (€/m3)………………………………………. - Tabla 38: Estimación del factor de penalización por fase y compensación downtime planificado, para cada alternativa……………………………………………………………... - Tabla 39: Factor de penalización y compensación downtime no planificado, para cada alternativa. Estimación del RDC (con y sin opciones)………………………………………... - Tabla 40: Reducción de los tiempos programados y efecto sobre los intereses del crédito promotor. Estimación de las bonificaciones para cada alternativa en la fase 1………………. - Tabla 41: Recursos necesarios para el desmantelamiento del subsistema…………………….. - Tabla 42. Etapa 1: Selección central hormigonera en base al desempeño y CAPEX………… 36 37 38 40 41 44 44 49 51 75 117 149 160 160 161 217 221 227 230 237 255 263 273 273 273 281 281 283 293 296 297 297 302 304 306 307 309 309 310 310 313 314 Antonio Luis Álamo Trujillo - Tabla 43. Etapa 2: Selección central en base al desempeño, CAPEX y OPEX básico. No se consideran compensaciones…………………………………………………………………… - Tabla 44. Etapa 3.1: Selección central en base al desempeño, CAPEX y OPEX (Se incorporan compensaciones negativas)………………………………………………………... - Tabla 45. Etapa 3.2: Selección central en base al desempeño, CAPEX, OPEX y penalizaciones. Se incorporan compensaciones positivas…………………………………… - Tabla 46. Recompra y/o desmontaje. Valores negociados para cada alternativa……………… - Tabla 47. Etapa 4: Selección central en base al desempeño, CAPEX, OPEX, compensación negativa y positiva. Se incorpora recompra o desmantelamiento……………………………... - Tabla 48. Etapa 5: Selección central en base al desempeño, CAPEX, OPEX, compensación negativa y positiva y recompra o desmantelamiento. Se incorporan Opciones preventivo/predictivo: (A) + (B) + (C)………………………………………………………... - Tabla 49: Resumen Proceso de decisión multietapa. Evolución del R-LCC para cada alternativa……………………………………………………………………………………… - Tabla 50: Tabla tipo para el análisis y diseño de un paquete de mantenimiento……………… - Tabla 51: Tabla tipo para la ordenación y priorización de un plan de mantenimiento………... - Tabla 52. Tabla tipo para la ordenación y priorización de un plan de mantenimiento: Combinación de diferentes paquetes alternativos de mantenimiento………………………… - Tabla 53: Características de los métodos de análisis de la disponibilidad de un sistema…….. 315 317 319 320 321 323 324 405 405 408 424 Tesis Doctoral INDICE DE FIGURAS   - Figura 1: Información sobre el perfil de la muestra…………………………………………… - Figura 2: Número de empresas que cuentan con y utilizan un GMAO……………………… - Figura 3: Detalles del grado de sistematización de las decisiones tomadas con criterios económicos……………………………………………………………………………………. - Figura 4: Grado de conocimiento de herramientas orientadas a la optimización del mantenimiento con respecto a criterios económicos………………………………………….. - Figura 5: Grado de conocimiento de herramientas parciales (válidas únicamente para ciertas actividades de mantenimiento) orientadas a la optimización del mantenimiento con respecto a criterios económicos…………………………………………………………………………. - Figura 6: Interés en la implantación de una herramienta orientada a la optimización del mantenimiento con criterios económicos……………………………………………………… - Figura 7: Gestión del mantenimiento correctivo……………………………………………… - Figura 8: Gestión del mantenimiento preventivo y mejoras…………………………………... - Figura 9: Objetivos y contribuciones básicas de la tesis doctoral……………………………. - Figura 10: Ejes para el análisis de los procesos de decisión para el diseño de la STM+C y la gestión dinámica de su ciclo de vida…………………………………………………………... - Figura 11: Estructura de la tesis Doctoral……………………………………………………... - Figura 12: La gestión del MTTO. Perspectiva en el tiempo…………………………………... - Figura 13: Desde el enfoque tradicional hacia las nuevas políticas en Mantenimiento – Producción…………………………………………………………………………………….. - Figura 14: Interrelación mantenimiento-producción. Base para la programación del mantenimiento…………………………………………………………………………………. - Figura 15: Distribución artículos científicos por Campos Temáticos………………………… - Figura 16: Distribución artículos científicos por Áreas de Aplicación………………………... - Figura 17: Distribución artículos científicos por Unidad de Análisis………………………… - Figura 18: Comportamiento del precio en ambos tipos de mercado………………………….. - Figura 19: Los costes del mantenimiento……………………………………………………... - Figura 20: Iceberg de costes en mantenimiento……………………………………………….. - Figura 21: Relación Intensidad de capital & demanda de mantenimiento……………………. - Figura 22: Mantenimiento y ciclo económico………………………………………………… - Figura 23: El bucle de la gestión del mantenimiento……………………………………………….. - Figura 24: Principios para la definición del presupuesto operativo…………………………… - Figura 25: Participación del Mantenimiento en la definición del presupuesto operativo…… - Figura 26: Distribución CM-PM (Con buffer de reserva). Efecto coste mantenimiento sobre coste de downtime……………………………………………………………………………... - Figura 27: Distribución CM-PM (Sin buffer de reserva). Efecto coste mantenimiento sobre coste de downtime……………………………………………………………………………... - Figura 28: Modelo terotecnología……………………………………………………………... - Figura 29: Esquema simplificado del Modelo EUT………………………………………… - Figura 30: Curva de la bañera…………………………………………………………………. - Figura 31: Matriz de criticidad………………………………………………………………... - Figura 32: Proceso de gestión del riesgo……………………………………………………… - Figura 33: Resumen de inputs-outputs……………………………………………………… - Figura 34: Forma de entender la relación entre Mantenimiento y Fabricación………………. - Figura 35: Esquema conceptual para la Gestión del Mantenimiento………………………… 6 7 8 9 9 10 11 12 19 20 25 33 35 39 46 47 47 53 54 56 56 57 58 61 61 64 65 65 66 68 70 74 74 79 79 Antonio Luis Álamo Trujillo - Figura 36: El mantenimiento en el contexto de la gestión de operaciones……………………. - Figura 37: Interacción Mantenimiento-Producción…………………………………………… - Figura 38: Comparación de los costes de mantenimiento para la planificación CM-PM…….. - Figura 39: Hacia un nuevo modelo general del mantenimiento………………………………. - Figura 40: Concepto del LCC…………………………………………………………………. - Figura 41: Enfoque para la búsqueda del Óptimo global……………………………………... - Figura 42: Orden de implementación…………………………………………………………. - Figura 43. Nivel 2: Conceptos básicos y sus elementos………………………………………. - Figura 44: Diseño orientado hacia el Ciclo de Vida…………………………………………... - Figura 45: Marco de referencia para la optimización del diseño y la planificación de la O&M…………………………………………………………………………………………... - Figura 46: Marco de referencia para el diseño de los procesos de decisión en los niveles 1 y 2………………………………………………………………………………………………... - Figura 47: Evolución del conocimiento y la facilidad de cambio…………………………….. - Figura 48: Matriz de evaluación de las pérdidas de un sistema y su efecto sobre los tiempos de producción………………………………………………………………………………….. - Figura 49: Influencia de las Especificaciones Técnicas y la planificación de la O&M (STM) sobre la disponibilidad y la rentabilidad económica de un sistema…………………………… - Figura 50: Ingeniería orientada al ciclo de vida (Ingeniería concurrente)…………………….. - Figura 51: Sistema Conceptual para el diseño STM+C: Ingeniería concurrente. Diseño orientado al ciclo de vida……………………………………………………………………… - Figura 52: El iceberg de costes de un activo/sistema a lo largo de su ciclo de vida…………... - Figura 53: Beneficio de la detección temprana de problemas. La rentabilidad económica de la eficiencia……………………………………………………………………………………. - Figura 54: Ingeniería de Sistema de Procesos………………………………………………… - Figura 55: Árbol de actividades de la Ingeniería de Sistema de Gestión……………………... - Figura 56: VModel en Proceso de Ingeniería de Sistemas…………………………………... - Figura 57: Proceso de Decisión para el diseño STM+C. “Metodología I+ I+ D” de toma de decisiones multietapa. Trade-off basado sobre las componentes de valor (KPIs) y coste total (LCC-dynamic)…………………………………………………………………………........... - Figura 58: Esquema conceptual para la definición por comparación homogénea del plan de mejora propio en base a restricciones………………………………………………………… - Figura 59: Estructura básica de las etapas para el diseño STM+C…………………………… - Figura 60: Definición equilibrada de la STM…………………………………………………. - Figura 61: Esquemas para la comprensión y el seguimiento del camino del fallo y la búsqueda de soluciones al diseño……………………………………………………………... - Figura 62: Mapa Conceptual del modelo “LCC-dinámico” (Nivel 1)………………………… - Figura 63: Técnicas semicuantitativas básicas del modelo (Nivel 1)…………………………. - Figura 64: Comparación de los perfiles de costes del sistema de referencia con un sistema alternativo……………………………………………………………………………………... - Figura 65: Marco conceptual para el análisis de escalabilidad. Evaluación y priorización de las STM(i)……………………………………………………………………………………... - Figura 66: Gráfico ReDC - RDC para seleccionar la mejor STM en base a los grados de libertad del sistema……………………………………………………………………………. - Figura 67: Esquema conceptual para el análisis a nivel de componente……………………… - Figure 68: Cuatro alternativas de vía para el tren de alta velocidad HSL-Zuid. Composición del LCC……………………………………………………………………………………….. - Figura 69: Infraestructura de apoyo…………………………………………………………… 80 84 86 106 107 107 108 110 111 112 115 115 116 118 121 122 127 128 135 135 136 141 143 144 145 148 154 154 155 159 161 162 162 163 Tesis Doctoral - Figura 70: Bases para el despliegue…………………………………………………………… - Figura 71: Operativa de implantación. Puesta en marcha de la STM+C……………………… - Figure 72: Efectos de las compensaciones (bonus y penaltis) sobre el menor LCC vs. proceso decisión……………………………………………………………………………….. - Figura 73: Las dos vías de generar beneficio…………………………………………………. - Figura 74: Árbol conceptual para evaluar el papel del mantenimiento en la rentabilidad……. - Figura 75: Resultado del efecto multiplicador del aumento simultáneo de la eficiencia interna y externa……………………………………………………………………………….. - Figura 76: Ejes de actuación para mejorar la Efectividad Total………………………………. - Figura 77: El mantenimiento como palanca de la Efectividad Total………………………….. - Figura 78: Componentes del plan director propuesto para el desarrollo de la plataforma científico – técnica…………………………………………………………………………….. - Figura 79: Interacción Mantenimiento - Producción (O&M) – Mercado (&M1). El puzzle de la competitividad…………………………………………………………………………….. - Figura 80: Diagrama sinóptico para el desarrollo de la plataforma científico-técnica del Sistema Global………………………………………………………………………………… - Figura 81: Esquema conceptual del proceso de decisión del Sistema de Información. Marco de referencia para la “Homeostasis Artificial del Sistema”. Método faro…………………… - Figura 82: Aprendizaje evolutivo para la mejora de la STM+C………………………………. - Figura 83: Infraestructura de apoyo…………………………………………………………… - Figura 84: Bases para el despliegue…………………………………………………………… - Figura 85: Operativa de implantación…………………………………………………………. - Figura 86: Definición equilibrada de la estructura organizativa y funcional………………….. - Figura 87: Diagrama de flujo de la información. Estructura de la red de informes………… - Figura 88: Ilustración de la relación funcional entre el P.C. y los I.D.: Control del mantenimiento…………………………………………………………………………………. - Figura 89: Estructura del Sistema Global…………………………………………………….. - Figura 90: Áreas de actuación propuestas para el desarrollo de la plataforma científico - técnica del sistema avanzado de planificación del mantenimiento………………………… - Figura 91: Firmes flexibles (base granular)…………………………………………………… - Figura 92: Firmes semirígidos (base tratada con ligantes hidraúlicos)……………………… - Figura 93: Firmes rígidos……………………………………………………………………… - Figura 94: Ámbitos de la sostenibilidad………………………………………………………. - Figura 95: Evolución de precios de betún y cemento (oscilaciones del betún frente a la estabilidad del hormigón)…………………………………………………………………….. - Figura 96: Comparación del ciclo de vida entre soluciones rígidas y flexibles de pavimentos equivalentes en términos funcionales…………………………………………………………. - Figura 97: Radiación emitida a la atmósfera por hormigón, asfalto y suelo desprotegido……. - Figura 98: Energía total consumida para construir, mantener y rehabilitar diferentes tipos de pavimento……………………………………………………………………………………… - Figura 99. Evolución del: a) índice de confort de conducción y del b) índice de perfil de conducción…………………………………………………………………………………….. - Figura 100: Diferentes estrategias de conservación de un firme: esquema usual……………... - Figura 101: Ocurrencia del modo de fallo 1(raveling) en % / año sobre mezcla de asfalto ZOAB………………………………………………………………………………………….. - Figura 102: Análisis del coste total de las alternativas………………………………………... - Figura 103: Efecto de los bonus y penalizaciones sobre el intervalo de LCC mínimo vs. 163 164 166 170 172 173 174 175 179 181 182 183 185 186 186 187 187 194 195 200 201 215 216 216 220 222 223 223 224 226 231 232 238 Antonio Luis Álamo Trujillo proceso de decisión……………………………………………………………………………. - Figura 104: Comparación de los perfiles de costes del sistema de referencia con un sistema alternativo……………………………………………………………………………………... - Figura 105: Esquema conceptual para la definición por comparación homogénea del plan de mejora propio en base a restricciones………………………………………………………… - Figura 106: Esquema energético de un parque eólico. Mapa conceptual para el diseño y la planificación de la O&M……………………………………………………………………… - Figura 107: Matriz de evaluación de los tiempos de producción…………………………… - Figura 108: Disponibilidad y beneficio: el papel de las Especificaciones Técnicas y la planificación de la O&M……………………………………………………………………… - Figura 109: Ingeniería orientada al ciclo de vida (Ingeniería concurrente)…………………… - Figura 110: Sistema Conceptual para el diseño STM+C: Ingeniería concurrente. Diseño orientado al ciclo de vida……………………………………………………………………… - Figura 111: Marco de referencia para el diseño de los procesos de decisión en los niveles 1 y 2………………………………………………………………………………………………... - Figura 112: Esquemas para la comprensión y el seguimiento del camino del fallo y la búsqueda de soluciones al diseño……………………………………………………………... - Figura 113: Marco de referencia para la optimización del diseño y la planificación de la O&M. Método de “Óptimos anidados”……………………………………………………… - Figura 114: Marco conceptual para el análisis de escalabilidad. Evaluación y priorización de las STM(i) …………………………………………………………………………………….. - Figura 115: Gráfico ReDC - RDC para seleccionar la mejor STM en base a los grados de libertad del sistema……………………………………………………………………………. - Figura 116: Árbol conceptual para evaluar la relación mantenimiento-productividad - rentabilidad……………………………………………………………………………………. - Figura 117: Hacia un nuevo modelo general del mantenimiento…………………………… - Figura 118: Marco conceptual para la evaluación y priorización de las tareas de mantenimiento…………………………………………………………………………………. - Figura 119: Marco conceptual para la evaluación y priorización bajo restricciones económicas, temporales y de riesgo de las tareas de mantenimiento………………………... - Figura 120: Gráfico ReDC - RDC para seleccionar el mejor MP en base a los grados de libertad del sistema……………………………………………………………………………. - Figura 121: Esquema conceptual para el análisis a nivel de componente…………………….. - Figura 122: Infraestructura de apoyo………………………………………………………… - Figura 123: Bases para el despliegue………………………………………………………….. - Figura 124: Operativa de implantación. Puesta en marcha de la STM+C…………………… - Figura 125: Plano básico de emplazamiento y distribución………………………………… - Figura 126: Beneficio de la detección temprana de problemas. La rentabilidad económica de la eficiencia……………………………………………………………………………………. - Figura 127: Sistema Conceptual para el diseño STM+C: Ingeniería concurrente. Diseño orientado al ciclo de vida……………………………………………………………………… - Figura 128: Diseño base de la central hormigonera…………………………………………… - Figura 129: Árbol Costes de Adquisición. Estudio del CAPEX……………………………… - Figura 130: Árbol Costes de Sostenimiento/funcionamiento. Estudio del OPEX…………….. - Figura 131: Árbol Costes desmantelamiento y traspaso/venta………………………………... - Figura 132: Detalles gráficos para el “análisis técnico relativo” en el proceso de decisión para el diseño y selección del subsistema en base al desempeño y CAPEX……………….. - Figura 133: Detalles gráficos para el “análisis técnico relativo” en el proceso de decisión para el diseño y selección del subsistema en base al desempeño, CAPEX y OPEX básico…... 239 246 250 253 254 257 258 259 260 262 267 271 274 275 276 277 282 283 284 285 285 285 289 290 291 300 312 312 313 315 316 Tesis Doctoral - Figura 134: Detalles gráfico para el “análisis técnico relativo” en el proceso de decisión para el diseño y selección del subsistema en base al desempeño y trade – off CAPEX vs. OPEX .Se consideran las penalizaciones……………………………………………………… - Figura 135: Detalles gráfico para el “análisis técnico relativo” en el proceso de decisión para el diseño y selección del subsistema en base al desempeño y trade – off CAPEX vs. OPEX. Se consideran las bonificaciones……………………………………………………… - Figura 136: Detalles gráfico para el “análisis técnico relativo” en el proceso de decisión para el diseño y selección del subsistema en base al desempeño y trade – off CAPEX vs. OPEX. Se considera recompra o desmantelamiento………………………………………… - Figura 137: Detalles gráficos para el “análisis técnico relativo” en el proceso de decisión para el diseño y selección del subsistema en base al desempeño y trade – off CAPEX vs. OPEX. Se considera opciones preventivo/ predictivo………………………………………… - Figura 138: El camino del Proceso de decisión multietapa. Comparación y análisis relativo de alter nativas en base al R-LCC…………………………………………………………….. - Figura 139: Perfil de riesgo……………………………………………………………………. - Figura 140: Dirección de crecimiento del riesgo……………………………………………… - Figura 141: Riesgo medio…………………………………………………………………….. - Figura 142: Direcciones de actuación para la reducción del riesgo…………………………… - Figura 143: Ciclo de Mantenimiento (esquema simplificado)………………………………... - Figura 144: Orden de implementación de las áreas principales del ciclo de mantenimiento…. - Figura 145: Marco conceptual para la evaluación y priorización de las tareas de mantenimiento…………………………………………………………………………………. - Figura 146: Marco conceptual para la evaluación y priorización bajo restricciones económicas, temporales y de riesgo de las tareas de mantenimiento…………………………. - Figura 147: Gráfico ReDC - RDC para seleccionar el mejor MP en base a los grados de libertad del sistema……………………………………………………………………………. - Figura 148: Efectos de la fase de adquisición (etapa de diseño) sobre las fases de operación y mantenimiento…………………………………………………………………………………. - Figura 149: Ciclo de vida de un activo físico…………………………………………………. - Figura 150: Punto de rentabilidad técnica…………………………………………………….. - Figura 151: El objetivo del análisis LCC es la determinación del coste total (costes de adquisición y propiedad) de un activo /producto/sistema a través de su ciclo total de vida…... - Figura 152: Técnicas semicuantitativas básicas para el análisis LCC……………………… - Figura 153: Fases básicas del análisis LCC de un sistema……………………………………. - Figura 154: Concepto de elemento de coste…………………………………………………... - Figura 155: Ejemplo de diagrama de Árbol Costes de Adquisición…………………………... - Figura 156: Ejemplo diagrama de Árbol Costes de Sostenimiento/funcionamiento………….. - Figura 157: Ejemplo Diagrama de Árbol Costes desmantelamiento y traspaso/venta……….. - Figura 158: Medidas para la gestión de la Regularidad……………………………………….. - Figura 159: Comparación de los perfiles de costes del sistema de referencia con un sistema alternativo……………………………………………………………………………………... - Figura 160: Comparación de la efectividad de sistemas………………………………………. - Figura 161: Gráfico de Pareto para la comparación de los costes de un sistema de bomba simple o doble (bomba en standby)…………………………………………………………… - Figura 162: Proceso de decisión y AEMOs según Salazar et al., 2005……………………….. - Figura 163: Ejemplo de la relación entre el perfil de costes proyectados - gastos realizados – incertidumbre sobre el LCC…………………………………………………………………… 318 320 321 324 325 387 388 388 389 389 390 402 407 408 413 414 415 416 416 417 419 420 420 421 426 429 432 433 434 436 Antonio Luis Álamo Trujillo - Figura 164: Esquema modular general del S.I. para el mantenimiento……………………….. 443  Antonio Luis Álamo Trujillo Indicar que los resultados del quinquenio 2005-2010 no varían significativamente con los presentados aquí. 1.1.-1. Resultados. Los siguientes apartados recogen los resultados obtenidos en el estudio: 1.1.- 1.1. Perfil de la muestra. En la figura 1 se muestra información sobre el tamaño de la empresa, la proporción de mantenimiento propio respecto al subcontratado y los tipos de mantenimiento apli - cados en planta. Tal y como se aprecia en la figura, la muestra contempla empresas de muy distintos tamaños, pero se centra principalmente en las medianas y grandes. Así mismo, se puede decir que las plantas estudiadas cuentan con un mantenimiento, principalmente propio, y centrado en el correctivo. 6 Tesis Doctoral 1.1.- 1.2. Análisis 1: Grado de conocimiento y aplicación de herramientas orientadas a la optimización del mantenimiento. Las siguientes figuras muestran el grado de conocimiento y aplicación con el que cuentan las empresas respecto a herramientas orientadas a la optimización del mantenimiento bajo criterios económicos. La figura 2, responde a la pregunta de cuántas empresas cuentan con un programa de Gestión de Mantenimiento Asistido por Ordenador (GMAO) para gestionar su mantenimiento, y cuántas realmente lo utilizan sistemáticamente para la gestión de sus actividades. Figura 2: número de empresas que cuentan con y utilizan un GMAO. Del análisis de la figura destaca, como dato significativo, que existe un 13% de empresas que contando con un GMAO no lo utilizan para la gestión sistemática de sus actividades de mantenimiento. La cuestión que cabe plantearse sería: ¿Por qué no la utilizan si cuentan con la herramienta? 7 Antonio Luis Álamo Trujillo La figura 3, muestra el grado de sistematización de las decisiones tomadas con criterios económicos: Figura 3: Detalles del grado de sistematización de las decisiones tomadas con criterios económicos. En referencia a las figuras, dos conclusiones: - no se puede afirmar que las decisiones de mantenimiento se tomen teniendo siempre en cuenta criterios económicos; - no es posible concluir que exista un procedimiento riguroso (minimamente escrito/documentado) para la toma de decisiones en el ámbito del mantenimiento. Las figuras 4 y 5 preguntan directamente si los técnicos conocen alguna herramienta, total o parcial (1) orientada a la optimización del mantenimiento con criterios económicos. Como se indicó en la introducción, estas herramientas comprenden tanto los modelos de referencia como los modelos matemáticos. (1) se entiende como parcial, el hecho de ser aplicable a un ámbito específico, como el control de repuestos, y no al mantenimiento en general. 8 Tesis Doctoral Figura 4: Grado de conocimiento de herramientas orientadas a la optimización del mantenimiento con respecto a criterios económicos. Figura 5: Grado de conocimiento de herramientas parciales (válidas únicamente para ciertas actividades de mantenimiento) orientadas a la optimización del mantenimiento con respecto a criterios económicos. Las figuras muestran, para ambas cuestiones, una clara falta de conocimiento de este tipo de herramientas. Los técnicos que respondieron positivamente a alguna de las dos cuestiones anteriores listaron las siguientes herramientas como orientadas a la optimización del mantenimiento con criterios económicos: los programas GMAO, la modelización y optimización matemática, la traducción de Overall Equipment Effectiveness (Efectividad Global de los Equipos) a términos económicos y los análisis de costes y beneficios. En referencia al dato, cabe plantearse el por qué de esta situación. 9 Antonio Luis Álamo Trujillo En la figura 6, los técnicos fueron preguntados sobre la necesidad de disponer e implantar una herramienta para la optimización del mantenimiento con criterios económicos. Figura 6: Interés en la implantación de una herramienta orientada a la optimización del mantenimiento con criterios económicos. Del análisis de los resultados se extrae, como conclusión importante, que existe una aplicación muy limitada de herramientas enfocadas a la gestión (optimización) del mantenimiento con criterios económicos, pero un gran interés en el conoci - miento, desarrollo y aplicación de este tipo de herramientas de gestión. 1.1.- 1.3. Análisis 2: Grado de Registro de las actuaciones y de análisis de las actividades de mantenimiento. Una vez analizado el grado de conocimiento disponible sobre herramientas que permiten la optimización del mantenimiento, se pasó a analizar el nivel de rigurosidad con el que se gestionan las actividades rutinarias de correctivo, preventivo y mejoras (las mejoras se entienden como aquellas modificaciones orientadas a aumentar la fiabilidad de los equipos). La figura 7 describe como se gestionan las incidencias del mantenimiento correctivo. En concreto, la figura detalla cuántas empresas, de entre las encuestadas, registran las incidencias de mantenimiento correctivo (síntomas, causas y soluciones) así como cuántas utilizan el histórico desarrollado para el diagnóstico de incidencias: 10 Tesis Doctoral Figura 7: Gestión del mantenimiento correctivo. Los datos muestran, como conclusión principal, que aunque el 90% de las plantas registran sistemáticamente sus incidencias, sólo la mitad de estas utilizan registros para el diagnóstico de averías. Así mismo, destacar que el 33% de las compañías que registran sus incidencias de mantenimiento no almacenan información técnica que podrían necesitar en un futuro (síntomas, causas, soluciones o iniciativas para el diagnóstico de averías) para la planificación y programación, por ejemplo, de otras estrategias de mantenimiento ( preventivo, predictivo o proactivo). 11 Antonio Luis Álamo Trujillo La figura 8 presenta la información respectiva al mantenimiento preventivo y las mejoras. En concreto, en esta parte de la encuesta se analiza si se cuenta con un plan de mantenimiento preventivo en sus plantas, si éste es actualizado periódicamente y si se fomenta la implicación/compromiso de los proveedores en la mejora de la fiabilidad de los equipos. Figura 8: Gestión del mantenimiento preventivo y mejoras. 12 Tesis Doctoral Como se aprecia, la mayoría de los responsables encuestados cuentan con un plan de mantenimiento preventivo en sus plantas. Sin embargo, del 62% que respondió que cuenta con un plan de mantenimiento, sólo el 42% cuenta con un plan actualizado (ajustado a las necesidades cambiantes de los medios). Finalmente, también se recoge que en el 63% de los casos no existe un intercambio de información cliente - proveedor orientada a que el proveedor pueda mejorar el diseño de sus productos para hacerlos más fiables. 2. DEFINICIÓN DEL PROBLEMA Y OBJETIVOS. Como se ha podido constatar del estudio analizado en el apartado anterior, varios autores insisten en que el mantenimiento es una actividad clave en la industria. En este contexto, la toma de decisiones en el ámbito del mantenimiento es extremadamente im - portante debido a su impacto sobre los resultados económicos de la empresa en un contexto de alta competitividad como el actual. La gestión del mantenimiento juega un papel relevante como función de negocio. Sin embargo, aún sigue sin prestársele la atención debida dentro de las empresas como tal función. De hecho, tradicionalmente, el mantenimiento ha sido considerado como un mal necesario, siendo contemplado mas como un gasto que como una inversión. Aún hoy en día, son muy pocas las empresas que consideran el mantenimiento como una función estratégica para el éxito de sus operaciones. Aunque el impacto del mantenimiento sobre los resultados económico -financieros, la competitividad y rentabilidad económica de la empresa puede ser relevante, la gestión del mantenimiento ha sido descuidada durante mucho tiempo, tanto a nivel práctico como de investigación. Hay buenas razones para confiar en que los modelos cuantitativos y los Sistemas de Soporte a la Toma de Decisiones (DSS) pueden contribuir, de forma importante, a la toma de decisiones en mantenimiento, al control y la gestión dinámica del ciclo de vida de los sistemas técnicos y, a la sustitución de los juicios subjetivos por criterios más objetivos soportados por análisis cuantitativos. Las tendencias actuales en fabricación han conducido a una reducción de los niveles de inventarios de reserva (buffer) y a un aumento de los niveles de automatiza - ción y complejidad de los equipos. En este contexto, la adopción de estrategias y políticas de mantenimiento efectivas resultan imprescindibles para la competitividad y la rentabilidad económica de los sistemas. Será necesario: - saber gestionar capacidades y técnicas con objeto de poder integrar personas, políticas (tácticas), equipos y prácticas. - Adecuar las capacidades de la ingeniería y la tecnología con objeto de posibilitar el mantenimiento preventivo, las reparaciones y las revisiones. Es importante examinar las diferentes situaciones de fabricación, desde el punto de vista de la gestión del mantenimiento, con objeto de poder diseñar un sistema que dé respuesta eficiente a la estrategia OM (Gestión de Operaciones). De igual modo, para la construcción de un modelo cuantitativo que se adapte a las necesidades y especificidades de la organización será necesario, no sólo un conoci - miento riguroso de las técnicas OR/MS, sino también entender las principales claves de funcionamiento de una organización y las prácticas de mantenimiento requeridas. Del trabajo de investigación realizado por Goti-Elordi, Aitor, Egaña-Errasti, Miguel María, IturritzaPérez de Albéniz, Alfredo (2009) y que complementa los trabajos quinquenales presentados por la AEM (Asociación Española de Mantenimiento 2005; Jiménez, Valencia y Nicolás, 2000) se extraen las siguientes orientaciones: 13 Antonio Luis Álamo Trujillo • Es necesario estructurar la función mantenimiento; es decir, establecer las bases de un sistema de gestión del mantenimiento que sirva para recopilar, analizar y estudiar las actividades realizadas. • La estructura definida debe de servir como herramienta de apoyo a la toma de decisiones en mantenimiento. • Una vez que la gestión del mantenimiento cuente con unas bases sólidas (estructura), es imprescindible que la investigación se centre en el desarrollo de técnicas enfocadas a su optimización y centradas en el usuario final. • Existe una muy limitada aplicación de herramientas enfocadas a la optimización del mantenimiento respecto a criterios económicos. El trabajo no hace más que confirmar lo que afirmaba Dekker (1996) hace más de una década, quien justifi - caba la baja cantidad de este tipo de aplicaciones por tres motivos: (a) Falta de herramientas de aplicación que se adecuen a la realidad de la planta. (b) Falta de datos (relevantes y oportunos). (c) La importante distancia que existe entre la teoría y la práctica, justificada por: - La complejidad de los modelos desarrollados (NP-hard). - Al hecho de que los modelos no son aplicables por los técnicos en las empresas al haber sido desarrollados como fin, y no como medio. - No todas las decisiones en mantenimiento pueden ser sometidas a un proceso de optimización. - Los modelos se concentran, a veces, en tipos de mantenimiento equivocados. • La mayoría de las empresas industriales no cuentan con procedimientos de captura y análisis de datos. Merece destacar que sin estos procedimientos resulta prácticamente imposible implantar una herramienta orientada a la optimización del mantenimiento bajo criterios económicos. • Subrayar que la gran mayoría de las empresas han mostrado un gran interés en el desarrollo y la aplicación de herramientas para la optimización del manteni - miento con criterios económicos. Por otro lado, la competitividad está haciendo bascular el orden de importancia ha - cia el aseguramiento del estado, lo cual depende de las decisiones que se tomen durante el periodo de gestión de la inversión y de las que lo controlan durante la operación. Varios estudios japoneses (relacionadas con el TPM) muestran que las pérdidas vinculadas a la eficiencia son mayores que las pérdidas vinculadas al downtime. Sin embargo, la eficiencia ni se registra ni se controla. Una forma de controlar esta variable sería a través de la utilización combinada de datos de mantenimiento con datos finan - cieros, lo que contribuiría a identificar y resolver problemas crónicos que afectan nega - tivamente al ROFA (Return On Fixed Assets) * de un sistema. La misión básica de la gestión de activos es minimizar el LCC a la hora de producir un producto o servicio con objeto de maximizar el ROFA. Dado que la gestión del mantenimiento contribuye al objetivo anterior, sería interesante los procesos de optimi - zación, en la fase de diseño, para mejorar la eficiencia del sistema y alcanzar la máxima efectividad (productividad) y el máximo beneficio, en la fase de operación. Hay que tener presente que la productividad de un sistema técnico (p < 1) se ve afectada por las pérdidas vinculadas a los problemas que puedan aparecer, en la fase de utilización, en los procesos de operación y mantenimiento. Por tanto, la “productividad real neta” dependerá de la eficiencia de la instalación ( η : Fase de diseño) y la efec – tividad de los procesos de O&M (Fase de operación). (*) El ROFA es un indicador utilizado en la planificación estratégica de los activos físicos de una instalación. 14 Tesis Doctoral Por otro lado, el desequilibrio existente entre los Costes de Adquisición y Soste – nimiento, demuestra la conveniencia de: - Utilizar como criterio de adquisición de activos la información del LCC, más que el bajo coste inicial de compra. Es importante tener en cuenta que una parte significativa de los costes de mantenimiento, en la etapa de operación, pueden ser pronosticados en las fases de diseño y proyecto; en estas etapas previas son más fáciles de corregir/evitar que cuando los activos están en producción. Por tanto, resulta interesante, que en esta etapa, no sólo se consideren los requerimientos funcionales, sino que también se adapte y desarrolle el diseño para aumentar la disponibilidad, la fiabilidad y reducir los costes de manteni - miento en la fase de operación. - Implicar/comprometer al personal que gestiona el mantenimiento en las etapas ini - ciales de concepción y diseño del sistema y sus procesos. Como conclusión, la Función Mantenimiento, como función de negocio, debería dar respuesta en los tres niveles que garantizan la competitividad: 1. En el nivel inicial de inversión, con exigencias de diseño, construcción y montaje. 2. En los costes operativos, a través de la política/estrategia de mantenimiento seleccionada. 3. A nivel de facturación, según la capacidad que presente continuamente para garantizar el estado del equipo. El objetivo principal, y especialmente para la mayoría de los sistemas técnicos de proceso continuo, debería estar centrado en reducir al mínimo el conjunto de costes indirectos. Tanto la instalación (“hard”) como los procesos de operación y manteni – miento (“soft”) vinculados a la solución adoptada, en la fase de diseño, deberían estar sujetos a un proceso de optimización con objeto de minimizar las “pérdidas” y maximizar el ROI. Como contribución se resume, en los siguientes puntos, los aspectos más relevantes del análisis del problema utilizados para centrar el desarrollo del trabajo de tesis: - La Gestión del mantenimiento es un área joven que ha emergido por la compleji - dad y dinámicas del mercado. Esto ha hecho que no se le haya prestado atención al establecimiento de una estructura, lo que indica, que no existe un marco de trabajo generalmente aceptado para definir dicha función. - Las actuaciones de mejora sobre los procesos de producción (programas de calidad, mejora continua, reingeniería de procesos, etc.), los avances tecnológicos y el aumento de los niveles de competitividad, han puesto de relieve la importancia del papel del mantenimiento como función de negocio; ello ha hecho que la toma de decisiones, en el ámbito del mantenimiento, sea extremadamente importante debido a su impacto sobre los resultados económicos de la empresa en un contexto de alta competitividad como el actual. - En las industrias de procesos continuos (plantas de producción eléctrica, químicas, de laminación, parques eólicos, etc.), y cada vez más, en empresas de procesos discretos altamente automatizadas, el alto valor total de las instalaciones hace que las interrupciones del flujo productivo reviertan sobre los ritmos de amortización de los equipos y los resultados económicos. - En el contexto de los nuevos “contratos integrados” (D&C - Design & Construct , DBM - Design & Built & Maintain y DBFM - Design, Build, Finance and Maintain) , el contratista asume responsabilidades, no sólo de proyecto, sino también de construcción, 15 Antonio Luis Álamo Trujillo El proceso evolutivo de optimización multicriterio se centrará en la búsqueda de lo mejor, en cada momento del periodo evolutivo (equilibrio dinámico sistema – entorno). Por tanto, los diferentes procesos se actualizarán en función de los “activadores de evo - lución”, en cada iteración. Se propone una Estructura de Control Dinámica de apoyo a la toma de decisiones que permita la coevolución de los índices de desempeño (IP´s) del sistema con los cambios asociados, tanto a factores internos como externos. La plataforma se articula en base a procesos dinámicos (evolutivos) de ayuda a la toma de decisiones para obtener, en cada iteración (evolución), alternativas /soluciones óptima/s globales que estén correlacionadas con la evolución de los parámetros del sis - tema o/y las condiciones del entorno – ambiente (económicas, legales, etc.). Para el diseño y desarrollo de los modelos se propone una orientación en tres enfoques: 1.- Rigor, a nivel de ingeniería y procesos: - Adecuación a la realidad de la planta/sistema. - Centrado en el usuario final/propietario del problema. - Multidisciplinar y participativo. - Centrado en los objetivos del negocio. Incluyen los objetivos del cliente, produ - cción, entorno y seguridad. 2.- Orientado a facilitar la comprensión de las interacciones entre funciones: - Enfoque holístico. - Proactivo y dinámico. - Asegurar el funcionamiento efectivo de los activos críticos. - Conjugue, de forma equilibrada, las dimensiones técnica, económica y financiera. - Soporte a la toma de decisiones y orientado hacia la mejora continua. - Que sirva de ayuda a la estructuración de la función mantenimiento. - Orientados a las TIC´s. 3.- Orientado a facilitar la gestión de las tasas de intercambio (Trade-off): - Enfoque sistémico e integrador: • Soluciones óptimas globales • Soluciones dinámicas - Gestión del conocimiento: El dato como activo (Obtención de datos fiables, rele - vantes y oportunos). 4. ESTRUCTURA DE LA TESIS. El trabajo de investigación será desarrollado en cinco capítulos principales ( Figura 11) que cubren diferentes contenidos con los siguientes propósitos: - Capítulo I: Revisión del estado del mantenimiento industrial. El objetivo es realizar una estructuración del problema que permita, en función de la información que emerja del análisis, identificar los principales factores sobre los que cimentar la construcción de los modelos que hagan posible la gestión del mantenimiento sobre una base económica. Se analiza: a) El papel que juega la gestión del mantenimiento como función de negocio. b) Los aspectos importantes en el proceso de toma de decisiones en mantenimiento. c) Las posibilidades que hacen de la gestión del mantenimiento una parte importante del plan estratégico. d) Las herramientas de gestión disponibles para la toma de decisiones en mantenimiento. e) Los aspectos relacionados con el diseño del sistema y la gestión del mantenimiento en el contexto de la gestión de operaciones. 22 Tesis Doctoral f) Los elementos más importantes relacionados con el entorno de la toma de decisiones en el diseño de sistemas técnicos y el control y la gestión dinámica de su ciclo de vida. Se realiza una revisión de la literatura publicada sobre la gestión del mantenimiento con el objeto de identificar, desde el punto de vista de los investigadores y profesionales del tema: los nichos/huecos; las tendencias emergentes en el campo de la gestión del mantenimiento; hacia dónde debe dirigirse la investigación futura. Como segunda derivada, esta revisión contribuirá también a tener identificadas y clasificadas las principales fuentes de información (autores, revistas, webs), las herramientas, modelos matemáticos, aplicaciones, casos de estudio, a los que recurrir, como complemento, a los modelos desarrollados en el presenta trabajo de tesis. Finaza el capítulo con un apartado de contribuciones donde se exponen los factores directores para la definición y diseño de los modelos para la gestión del mantenimiento sobre una base económica. - Capítulo II: Marco de referencia para la optimización del diseño y la planificación de la O&M de sistemas técnicos. Se plantea, como contribución, un nuevo modelo general de mantenimiento para el aseguramiento del estado. Este capítulo desarrolla todo el marco de gestión en base a la estructuración del problema y los principales factores directores identificados en el capítulo anterior. Se desarrollan los pilares claves del marco de referencia para alcanzar los máximos niveles de eficiencia y efectividad de los activos y se analiza el papel de la O&M en la rentabilidad económica de un sistema. Atendiendo a los ejes de actuación de la función mantenimiento para la mejora de la competitividad y, de acuerdo con el nuevo modelo general de mantenimiento para el aseguramiento del estado y el marco de referencia descritos, se establece el modelo conceptual para la definición y diseño de los procesos de decisión para la configuración de la STM+C (nivel 1) y la planificación y control dinámico de la O&M (nivel 2). - Capítulo III: Proceso de decisión para el diseño óptimo de alternativas STM+C. Metodología I + I + D. En este capítulo, se desarrolla un proceso de decisión para el diseño, de forma estructurada y base científica, de alternativas STM+C. El modelo desarrollado toma como marco de referencia el de la ingeniería de sistemas y el modelo propuesto por Ogink & Al-Jibouri (2008). Está orientado hacia el ciclo de vida del sistema (en base al interés y objetivos del cliente) y estructurado sobre una metodología de toma de decisiones multietapa basada sobre los últimos avances científicos. El modelo es de gran valor para el diseño y selección, en la fase de adquisición (nivel 1), de alternativas STM+C de sistemas tecnológicos complejos cuando los tradeoff han de ser realizados sobre la base del desempeño ( performance) vs. coste total. El proceso es iterativo para facilitar una apropiada realimentación que incorpore un “refinamiento top-down“ en los detalles de diseño, a nivel de sistema, subsistema y componentes, para favorecer la “convergencia fuerte”hacia la configuración óptima. Se propone, como elementos claves del proceso de toma de decisiones para la sele - cción óptima de STM+C con objeto de garantizar un nivel de competitividad sostenible en el tiempo: el análisis de las garantías de desempeño para cada alternativa, la cons - trucción de las ecuaciones de compensación (penalizaciones & bonus), el análisis de escalabilidad (para adaptar la evolución del sistema a las disponibilidades presu - puestarias y las demandas dinámicas del mercado) y el RLLCA (Análisis LCC basado en el análisis de riesgos). Las “garantías del desempeño en el funcionamiento (garantías de performance) ” forman parte del proceso de decisión (en el nivel 1) y de selección de la mejor alterna - tiva. Son usadas para la mejora continua del diseño de una alternativa y para poner en 23 Antonio Luis Álamo Trujillo valor, a través de las consecuencias (efectos económicos diferidos), el modelo de toma de decisiones basado en el riesgo desarrollado en este trabajo. Se consideran una buena forma de cuantificar económicamente la efectividad total de una alternativa. La metodología desarrollada tiene una gran influencia sobre la reducción de los efectos diferidos (económicos, accidentes, paradas no programadas) que emergen en la fase de operación vinculados a errores, tanto de diseño como de toma de decisiones, en la fase de adquisición. Es de gran valor para el nuevo contexto de “contratos integra - dos”. El objetivo principal del modelo es brindar STM+C documentadas a nivel de dis - ponibilidad, política de mantenimiento, riesgo específico, costes diferidos (penaliza - ciones) y coste total. Finaliza el capítulo con un apartado de contribuciones donde se resume las principales aportaciones del modelo. - Capítulo IV: Proceso de decisión y plataforma científico - técnica para el control y la gestión dinámica de la O&M. En este capítulo se desarrolla, para la fase de operación de la STM+C seleccionada, un sistema de información para mejorar, de forma estructurada y base científica, el grado de competencia mediante la gestión de su configuración o, su restructuración/rediseño (“nueva configuración adaptada”). El sistema de información que se propone, toma como referencia el modelo jerárquico descrito por Goldratt, E.M. (1990). Está pensado para la fase de operación de la STM+C elegida y la búsqueda de respuestas altamente optimizadas ante estímulos externos y/o internos. Uno de los objetivos básicos será comparar los efectos de varios cursos de acciones (efectos de diferentes regímenes o políticas de mantenimiento, decidir una compra o inversión, otros). Típicamente, la evaluación implicará comparar coste con valor añadido. La clave estará en evaluar la efectividad de una opción. La respuesta/salida (fenotipo optimizado) busca la “Efectividad total” del sistema. Se define y diseña el proceso de decisión, y la plataforma científico-técnica, para el control y la gestión dinámica de la O&M. La plataforma se articula en base a procesos dinámicos (evolutivos) de ayuda a la toma de decisiones para obtener, en cada itera - ción(evolución), alternativas /soluciones óptima/s globales que estén correlacionadas con la evolución de los parámetros del sistema o/y las condiciones del entorno (econó - micas, legales, de ciclo de mercado, sociales). Se proporcionan las directrices (no un análisis completo) para desarrollar una herramienta que brinde una información organizada del funcionamiento y ofrezca la oportunidad de controlar los efectos sobre las actuaciones realizadas para la gestión y control dinámico del ciclo de vida del sistema. - Capítulo V: Aplicaciones. Una vez la metodología se ha definido, es necesario eva - luar su implementación. En este capítulo se presentan tres casos reales de contratos integrados, que por su tipología, resultan idóneos para proveer una descripción detallada sobre la implementación de la metodología e ilustrar los resultados. Los casos ofrecen un punto de vista práctico orientado a la mejora y la toma de decisiones para la gestión del mantenimiento. Permiten dar una visión del manteni - miento más amplia, no sólo desde el punto de vista del gasto que supone a nivel conta - ble, sino también por los riesgos que minimiza y los beneficios ocultos que implica su correcta planificación y ejecución. En el documento de la tesis, estos cinco capítulos se complementan, además, con los siguientes anexos: - Conclusiones. - Bibliografía. - Glosario de términos como soporte para determinar el entorno semántico sobre el 24 Tesis Doctoral que se construye la tesis. - Anexos que complementan la información y técnicas presentadas. - Congresos nacionales e internacionales en relación con la tesis. - Artículos producidos sobre la tesis. Figura 11: Estructura de la tesis doctoral. 25 Antonio Luis Álamo Trujillo 5. CONTRIBUCIONES. La contribución principal de esta tesis es proveer unos modelos de decisión para la mejora de la eficiencia de un sistema (a través del diseño con rigor de Soluciones Téc - nicas y de O&M Coste-efectivas) y la mejora de la efectividad y la productividad real neta (a través del Control y la Gestión dinámica de su configuración). En este apartado, se recogen otras contribuciones aportadas en el presente trabajo: Capítulo I: Revisión del estado del mantenimiento industrial. • Estructuración del problema a partir de la identificación, desde el punto de vista de los investigadores y profesionales del tema, de los nichos/huecos y las tendencias emergentes en el campo de la gestión del mantenimiento. • Diagnóstico de hacia dónde debe dirigirse la investigación futura. • Factores directores para la definición y diseño de los modelos que hagan posible la gestión del mantenimiento sobre una base económica (apartado 3). Capítulo II: Marco de referencia para la optimización del diseño y la planificación de la O&M de sistemas técnicos. • Se plantea, en respuesta a la afirmación de Coetzee, J.L., 1997 a y el análisis desarrollado por la Eindhoven University of Technology (E.U.T.), un nuevo modelo general de mantenimiento para el aseguramiento del estado en sintonía con los objetivos del negocio . • Pilares claves del marco de referencia para alcanzar los máximos niveles de efi - ciencia y efectividad de los activos. • Modelo conceptual para la definición y diseño de los procesos de decisión. Capítulo III: Proceso de decisión para el diseño óptimo de alternativas STM+C. Metodología I + I + D. • Proceso de decisión multietapa para el diseño y selección, de forma estructurada y base científica, de alternativas STM+C de sistemas complejos en base al mejor equilibrio entre la componente de valor y de coste total, para el ciclo de vida establecido. • Elementos claves para garantizar un nivel de competitividad sostenible en el tiempo del proceso de toma de decisiones para la selección óptima de STM+C: - Análisis de las garantías del desempeño. - Ecuaciones de compensación (penalizaciones & bonificaciones). - Análisis de escalabilidad (para adaptar la evolución del sistema a las disponibi - lidades presupuestarias y las demandas dinámicas del mercado). - Análisis LCC basado en el análisis de riesgos (RLLCA). • Guía básica (Anexo III) para la planificación óptima de la función mantenimiento, en la fase de diseño, en base al análisis de riesgo. Capítulo IV: Proceso de decisión y plataforma científico-técnica para el control y la gestión dinámica de la O&M. • Plan director para la definición y diseño de la plataforma científico-técnica del siste - ma de información. • Sistema de información para mejorar, de forma estructurada y base científica, el grado de competencia, en la fase de operación, de la STM+C seleccionada mediante la gestión de su configuración o, su reestructuración/rediseño (“nueva configuración adaptada”). 26 Tesis Doctoral • Guía básica del equipo de gestión. Descripción de Funciones y responsabilidades para la implementación del sistema (Anexo II). • Proceso de decisión y plataforma científico-técnica para el control y la gestión dinámica de la O&M. • Se proporcionan las directrices (no un análisis completo) para desarrollar una herra - mienta que brinde una información organizada del funcionamiento y ofrezca la opor - tunidad de controlar los efectos sobre las actuaciones realizadas para facilitar el control y la gestión dinámica del ciclo de vida del sistema. • Integración de la función mantenimiento con las funciones principales de negocio con objeto de obtener “óptimos globales dinámicos” a nivel organizativo. Capítulo V: Aplicaciones. 5.1. Caso 1: Proyecto de autopista de nuevo trazado en régimen de explotación indirecta. Diseño, configuración y selección de la STM+C del “subsistema firme y pavimentación”. • Comparación y discusión del resultado del proceso de selección de la mejor alternativa con el resultado cuando se consideran las garantías de desempeño (garantías de performance) en el modelo. • Evaluación de las alternativas desde el punto de vista de su sostenibilidad. Dado que una carretera es una infraestructura para la sociedad (”infraestructura social”), en el análisis económico se considera clave tener en cuenta el coste de la disponibilidad del uso que tenga en cuenta el tiempo que se tarda en hacer reparaciones y mantener una instalación (downtime planificado). Se parte de la hipótesis de que es un coste importante para todos los usuarios de la vía: coste social de indisponibilidad o de no disponibilidad. • Incorporación de las compensaciones como dato en el proceso de decisión a través del factor de “sostenibilidad social”. • Introducción del concepto de “coste social de no disponibildad” para referirse al coste asociado al downtime planificado en este tipo de infraestructuras. • Demostración de que en los sistemas técnicos de producción continua e intensi - vos en capital, las “garantías de desempeño” (y sus ecuaciones de compensación) tie - nen una influencia importante sobre la componente de coste total de cada alternativa. Se proponen como elemento clave que debe ser tenido en cuenta en el proceso de selección de la mejor alternativa. • Se plantea la traducción económica del downtime como coste social de indispo - nibilidad a través del principio de “alquiler de carril ( l ane rental)”. • Se demuestra que la compensación del downtime (penalización) tiene un peso importante sobre el coste total de cada alternativa. Se propone como una buena forma de cuantificar el desempeño, la sostenibilidad social y económica y la efectividad total de una alternativa. Este principio se utiliza para: minimizar el impacto sobre el usuario de la vía de la solución adoptada; transferir los costes diferidos al contratista (compensación negativa); obligar al contratista a valorar, a la hora del diseño de la solución, la tasa de compensación entre cerrar o alquilar un carril. El objetivo es generar un doble efecto en el proceso de decisión en la fase de adquisición: un incentivo financiero en el contratista para minimizar el tiempo en que un carril no está en funcionamiento y una reducción del perjuicio sobre el usuario. • El LCCA para la evaluación de las alternativas se realiza desde el punto de vista de su” sostenibilidad social” en base a lo que se ha denominado” coste social de no disponibilidad”. 27 Antonio Luis Álamo Trujillo • Se demuestra que la alternativa de menor CAPEX no es la de menor LCC total. • Se plantea el efecto de las bonificaciones y penalizaciones sobre el intervalo de LCC mínimo vs. proceso de decisión • Se demuestra que un cambio en el proceso de decisión no sólo implica un cambio en el resultado final; también implica un cambio en la naturaleza de los datos requeridos y en su nivel de precisión . (Goldratt, E.M, 1990) • Se pone en valor los beneficios de un proceso de decisión bien construido, completo y riguroso para apoyar los procesos de diseño y selección de alternativas en la fase de adquisición. 5.2. Caso 2: Contrato de Mantenimiento y Otorgamiento de Garantías de “Proyecto para suministro, ejecución y explotación de un parque eólico”. Proceso de decisión para la mejora de la eficiencia del diseño y la selección de la STM+C. • Se plantea y desarrolla un proceso de tres etapas para investigar, comparar y diseñar Soluciones Técnicas y de O&M mediante “anidamiento de óptimos”. • Formulación de las garantías y las ecuaciones de compensación negativa. • Matriz de decisión semicuantitativa para orientar la estrategia de O&M y los aspec - tos claves en la negociación del contrato. 5.3. Caso 3: Proyecto de infraestructura para la ejecución de una pista de aterrizaje y dique de abrigo. Proceso de decisión multietapa para el diseño óptimo y selección de la STM+C del “subsistema central hormigonera”. • Proceso de decisión multietapa. La metodología está basada sobre la evolución gradual de los detalles del diseño y la componente de coste total, mediante un proceso de refinamiento multietapa, en términos funcionales, de la componente de coste total y el desempeño. • “Análisis técnico relativo”de las alternativas, para apoyar, de forma informada, el proceso de diseño y selección del subsistema en base al desempeño y los trade-off CAPEX vs. OPEX. La evolución de las etapas del proceso de decisión establece un “proceso dinámico de búsqueda” de la solución que obliga a una “calibración dinámica” de las diferentes alternativas para dar una respuesta eficiente en cada momento. • Ratificación de que en sistemas técnicos de producción continua e intensivos en capital, las garantías de desempeño (y sus ecuaciones de compensación) tienen una influencia importante sobre la componente de coste total de cada alternativa. • Se plantea la evaluación de las alternativas introduciendo las compensaciones (positivas y negativas) en el proceso de decisión. Se establecen diferentes penalizaciones según la criticidad del downtime/fase proyecto. Se utilizan las ecuaciones de compensación para poner en valor, a través de las consecuencias (efectos económicos diferidos) , el modelo propuesto de toma de decisio - nes basado en el riesgo. Obligan a valorar, a la hora del diseño y configuración de la solución, la tasa de compensación. • Cuantificación de los “Costes diferidos de producción” sobre la base de la indisponibilidad de funcionamiento del subsistema: Ecuaciones de compensación negativa (penalizaciones downtime). • Se pone en valor, para la configuración del diseño de la alternativa, el efecto del mantenimiento sobre producción a través de la cuantificación económica (conse - cuencias) del downtime planificado y no planificado (RDC). • En el LCCA se considera el coste de la indisponibilidad. Se parte de la hipótesis de que es un coste importante para todas las alternativas. 28 Tesis Doctoral Dado la naturaleza del proyecto, la función mantenimiento necesita optimizar los niveles de prevención aplicables con objeto de optimizar la capacidad de producción disponible (mucho más crítica en la fase 2). La atención se centra en la minimización del downtime (factor de coste más significativo) y la maximización de la “disponibi - bilidad técnica” debido a su influencia positiva y directa sobre el proyecto. • Análisis de las estructuras del CAPEX y OPEX a través de diagramas de árbol. • Se considera la planificación coordinada del mantenimiento y su soporte logís - tico en la fase conceptual (preliminar) del diseño. Dado que el problema de minimización del downtime es complejo, pues depende de muchos factores (velocidad de diagnóstico, cadena de suministro de repuestos, capacidad, preparación y experiencia del equipo de mantenimiento, condiciones ambientales, otros), el objetivo es mantener un nivel óptimo de fiabilidad intrínseca con la finalidad de reducir la relación de fallo. • Se demuestra como opciones encaminadas a mejorar el downtime y el comportamiento al fallo afectan al RDC y al CAPEX en el LCCA de cada alternativa. • Se confirma que las decisiones de inversión en base al precio de compra (CAPEX) son erróneas. • Se muestra que los Costes de Sostenimiento/Propiedad de un activo/sistema tienen un peso mayor que el precio de compra/adquisición. • Se demuestra que la “bonificación (compensación positiva)” actúa reduciendo (restando) la componente de OPEX y desplazando hacia abajo su curva y la del coste total. • Se confirman las dos hipótesis que surgieron en el Caso 1 asociadas a las siguientes situaciones : 1. La influencia de la compensación positiva en el trade-off LCC vs. proceso de decisión: Coste Total ( € ) = [ CAPEX + OPEX) ] – (compensación positiva). 2. El efecto sobre el OPEX y la curva de coste total al introducir conjuntamente compensaciones positiva y negativa a la hora de determinar el intervalo de LCC mínimo. • Se pone en valor, para la configuración del diseño de la alternativa, una política de la función mantenimiento basada en la prevención frente a la intervención. Se demuestra que el Mantenimiento es importante en la producción. La aplicación de técnicas y métodos correctos de mantenimiento lleva a menores costes y otras mejoras de interés. • Se pone en valor que una estrategia orientada hacia la potenciación de los inductores de ingresos genera un efecto inducido mayor sobre la reducción de los conductores de costes. Igualmente, se muestra la importancia de la función manteni - miento como función de negocio. • Se muestra que un cambio en el proceso de decisión no sólo implica un cambio en el resultado final; también implica un cambio en la naturaleza de los datos requeridos y en su nivel de precisión .(Goldratt,E.M,1990) • Se demuestra que un refinamiento de los datos en el proceso multietapa de deci - sión mejora el proceso deductivo utilizado para el diseño, configuración y selección de la STM+C. 29 Antonio Luis Álamo Trujillo 6. PUBLICACIONES RELACIONADAS CON LA TESIS. Como resultado del proceso de investigación, se han producido los siguientes artículos, y conferencias que son presentados en el Anexo VI. Congresos Nacionales e internacionales. - Título: Sistema avanzado para la planificación del mantenimiento con un enfoque estraté - gico e integrador de aplicación a entornos industriales. Autores: A.L. Álamo, B. Galván, M. Méndez, G. Winter. Congreso: XIII Congreso de Confiabilidad. Zaragoza, España. Noviembre, 2011. - Título: Proposition d'Aide au Choix avec des AEMO. Autores: M. Méndez, A.L. Álamo, M. Frutos, D. Greiner, B. Galván, G. Winter. Congreso: ROADEF 2013 (Société Française de Recherche Opérationnelle et d'Aide à la Décision). Troyes, France. Febrary, 2011. - Título: Problemática gamma de Ordenación con Algoritmos Evolutivos MultiObjetivo y Programación Compromiso. Autores: M. Méndez, B. Galván, M. Frutos, A.L. Álamo. Congreso: IX Congreso Español de Metaheurísticas, Algoritmos Evolutivos y Bioinspira – dos (MAEB2013). Madrid, España. Septiembre, 2013. Revistas científicas internacionales (en revisión). - Reliability Engineering & System Safety (Elsevier Editorial). Título: Influence of the performance guarantees on the best alternative selection process in the acquisition phase in DBM contracts. Autores: A.L. Álamo, M. Méndez, B. Galván. - Engineering Optimization (Taylor & Francis). Título: A compromise solution with multi-objective evolutionary algorithms under partial user preferences. Autores: M. Méndez, A.L. Álamo, B. Galván, D. Greiner. 30 CAPÍTULO I REVISIÓN DEL ESTADO DEL MANTENIMIENTO INDUSTRIAL. Antonio Luis Álamo Trujillo (A2) Técnicas de mantenimiento. En esta área existe una profusión de artículos publicados, observándose que los relacionados con la mantecnología se distribuyen de forma más uniforme a lo largo del tiempo, mientras que los relacionados con técnicas de organización del mantenimiento comienzan a aparecer entorno al 2000. En el subárea de PM ( Mantenimiento Preventivo ) existe un amplio número de trabajos en los que se utilizan diferentes modelos matemáticos (Bayesiano, Markov, estocásti - cos, entre otros) y simulación (Monte Carlo, algoritmos genéticos, otros) para optimi - zar las planes de preventivo para diferentes tipos de sistemas y en situaciones de producción y operación diferentes. El número de artículos publicados en el subárea del CBM ( Mantenimiento Basado en la Condición ) no es tan amplio, observándose que son más recientes. Se introduce diferente modelización matemática para la optimización de las políticas de inspección/reemplazamiento. Sin embargo, llama la atención que siendo estas dos subáreas en las que existe el mayor número de artículos, no existen muchas aplicaciones publicadas. Los artículos relacionados con las técnicas cualitativas/organizativas (TPM, RCM, CMMS) se centran en los aspectos teóricos para su implementación o en la descripción de algunas experiencias prácticas. Otra serie de artículos presentan nuevas técnicas (ECM, SMM, RBM) que emergen de las deficiencias observadas en la aplicación del RCM y TPM y la evolución del mantenimiento para adaptarse a las nuevas condiciones de operación. Se centran en un enfoque estratégico y multidisciplinar “semicuantitativo”del mantenimiento e implican modelos matemáticos que integran aspectos técnicos, comerciales y operativos. Tabla 3. Clasificación de artículos por subáreas “A2: Técnicas de mantenimiento”. (Garg, A. et al., 2006). Área 2: Técnicas. Subáreas Otros 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 /2006 Total subárea (A2.1) PM Mtto. Preventivo - - - 1 1 1 2 5 4 4 3 21 (A2.2) CBM. Mtto. Basado en la Condición. - - - - - 2 - 1 - 2 1 6 (A2.3) TPM. Mtto. Productivo Total. - - - - - 1 2 7 - - 1 11 (A2.4)CMMS Sistema Computerizado de Gestión del Mtto. - - 2 1 1 1 - 1 1 - - 7 (A2.5) RCM Mtto. Centrado en la Fiabilidad. - - - - 1 - 1 1 2 - - 5 (A2.6) Mtto.Predic tivo. - - - - - 1 - - 1 - - 2 (A2.7)Subcontra – tación. - - - 1 - 1 - - - - 1 3 (A2.8) ECM Mtto. Centrado en la Efectividad. - - - - - - - - - 1 - 1 (A2.9) SMM Gestión Estratégica del Mtto. - - - - - - - - - 1 - 1 (A2.10) RBM Mtto. Basado en el Riesgo. - - - - - - - 1 - - 1 Total por año 0 0 2 3 4 6 5 15 9 8 6 58 38 Tesis Doctoral (A3) Programación del mantenimiento. La programación del mantenimiento es una actividad compleja debido, fundamen - talmente, a la naturaleza estocástica y dinámica de los trabajos de mantenimiento y la interrelación con producción (figura 14): Figura 14: Interrelación mantenimiento-producción. Base para la programación del mantenimiento. La dimensión del problema es amplia, dado que implica: - Fijar la secuencia en la cual las órdenes de trabajo emitidas serán realizadas. - Asignar el personal para ejecutar los trabajos. - Establecer el momento en que las órdenes de trabajo han de ser iniciadas (tempo – rización). A la hora de programar, a su vez, ha de tenerse en cuenta los siguientes factores: - La prioridad de los trabajos. Definición de criterios (trade off y objetivos). - La disponibilidad de materiales: repuestos, herramientas, etc. - La disponibilidad del personal: especializado y no especializado, subcontratación. - Las “ventanas de tiempo”y condiciones establecidas por producción para ejecutar los trabajos. Una buena programación favorece la fiabilidad y disponibilidad deseada de los equipos y el uso económico de los recursos. A diferencia de la programación de la producción, la programación del mantenimiento puede quedar desfasada tan pronto surja una orden de trabajo urgente. Esto hace de la programación del mantenimiento un campo estimulante con méritos propios para constituirse en un área separada de investigación. El problema de la planificación del mantenimiento es mencionado en la mayoría de los libros de gestión del mantenimiento. Sin embargo, el análisis se realiza sobre dos ejes básicos: 39 Antonio Luis Álamo Trujillo 1.- Un listado de todos los datos que resultan indispensables para una buena planificación. 2.- Describir el flujo de información, a nivel organizacional, que debe acompañar a una orden de trabajo de mantenimiento desde que se solicita hasta que se ejecuta. En la tabla 4 se recogen los resultados de la evolución en el tiempo y la clasifica - ción de artículos para esta área: Tabla 4. Clasificación de artículos por subáreas “A3: Programación del mantenimiento”. (Garg, A. et al., 2006). Área 3: Programc. Subáreas Otros 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 /2006 Total subárea (A3.1) Técnicas: 5 (A3.1.1)CBM - - - - - - - - - 1 1 (A3.1.2)Predictivo - - - - - - - - 1 - - (A3.1.3) Preventi – vo. - - - - - - 1 1 - - - (A3.2) Wear out components. - - - - - - - - 1 - - 1 (A3.3)Actividades modificación del ratio de repara - ción. - - - - - - - 1 - - - 1 (A3.4) Combina - ción Producción y Mtto. - - - - - - 1 - - - - 1 (A3.5) Personal. - - - - - 1 - - - - - 1 Total por año 0 0 0 0 1 2 2 2 1 1 9 Determinados aspectos hacen el problema de programación del mantenimiento más complejo que una programación de la producción. Destacan: - La dimensión del problema (número de trabajos en la programación semanal y número de trabajadores de mantenimiento). Por ejemplo, un programa semanal tipo para una compañía de mediana dimensión puede llevar asociado varios cientos de trabajos y varias decenas de trabajadores. Este aspecto está vinculado con el problema complejo del backlog. - El carácter dinámico y estocástico del problema, debido a la incertidumbre asociada a los tiempos de ejecución de los trabajos y el carácter inesperado de las averías. No es lo mismo localizar una avería en una máquina y arreglarla que realizar la siguiente operación dentro de un proceso de producción perfectamente definido. - Los criterios de rendimiento/funcionamiento considerados para la programación. A menudo, estos criterios, al no estar consensuados, son confusos y suelen entrar en conflicto con producción. - El sistema de priorización de los trabajos (importantes, críticos y poco urgentes). El número de trabajos urgentes en los cuales el programa establecido ha de ser cambiado es mayor en mantenimiento (averías aleatorias) que en producción (órdenes urgentes). - La disponibilidad de los equipos para actuaciones de mantenimiento (subordinada a las condiciones establecidas por producción). La mayoría de las actuaciones de mante - nimiento han de realizarse cuando los equipos están en condición de parada. A veces, las condiciones impuestas por producción son demasiada estrictas para permitir una programación razonable del mantenimiento. - La información soporte de la decisión (disponibilidad de repuestos, especificacio – nes, estado de las órdenes de trabajo, etc.). Lo anteriormente señalado dificulta la posibilidad de programar de forma eficiente sin la ayuda de herramientas de apoyo a la toma de decisiones. Otra complicación 40 Tesis Doctoral añadida son los aspectos dinámico y estocástico del problema. Ello obliga a que el método de programación, para que sea eficaz, ha de ser flexible e interactivo. Los aspectos referenciados dificultan la posibilidad de brindar una solución “ópti - ma”, o al menos “aceptable para producción”, al problema de la programación. Existe la necesidad de desarrollar “técnicas adaptadas“que ayuden a estructurar y soportar la toma de decisiones en la programación del mantenimiento. Son pocos los artículos que se centran en el problema de la programación. En la tabla 5 se recogen las conclusiones principales del trabajo de Pintelon, L. (1990): Tabla 5: Programación del mantenimiento. Principales conclusiones del trabajo de Pintelon, L. (1990). Característica Literatura (Bibliografía, artículos,…) 1.- Por área temática. Desarrollo de un sistema de ayuda a priorizar los trabajos de mantenimiento. Dhavale,D.G. y Otterson, G.L.(1980), Mann,L.(1983a), Wilkilson, J.J. y Lowe,J.J. (1971), French,S.(1982). Programación en un entorno CBM. Dieulle et al.(2003) , Grall et al.(2002) y Tsang et al.(2006). Programación del PM. Gopalakrishnan et al.(2001) y Greenwood and Gupta(2000). Estudios de casos donde se establecen algunas reglas para la programación en entornos dinámicos. Enscore, E.E. y Burns D.L. (1983), Worral, B.M. y Mert,B.(1980). Integración de la programación del mtto. y MRP. Ozatalay,S. (1983). Programación combinada producción – mantenimiento. Sloan and Shanthikumar(2000) Programación del mantenimiento a través del análisis de redes. Mann,L. y Bostock, H.H. ,(1983b). Válido para proble - mas de reducida dimensión con pocos trabajos de mtto. Formulación matemática del problema de la programa ción del mantenimiento (programación lineal o entera). Wagner,H.M., Giglio,R.J. y Glaser,R.G., (1964). Interesante para la planificación de proyectos con trabajos con subtareas. Uso de la Inteligencia Artificial (I.A.) en la programación del mantenimiento. Grant,T.J.,1986. Procedimiento para equilibrar las cargas de trabajo de los equipos de mantenimiento Zaloom, V.A.,1982. Establece un procedimiento automatizado para definir las fronteras de las áreas de trabajo para las operaciones de mantenimiento de las instalaciones de las Fuerzas Aéreas para asignar áreas geográficas a los equipos equilibrando las cargas de trabajo. Programación del personal de mantenimiento a través de modelos de programación estocásticos. Duffuaa and Al – Sultan(1999) 2.- Sistemas para priorizar las tareas de mantenimiento. Fuente Característica del sistema de prioridad Práctica (sector industrial): Lacroix, P. y Poot,D.(1986).Fábrica de cervezas(Tesis doctoral) Desarrolla una fórmula compleja que combina una parte estática, en primer lugar, sobre la base de los tiempos “permitidos”; y otra dinámica, función de los tiempos de espera. El método utilizado es de ensayo y error. Hellewaut,D. y Verhelst,H. (1987).Fábrica de bebidas(Tesis doctoral) Solamente prioriza los trabajos de P.M. cíclicos. Se basa en los tiempos de intervención entre mantenimiento. De Quidt y Rousere,F.(1990).Industria de Procesos Químicos.(Tesis doctoral) La parte estática se establece en función del nivel de criticidad de la máquina. La parte dinámica en función del aumento lineal del tiempo. El total debe ser menor o igual al límite más alto. Bauters,W. y Bevers,B.(1990). Industria de Procesos Químicos.(Tesis doctoral) La parte estática se establece en función del nivel de criticidad de la máquina. Mabini,M.C.(1988).Programación del mantenimiento para una universidad. (Tesis doctoral) Peso medio de la urgencia de las tareas (estático), localización del trabajo (estático) y tiempo de espera (dinámico). Literatura (Bibliografía, artículos,…) Característica del sistema de prioridad Wilkinson,J.L. y Lowe,J.J. A Computerized Information System that Works. Plant Engineering,Vol.25, May 13,1977, pp 68-100 La prioridad estática se establece como producto del tipo de equipo y las clases de tareas. Mann, L. y Bostock, H.H. Short Range Maintenance Planning/Scheduding Using Network Analysis, Hydrocarbon Processing, Vol. 63,marzo 1983 b, pp 97101. La prioridad estática se establece en función primero de los tiempos “permitidos”. 41 Antonio Luis Álamo Trujillo Worral,B.M. y Mert,B.. Application of Dynamic Scheduding Rules in Maintenance Planning and Scheduding, International Journal of Production Research, Vol. 18, 1980, pp 55-71. Establece un conjunto de reglas estáticas, comparables con las de Mann. Enscore, E.E. y Burns, D.L. Dynamic Scheduling of a Preventive Maintenance Programme, International Journal of Production Research, Vol. 21,1983, pp 357368. Prioriza los trabajos preventivos sobre la base de la naturaleza de la tarea, tipo de equipo, y un factor de procedimiento (periodicidad de la tarea). Dhavale,D.G. y Otterson, G.L.. Maintenance by Priority, Industrial Engineering, Vol.12, Feb. 1980, pp 24-27 Sistema de ordenación usando un MCI (índice de criticidad de la máquina), calculado como el peso medio de factores vinculados a producción y mantenimiento. Ozatalay,S.. MRP and Maintenace Scheduling, Apics Conference Proceeding, 1983, pp 475-479. Utiliza el modelo de Dhavale para establecer algunas reglas descriptivas con objeto de integrar la programación del mantenimiento en un entorno MRP. 3.- Algoritmos de programación del mantenimiento.  Técnicas en programación. Modos de abordar la programación Característica Baker (1974) y French (1982). Suministran una buena introducción a la programación en producción. Coffman (1976) Brinda una orientación algo más matemática. Graves(1981) y Lawler (1989), Dan una visión del “estado del arte” en la investigación en programación y suministran una extensa lista de referencias. Lawler y Pinedo( en Dempster (1981)) Describen las actividades de investigación en la programación determinista y estocástica, respectivamente. Lenstra (en O’hEigearhtaigh, (1985)) Suministra una relación bibliográfica, comentada, en programación. Blackstone(1982), Melnyck(1986) y Panwalker (1977). Realizan un estudio de las reglas de programación y expedición (despacho) clasificadas desde diferentes puntos de vista. Garey, (1979) Una sola etapa (paso), idéntico al problema de procesadores en paralelo. Todos los trabajos requieren de un paso simple de procesamiento, el cual puede ser realizado por cualquiera de los procesadores. En el caso del mantenimiento, los procesadores son identificados con trabajadores de las mismas capacidades o el equipo Bradley,1975; Dogramaci,1984; Gupta,1987; Gusfield,1984; Schmidt,1988; Simons,1982. Procesadores no idénticos.  Planificación y programación de itinerarios. Característica Bodin (1983),Geuens (1987) y Lawler (1985). Ofrecen información bien estructurada sobre esta clase de problemas. Garey,1979 Problemas de ruta NPhard (Nondeterministic polyno - mial time). Beasley, 1984; Cook,1978; Desrosiers,1983; Golden,1979; Russell,1978; Steward,1983; Waters,1987. Estudian las necesidades computacionales. Agnihothri, 1987 (estudio compañía de gas);Bertsimas, 1989 (el problema de la dinámica del reparador viajante); Balas,1988 ( El problema del viajante de comercio). Determinación del itinerario óptimo y la programación correspondiente del personal de reparación en campo.  Programación de recursos simultáneos. (Programación simultánea producción-mtto.: programación en paralelo) Característica Dobson (1986) y (1988), Honig (1989) y Johnson (1989) Presentan aproximaciones a la solución.  Otros enfoques. Característica Baskett, 1975; Gross, 1985; Kleinrock, 1976; Lazowska, 1984; Tijms,1986. Aplicación de la Teoría de colas a la solución de pro - blemas de programación del mantenimiento. Dudzinski,1987; Elmaghraby,1980; Pirkul,1987; Martello,1980 y 1988 Método de la mochila. Coffman,1978; Ross,1975; artículo revisado por Cattrysse y Van Wassenhove,1989 y la simulación de Kirkpatrick,1983 Métodos iterados de optimización con base heurística de asignación (greedy heuristic). Dijkstra (1990) Describe un Sistema de Soporte a la Decisión (DSS) para planificar la capacidad del personal de mantenimiento en aeronaves, el cual puede ser adaptado para el sector industrial. 42 Tesis Doctoral (A4) Medidas del desempeño (performance) del mantenimiento. Recibir retroalimentación sobre el funcionamiento es esencial para la gestión de cualquier función del negocio; por tanto, también para la Gestión del Mantenimiento, la cual representa una de las funciones claves para soportar la Gestión de Operaciones dentro del marco de la O&M. Lo que no puede ser medido no puede ser gestionado de modo efectivo. La selección rigurosa de un sistema apropiado de “Indicadores Claves de Funciona - miento” (KPI´s) permite resumir (agregar) en unos pocos “números claves (indicado - res)”una larga cantidad de datos. Estos sistemas suelen ser una de las soluciones al problema planteado. Nuevos artículos relacionados con OR/MS han mostrado un renovado interés en los PI´s atribuyéndole beneficios adicionales más allá del brindado por los convencionales ratios que sólo informaban del funcionamiento pasado. En la práctica, la mayoría de los gestores encargados del mantenimiento sienten la necesidad de disponer de una buena herramienta que permita elaborar informes de funcionamiento que le apoyen en la toma de decisiones como elemento de gran valor añadido. La revisión de la literatura realizada por Garg, A. et al. (2006) identifica: (a) diferentes técnicas de medida del desempeño (performance) : indicadores, núme – ros de referencia, inspección, modelos elaborados como el de Hibi, Luck o el MMT (Herramientas para la gestión del Mantenimiento), etc. Este último modelo se presenta con casos de estudio y se le considera como más proactivo frente a otros enfoques. Enfoques de medida del desempeño (performance) del mantenimiento cubiertos con detalle son, por ejemplo: • la “Medida del desempeño (performance) basada en el valor”. Evalúa el impacto de las actividades de mantenimiento sobre el valor futuro de los activos involucrado. • El enfoque holístico alternativo brindado por el BSC. • la Auditoría de sistema. • El DEA (Análisis de los datos implicados). Este enfoque resulta apropiado para comparar cuantitativamente la eficiencia operativa de diferentes organizaciones. Por su enfoque global y estratégico, la aplicación del BSC para la gestión del performance del mantenimiento es considerada un área potencial de investigación. Por este motivo, se realiza una revisión más detallada de la literatura relacionada. (b) Diferentes modelos/técnicas utilizados para obtener un Sistema de Medida del Performance (PMS): el modelo VMS (Mantenimiento Basado en la Vibración) desarro llado por Al-Najjar y Alsyouf (2004) como parte de la técnica del CBM; el uso de la técnica QFD para obtener nuevos sistema PMS (Kutucuoglu et al., 2001); uso de un MMIS (Arts et al., 1998); uso del TMM (Gestión del Mantenimiento Total); otros. (c) Diferentes trabajos sobre OEE (Overall Equipment/ craft effectiveness). (d) Trabajos donde se analiza la relación desempeño - estrategia de mantenimiento (Swanson, 2001; Pintelon, et al., 2006; Pongpech et al., 2006); mantenimiento – efectos sobre operación (Croker, 1999). (e) Misceláneos. Artículos donde se estudian temas de diferente tipo como: máquinas herramientas (Aronson, 2002);software para el mantenimiento (Bandi et al., 2003); otros. 43 Antonio Luis Álamo Trujillo En la tabla 6 se recogen los resultados de la evolución en el tiempo y la clasi - ficación de artículos para esta área: Tabla 6. Clasificación de artículos por subáreas “A4: Medidas del Desempeño”. (Garg A. et al., 2006). Área 4: Medidas del Performance. Subáreas Otros 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 /2006 Total subárea (A4.1) Técnicas: 11 (A4.1.1)Varios modelos. - - - 1 - 1 - - - - - 2 (A4.1.2)VBM Mtto. Basado en la Vibración. - - - - - - - - - - 1 1 (A4.1.3) BSC Cuadro de Mando Integral. - - - - 1 - - - - 1 - 2 (A4.1.4)QFD Despliegue Funciones de Calidad. - - - - - - - 1 - - - 1 Continuación Tabla 5 Otros 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 /2006 Total subárea (A4.1.5) TMM Gestión del Mtto. Total. - 1 - - - - - - - - - 1 (A4.1.6) MIS Sistema Información Mtto. - - - - 1 - - - - - - 1 (A4.1.7) Auditoría del sistema. - 1 - - - 1 - - - - - 2 (A4.1.8) Índices de Productividad del Mtto (IPM). - - - - - - 1 - - - - 1 (A4.2) OEE Efectividad Total Equipo/Plantilla. - - - - 1 - - 1 - 2 - 4 (A4.3)Relacionados con la estrategia en Mtto. - - - - - - - 1 - - 2 3 (A4.4)Efectos del fallo sobre la efecvidad - - - - - 1 - - - - - 1 (A4.5) Misceláneos 1 1 1 1 4 Total por año 0 2 1 2 3 3 1 3 1 4 3 23 En la tabla 7 se resume la bibliografía y las conclusiones principales del trabajo de Pintelon, L. (1990): Tabla 7: Resumen bibliografía (Pintelon, L., 1990). TIPO DE SISTEMA PI REFERENCIAS Aspectos específicos de los PI´s -Armitage (1968) y Schmidt (1988) intentan dar una descripción general de los PI´s en mantenimiento. -Finley (1985), describe cómo utilizar las hojas de cálculo para elaborar los informes. -Monden (1985) y Hibi (capítulo 3, 1977), discuten la visión japonesa de los PI´s en mantenimiento. Checklist e Investigación PI´s - DGS (1987) y Vries Robbé (1984), son ejemplos típicos de los checklist utilizados por los consultores en mantenimiento para analizar rápidamente el funcionamiento de sus clientes. -Buttery (1978) y Nakajima (1982), ilustran el tipo de indicadores encontrados en la investigación macroeco - nómica para sectores industriales específicos. Continúa próxima página... 44 Tesis Doctoral Grupos de PI: - nivel de gestión/frecuencia - aspectos de la gestión mtto. - Cuadro de control elemental - Los PI´s mencionados por los diferentes autores son muy similares, y a menudo, poca información se ofrece sobre cómo deben ser usados, excepto para indicar alguna sugerencia a nivel de gestión (Mann, 1983) o para indicar la frecuencia de los informes (Método Nippon DensonHibi, 1977, sección 3.2).La mayoría de los PI´s son ratios y algunos de ellos relacionan datos de mantenimiento con datos externos tales como el valor de sustitución de equipos. -Niebel(1985) y Newbrough (1967), se encuentran dentro del grupo de autores que intentan agrupar PI´s con objeto de obtener una idea más general del funcionamiento global del departamento de mantenimiento. El grupo de PI´s está constituido por indicadores de coste de mantenimiento, gestión de órdenes de trabajo, personal y funcionamiento de equipo. -Priel (1962) y Noiret (1978), utilizan un enfoque más integrado e intentan construir un cuadro de control elemental con varios grupos de indicadores. PI´s global: - Indicador único - Sistema integrado - Corder (1962) y Hibi (1977), realizan otros intentos de brindar una visión más global del funcionamiento del mantenimiento. Corder, propone evaluar el funcio - namiento global del mantenimiento con un indicador bastante burdo, según la opinión de otros autores, como Pintelon, 1990. Hibi, intenta combinar las medidas de eficiencia en dos indicadores: un PI corto y otro PI largo. La evolución con el tiempo a largo plazo es dibujada gráficamente. La experiencia demuestra que el método de Hibi es demasiado rígido como para poder ser utilizado en la práctica. El motivo es que exige demasiada información detallada para el cálculo de los dos PI´s y cualquier pérdida de datos (lo cual no es infrecuente en la práctica) hace inviable obtener un resultado realista. Representación gráfica: - Gráficos multifactor - Perfil multi-index - Luck (1956), dibuja cuatro gráficos multifactor (planifi cación, carga de trabajo, coste, productividad) los cuales combina dentro de un único gráfico global multifactor . - Newbrough (1967) y Niebel (1985), desarrollan la misma idea. Proponen un perfil multi-index que recoja la evolución de algunos de los más relevantes PI´s.  Revisión de la literatura científica acerca de la utilización del BSC. En las últimas décadas del siglo XX las empresas han abandonado el sistema de competencia de la era industrial para entrar en la nueva era de la información, donde las compañías ya no pueden obtener una ventaja competitiva sostenible únicamente con la aplicación de las nuevas tecnologías a sus bienes físicos, sino que además, requieren nuevas capacidades para ser competitivas (Kaplan y Norton, 1996b). Este cambio de contexto ha provocado el debate sobre la importancia de desarrollar mejores sistemas de medición empresarial que permitan, por un lado, tener una comprensión más dinámica e integral de los negocios; y por otro, acelerar los procesos gerenciales. Para resolver estas situaciones se han desarrollado metodologías y sistemas comple - jos que tratan de integrar y medir los posibles generadores de valor en las empresas enfatizando, de forma especial, el potencial de los activos intangibles y su interacción con el resto de los recursos empresariales. En tal sentido, el Balance Scorecard (Cuadro de Mando IntegralCMI, en español) introduce una combinación de medidas financieras y no financiera que traducen la visión y estrategia de la organización en objetivos e iniciativas cuantificables (Kaplan y Norton, 2000) . Esta herramienta surgió porque los modelos de desempeño tradicionales, que dependían fundamentalmente de las valoraciones de la contabilidad, no explicaban el impacto que tenían los activos intangibles en el rendimiento de la empresa, especialmente en aquellas en las que existía una fuerte intensidad tecnológica. 45 Antonio Luis Álamo Trujillo Este sistema se desmarca de los sistemas tradicionales de planificación, control gerencial y medición de resultados al considerar el alineamiento como una de las claves del éxito en su implementación, tal y como se observa en la evidencia empírica (Kaplan y Norton, 2006). En la trayectoria evolutiva del BSC, como herramienta de dirección y gestión empresarial, se pueden distinguir cuatro etapas o generaciones diferenciadas: (f) Primera etapa: se centra en el desempeño de la empresa (performance), en el sentido de establecer distintos indicadores que permitan medir su alcance. (g) Segunda etapa: trata de incluir la visión estratégica en el conjunto de indicado - res. (h) Tercera etapa: se unifican los objetivos con los indicadores a través de una re - lación causa – efecto y se establecen los mapas estratégicos. (i) Cuarta etapa: se contempla el alineamiento estratégico. Massón Guerra, J. L., et al. , 2006 realizan una revisión histórica de la evolución conceptual y de las aplicaciones del BSC mediante la exploración descriptiva de algunas bases de datos de artículos científicos con los siguientes objetivos: - Realizar una evolución de la calidad de las investigaciones relacionadas con el BSC. - Comprender las implicaciones teóricas y los avances realizados en el tema. - Revisar la evolución teórica y empírica y las tendencias actuales. - Determinar las líneas futuras de aplicación e investigación; particularmente, aquellas que vinculan la estrategia con el desempeño empresarial. Las figuras 15,16 y 17 muestran los resultados de la investigación según:  Campo temático. La figura 15 muestra que el 50% de las publicaciones están centradas en el tema del desempeño (performance), siguiéndole el de Formulación estratégica. Se observa como áreas emergentes los Mapas estratégicos y el Alineamiento. Figura 15: Distribución artículos científicos por Campos Temáticos (Massón Guerra, J. L., et al., 2006). 46 Tesis Doctoral  Áreas de Aplicación. Según esta clasificación, un 53,9% de los trabajos están vinculados a las áreas de Dirección General y Dirección Estratégica (figura 16), lo que revela la predilección en términos de usuarios (Alta dirección): Figura 16: Distribución artículos científicos por Áreas de Aplicación (Massón Guerra, J. L., et al., 2006).  Unidad de Análisis. Según esta clasificación, la mayoría de los trabajos se concentran en empresas (46,2%),Corporaciones (23.1%) y PYMES (3,8%). El resto, (26,9%) indica que el cam - po de aplicación se ha ampliado en los últimos 14 años (figura 17). Figura 17: Distribución artículos científicos por Unidad de Análisis (Massón Guerra, J. L., et al., 2006). 47 Antonio Luis Álamo Trujillo En un mercado de oferta, dado que el precio viene fijado por el mercado, el beneficio se obtendrá restando al precio los costes. En conclusión, en este nuevo escenario, el beneficio aumenta al reducir los costes operativos. Matemáticamente, ambas ecuaciones son la misma; sin embargo, reflejan realidades distintas. Algo parecido ocurre en el mercado con la calidad y los plazos de entrega. Incluso con mayor radicalidad, el no cumplir con determinados niveles exigidos por los clientes, de calidad y plazos de entrega, podría dejar el producto fuera de mercado, incluso con precios sensiblemente más bajos. En este entorno competitivo es donde realmente se toma conciencia de que el Mantenimiento es importante en la producción de bienes y servicios, y que la aplicación de técnicas y métodos correctos de mantenimiento llevará a menores costes, mejores plazos de entrega, niveles de calidad más homogéneos y otras mejoras de interés. La visión tradicional del Mantenimiento como un gasto inevitable está cambiando. Lo confirma el éxito de determinadas corrientes filosóficas en el ámbito del Mantenimiento, como el TPM y RCM, que han servido, como mínimo, para realizar una profunda reflexión sobre el Mantenimiento y su importante papel en la actividad industrial. El primer cambio de mentalidad quizá sea dejar de considerar la función Mantenimiento como un gasto inevitable, algo que hay que sufrir, y contemplarlo como una inversión rentable que contribuye a aumentar los niveles de productividad y competitividad. Por esto es importante prestar la adecuada atención a la Formación del personal de Mantenimiento, a la tecnología y herramientas utilizadas en el departa - mento, así como también a las técnicas y métodos aplicados para su control y gestión. 2.1.-2.2.1. Costes asociados al Mantenimiento. Clasificación. Los costes de mantenimiento tienen nuevos componentes que aparecen de forma progresivamente dominante en la estructura de gestión (figura 19): Figura 19: Los costes del mantenimiento (Adaptado de Sisteplant). Los costes de Mantenimiento se pueden clasificar, básicamente, en dos categorías: 54 Tesis Doctoral 1ª) Costes directos (“costes visibles”). Son aquellos que son generados directa - mente por la función; es decir: materiales de repuesto, mano de obra, formación, herramientas, energía, consumibles, subcontratación, entre otros. Son los que se suelen considerar como base a la hora de realizar el presupuesto. 2ª) Costes indirectos o de “no mantenimiento” (“costes invisibles” u ocultos). Estos costes suelen ser mayores que los directos y muchas veces no son considera – dos, al menos en su justa medida. Algunos autores (Amstrong, 1987) lo han dado en llamar el iceberg del Mantenimiento (figura 20) ya que normalmente es más grande la parte sumergida (la no visible), y de más difícil cuantificación, que la emergida (la visible). Los costes indirectos se pueden dividir, a su vez, en:  Costes inducidos. Dentro de este tipo de costes destacan: (a) Los vinculados con el deterioro acelerado de los equipos de producción: .Desgaste acelerado por pobre mantenimiento = deterioro prematuro = aumento del LCC (Coste del ciclo de vida). .Exceso de paradas: bajo uptime, alto downtime (planificado y no planificado). .Exceso de repuestos en inventario. .Equipos redundantes innecesarios. .Consumo desproporcionado de energía: sobrecoste energético por pérdida de eficien - cia de la instalación (nuevos arranques tras una avería o parada, etc.). .Niveles de emisiones elevadas (ruidos, humos, gases). .Niveles de seguridad bajo; otros. (b) Los que afectan a la producción: .Repeticiones debidas a una deficiente calibración, ajuste de los equipos, etc. .Exceso de desechos y pérdidas de material en curso. .Retrasos en los envíos. . Baja productividad por: averías, reducción de velocidad, reducción del rendimiento de las máquinas, etc. .Horas extras por ineficiencias; otros. (c) Los relacionados con la calidad del producto: .Reducción de los niveles de calidad y fiabilidad. .Ejecución de garantías por clientes insatisfechos. .Aumento del nivel de inventario. .Reducción de márgenes; otros. .Gastos financieros debidos a retrasos en la entrega, etc. (d) Los relacionados con la seguridad: aumento de los niveles de siniestralidad y accidentes = aumento de las bajas laborales + primas de seguro. (e) Los que afectan al medioambiente: aumento nivel de emisiones (ruidos, hu - mos, gases, vertidos) = aumento penalizaciones administrativas + medidas correctoras.  Costes de oportunidad. Destacan dos tipos básicos: (a)Lucro cesante. Este es un componente especialmente importante para aquellas empresas de proceso continuo que trabajan al límite de capacidad. Se entiende como tal, el coste por los beneficios no obtenidos consecuencia de una menor producción, y por tanto, de una menor venta. (b)Pérdida de imagen. Son los vinculados con las pérdidas de calidad, retraso en las entregas comprometidas, etc. El objetivo de cualquier estrategia de Mantenimiento debería estar encaminado a reducir al mínimo el conjunto de costes indirectos, donde estaría especialmente centrado el “Beneficio derivado del Mantenimiento”. Lógicamente, el planteamiento es distinto según la empresa de la que se trate y del sector de actividad en la que se encuentre. El planteamiento es válido para la mayoría de 55 Antonio Luis Álamo Trujillo las industrias de proceso continuo, las cuales trabajan normalmente al límite de su capacidad. Son industrias intensivas en capital con fuertes inversiones que rentabilizan cuando la productividad es muy alta. Por tanto, el punto muerto de rentabilidad suele estar cercano al de producción, por lo que un pequeño aumento en el nivel de producción suele revertir en aumentos significativos del beneficio (una vez que los costes fijos de producción han sido cubiertos). Figura 20: Iceberg de costes en mantenimiento. Investigaciones recientes han mostrado tres conclusiones interesantes: (a) Los costes de mantenimiento directo solamente representan aproximada - mente la mitad de la influencia económica real del mantenimiento en empresas indus - triales. (b) En compañías industriales expuestas a mercados dinámicos y turbulentos la capacidad de generar ingresos es más sensible a los esfuerzos destinados al manteni - miento y a garantizar los niveles de disponibilidad que a los propios costes de produ - cción. (c) La progresiva automatización de los procesos de fabricación industrial está aumentando la intensidad de la inversión en capital inmovilizado. Ello demanda una mayor efectividad del mantenimiento y mayores niveles de disponibilidad, tal y como se muestra en la figura 21: Figura 21: Relación Intensidad de capital & demanda de mantenimiento. (Hans Ahlmann, 2002) 56 Tesis Doctoral Algunos trabajos de investigación desarrollados dentro del marco del Swedish Center for Maintenance Engineering and Management (UTC) han demostrado la rela - ción entre los costes directos e indirectos en mantenimiento y la pérdida de ingresos generada por la insuficiencia en el mantenimiento y la disponibilidad de los activos durante variaciones en las condiciones de mercado (figura 22). Los estudios analizan hasta 16 sectores (químico, industria del papel, ingeniería, minería, industria del medi - camento). También demostraron que las pérdidas de ingresos relacionadas con el man - tenimiento y la disponibilidad eran sensibles a las características del mercado (estable o turbulento) y la situación de la demanda (ciclo económico: alta demanda (boom) o baja demanda (crisis/recesión)). Figura 22: Mantenimiento y ciclo económico. (Hans Ahlmann, 2002) Estos nuevos descubrimientos ponen de relieve la importancia creciente que va adquiriendo la función mantenimiento al compás de los nuevos contextos industriales inducidos por las dinámicas del mercado. 2.1.-2.3. La Gestión del Mantenimiento en un entorno competitivo. Principios básicos. En el mantenimiento de activos físicos existe una acusada tendencia a poner el acento sobre dos puntos básicos: - Los aspectos técnicos que atañen directamente a los responsables de los servicios especializados. - Los gastos en los que se incurren para el desempeño de esta función. Sin embargo, es menos frecuente encontrar referencias que permitan relacionar el producto de las acciones de mantenimiento con la rentabilidad de los activos físicos a los que se aplican las técnicas y los recursos (“ROI_M: Retorno de la inversión aso - ciado a las acciones y recursos destinados a mantenimiento). Los términos y el enfoque utilizados en el ámbito de la gerencia suelen caracteri - zarse por tener una fuerte connotación económica que dista del enfoque técnico y vocabulario específico utilizado por los técnicos especialistas en mantenimiento. Esta distancia entre los diferentes modos de expresión hace que, en muchas ocasiones, no se perciban con suficiente nitidez las relaciones que justifican la rentabilidad económica del mantenimiento. El salto cualitativo que debe perseguir la función mantenimiento con objeto de dar respuesta a las exigencias continuas establecidas por las diferentes dinámicas del mercado, es su evolución del actual enfoque basado en la intervención a uno nuevo centrado en la prevención y el aseguramiento del estado. 57 Antonio Luis Álamo Trujillo 2.1.-2.3.1. El binomio del mantenimiento. El mantenimiento como función gerencial y técnica. Considerando el mantenimiento como el conjunto de acciones necesarias para sostener la funcionalidad del capital inmovilizado en los activos físicos, los cuales constituyen la infraestructura de la función productiva de la empresa, se puede concretar que los dos aspectos básicos del mantenimiento son: la prevención de fallos y la reparación rápida de averías cuando las técnicas de prevención no han conseguido su propósito. En consecuencia, las actividades esenciales asociadas a la función mantenimiento vendrán representadas por aquellas destinadas a conservar el estado operativo de las instalaciones y restablecer dicho estado cuando alguna circunstancia imprevista ocasione su degradación, aplicando para ello, las técnicas más eficientes en cada situación concreta. Para soportar la función mantenimiento se incorporan a la estructura organizativa servicios especializados en diferentes técnicas de mantenimiento, entre las que residen destrezas específicas. Conviene matizar que mediante una adecuada tipificación de tareas, es posible distinguir las actividades específicas de mantenimiento de aquellas otras que surgen con motivo de nuevas inversiones, reformas de instalaciones y otras actividades conceptualmente diferentes de la función específica de mantenimiento; ello permite una asignación correcta de los costes asociados a la propia función mantenimiento y conocer cómo se está invirtiendo el esfuerzo del equipo humano de mantenimiento. En un entorno competitivo, las tareas de mantenimiento no tienen, ni deben ser, exclusivas de los servicios de mantenimiento. La eficaz dirección de las actividades de mantenimiento debe concretarse en resultados tangibles que aporten valor añadido a la función productiva, proceso en el cual también se encuentran implicados el resto de servicios técnicos (operación, ingeniería, control de calidad, seguridad, compras). Cuando los objetivos de la unidad productiva están orientados hacia la optimización del proceso, el mantenimiento es cosa de todos los agentes. Se tratarán algunas particularidades relacionadas con los aspectos gerenciales del mantenimiento y su rentabilidad (figura 23) dentro de un marco de referencia al que están asociados la gestión, la función técnica de mantenimiento, la competitividad de la empresa y el entorno (económico, social, cultural y ambiental). Uno de los retos actuales es conseguir un vocabulario y unas prácticas de gestión comunes a todos los niveles que haga converger las prioridades de la Alta gerencia (centradas en la rentabilidad de la empresa) con los quehaceres técnicos (centrados en las tareas de mantenimiento). Figura 23: El bucle de la gestión del mantenimiento . 58 Tesis Doctoral Las condiciones del entorno y la competitividad son variables exógenas. La gestión y las acciones de mantenimiento representan el campo donde hay que actuar con eficacia y eficiencia con el fin de mejorar la rentabilidad del capital inmovilizado. (A) Eficacia del mantenimiento. Gestión de la disponibilidad. La disponibilidad y la fiabilidad constituyen los dos índices básicos que permiten medir la eficacia del mantenimiento. Las dos causas principales que perturban la disponibilidad son: - Las averías en los equipos esenciales (críticos) de las instalaciones que obligan a paradas forzosas (downtime no programado) y, - las paradas programadas para realizar actividades de mantenimiento preven - tivo (downtime programado). Las averías en los equipos, además de la ineficiencia que suponen para el capital invertido, conllevan un importante consumo de recursos económicos para su reparación. De aquí que la reducción del número de fallos sea una de las primeras reglas en la gestión del mantenimiento, hasta el punto de constituir el concepto de mantenimiento preventivo y de justificar la presencia de los servicios de mantenimiento en la estructura organizativa responsable de la explotación de las instalaciones. Señalar la importancia de evitar fallos para mejorar la eficacia del mantenimiento (condición previa para conseguir la eficiencia). El concepto de mantenimiento preventivo se ha visto enriquecido con la aparición de las modernas técnicas de mantenimiento predictivo y proactivo y el desarrollo de técnicas como la inteligencia artificial, los Sistemas Expertos, etc. La segunda causa de indisponibilidad son las paradas programadas derivadas de la necesidad de llevar a cabo una “revisión general”, el programa de preventivo, etc. Establecer el momento óptimo del ciclo de vida operativa para realizar una parada para revisión, sustitución, etc., constituye una de las más complejas y controvertidas decisiones de los directores de mantenimiento. Las técnicas de mantenimiento predic - tivo, los Sistemas Expertos, el LLC, los CMMS, etc. representan valiosos aliados para los responsables de la gestión del mantenimiento en el proceso de toma de decisiones. Además del periodo de inactividad del capital invertido, las revisiones generales suponen un gran consumo de recursos, razón por la cual, las decisiones deben estar fundamentadas en criterios de eficacia y eficiencia con objeto de poder identificar con precisión los gastos incurridos, el lucro cesante y las partidas presupuestarias asociadas. (B) Eficiencia del mantenimiento. Gestión de los gastos y el presupuesto. Los recursos humanos propios (plantilla de los servicios de mantenimiento), los materiales y los servicios exteriores representan las principales partidas de los costes que en todos los ejercicios se trasladan directamente a la cuenta de resultados. Por tanto, la productividad de estos recursos es un factor esencial en la eficiencia del mantenimiento. El índice de rotación de los materiales y de los repuestos, la adecuada formación del personal y la contratación de servicios exteriores eficaces y competitivos, constituyen elementos gerenciales básicos que pesan directamente en el resultado de la gestión. Por lo que respecta al presupuesto anual, y según se desprende de la encuesta realizada por la Asociación Española de Mantenimiento, solamente el 85% de las empresas disponen de un presupuesto anual definido. De ese 85%, son demasiadas las empresas donde los presupuestos son impuestos o forzados hasta el punto de que difícilmente los jefes de mantenimiento se sienten responsables de su cumplimiento. 59 Antonio Luis Álamo Trujillo En el contexto descrito poco puede añadirse en lo que se refiere al proceso de elaboración, aprobación y gestión del presupuesto. Cabe plantearse una pregunta en esta situación ¿Están incluidos en el presupuesto de mantenimiento los gastos fijos y variables de los recursos humanos propios, de forma explícita y clara? Toda gerencia de mantenimiento orientada a los resultados de la unidad productiva debería conocer e incorporar los elementos cuantitativos que permitieran valorar la aportación de la función mantenimiento a los beneficios. Parece que en la situación actual, disponer de estos elementos (que representan la fuente de ingresos y de valor añadido del mantenimiento) está lejos de poder ser valorados de una forma minimamente objetiva. La razón: ¿Cómo se puede conocer el valor añadido del mantenimiento cuando no se conocen los criterios presupuestarios y la cuantía de las partidas que los componen? En este estado de cosas, resulta claro que para mejorar el nivel de competitividad de las empresas hay que actuar sobre algunos comportamientos. Entre ellos: el estableci - miento de una política de mantenimiento corporativa (BSC), la definición de una clara normativa presupuestaria, la utilización de herramientas de gestión adecuadas ,el control de resultados. La única forma de hacer gestión dentro de mantenimiento es trabajar en base a presupuesto. El área de mantenimiento industrial debe realizar o participar en la elaboración de tres tipos de presupuestos: - Presupuesto de las órdenes de trabajo que llegan al departamento para su ejecución. Cada trabajo solicitado demanda medios y recursos, lo cual lleva asociado un costo que debe estar presupuestado. Para poder establecer estos costos es necesario tener bien identificados y actualizados los parámetros asociados a cada tarea de mantenimiento. - Presupuesto de obras nuevas y de grandes paradas. Estos trabajos de mayor envergadura son planificados con suficiente antelación para apoyar la toma de decisiones y acreditar el nivel de compromisos a adquirir. Los presupuestos elaborados deben ser presentados al responsable del área involucrada o a la que se le va a hacer el trabajo, para su aprobación. Luego, pasa a la consideración del área administrativa (asignación del código de imputación) y financiera (para que prevean las asignaciones y establezcan las precauciones necesarias en caso de que la alta dirección apruebe la inversión).En el caso de aprobada la actuación, la organización de los trabajos llevaría asociada la apertura de muchas órdenes de trabajo. - Participación en la elaboración del presupuesto operativo de las áreas de fabricación. Las figuras 24 y 25 muestran el procedimiento que habitualmente se sigue en la elaboración de los presupuestos operativos: 60 Tesis Doctoral Figura 24: Principios para la definición del prepuesto operativo. Figura 25: Participación del Mantenimiento en la definición del presupuesto operativo. Estas acciones, en conjunto, representan la base de lo que se denomina el “mantenimiento económico”. (B1) Nuevas tendencias en la planificación presupuestaria: Rolling Forecast. El entorno de cambio constante en el que operan la mayoría de las empresas ha propiciado la introducción de un modelo de planificación presupuestaria basado en el aumento de la frecuencia con la cual se determina el presupuesto con objeto de adaptarlo a este dinamismo. 61 Antonio Luis Álamo Trujillo El objetivo del “Rolling Forecast”es el de realizar las previsiones presupuestarias más de una vez al año para periodos de tiempo constantes e independientes del año fiscal o natural. Una empresa que realiza un rolling forecast cuatrimestral, revisará el presupuesto a finales de cada trimestre para los próximos cuatro trimestres, independiente de cuando finalice el año fiscal o natural. La integración de este concepto, como instrumento de gestión, permite a las empresas reaccionar con mayor rapidez ante cambios del entorno. Ello alentará a los gerentes a contemplar el proceso de presupuestación como un proceso dinámico y constante. Este nuevo enfoque permitirá que las decisiones en el corto plazo se alineen con la estrategia a largo plazo, ya que siempre se contempla el mismo periodo de tiempo, no obligando, como sucede con el enfoque estático actual, a focalizar los esfuerzos en “ajustar” los recursos presupuestados para que cuadren los resultados a final de año. La frecuencia del proceso de planificación depende del tipo de empresa y del ámbito de negocio en el que se encuadre. Mientras que algunas empresas han adoptado este nuevo concepto, otras realizan una planificación anual y un seguimiento mensual con alguna revisión interanual. Las claves están en garantizar el seguimiento y las revisiones necesarias para realizar los ajustes que sean demandados por los cambios relevantes introducidos. 2.1.-2.3.2. Mantenimiento y competitividad: ¿Qué mantenimiento debe realizarse? El mantenimiento es un conjunto de actividades técnicas y administrativas cuya finalidad es conseguir la máxima disponibilidad y fiabilidad de las instalaciones, teniendo en cuenta la seguridad de las personas, la preservación del medio ambiente y la calidad y continuidad del servicio, al objeto de prolongar la vida útil de los equipos al mínimo coste posible. Las posibilidades de futuro de toda empresa que fundamente su negocio sobre la productividad de activos físicos pasa ineludiblemente por el filtro de la competitividad, y por tanto, del beneficio. La competitividad está haciendo bascular el orden de importancia hacia el aseguramiento del estado, lo cual depende de las decisiones que se tomen durante el periodo de gestión de la inversión y de las que lo controlan durante la operación; es decir, de las acciones que Mantenimiento realice antes y después de la puesta en servicio. Esto justifica la Función Mantenimiento como fuente directa de beneficios más que como coste indirecto que reduce los beneficios finales. De esta forma, la Función Mantenimiento debe dar respuesta en los tres niveles que garantizan la competitividad: 1. En el nivel inicial de inversión, con exigencias de diseño, construcción y montaje. 2. En los costes operativos, a través de la política/estrategia de mantenimiento seleccionada. 3. A nivel de facturación, según la capacidad que presente continuamente para garantizar el estado del equipo. El objetivo del mantenimiento no es sólo que se reparen los equipos lo mejor posible, sino que además, la intervención se realice en el menor tiempo posible. Luego, la función mantenimiento tiene una importancia logística y estratégica central. Por su relación con producción, influye directamente en la cuenta de resultados. Por su repercusión con los stocks y el estado de los equipos e instalaciones, influye en la cuenta de balance. La gestión del mantenimiento integra la organización necesaria (estructura de per - sonal, codificación e inventario de equipos, procedimientos y órdenes de trabajo, 62 Tesis Doctoral medios, etc.) de manera que se puedan presupuestar las actividades, planificar las mejoras y renovaciones, programar y ejecutar los trabajos e informar y evaluar los resultados. El Mantenimiento tiene poca influencia en la fijación de precios de mercado, pero sí tiene mucha en la reducción de costes y en el incremento de la calidad. La elección y utilización de las técnicas de mantenimiento más adecuadas contribuye a la mejora de la eficiencia de la gestión, facilita la investigación metódica de fallos y reduce el coste del mantenimiento. 2.1.-2.3.2(a) Modelo general de mantenimiento para el aseguramiento del estado. Las actuaciones de mejora sobre los procesos de producción tales como, la introducción de programas de calidad, de mejora continua, reingeniería, nuevos sistemas de producción, impuestas por las exigencias de la competitividad han incrementado la importancia de la función mantenimiento. Emerge un “mercado del mantenimiento”que es descubierto por las empresas de software y consultoría. Cada vez más tareas de mantenimiento son externalizadas. Las empresas subcontratadas suministran servicios especializados o simplemente ayudan a cubrir “picos” de carga de trabajo. Los equipos más sofisticados de producción, el incremento del nivel de automatización de los controles, tanto en la vertiente administrativa como de gestión (inspecciones remotas, controladores de campo, PLCs, sistema de control distribuido, etc.) exige una formación adicional del personal de mantenimiento (especialmente para el diagnóstico técnico) con objeto de adaptarlos a las evoluciones tecnológicas introducidas. Ello permite mayores oportunidades de carrera que en el pasado, a la vez que introduce nuevos retos en la gestión del mantenimiento. El aumento de la automatización y la reducción del nivel de inventario de productos en proceso (WIP:work – inprocess) son estrategias de producción que se están adoptando como medios para mejorar los niveles de productividad, especialmente en compañías que tienden hacia un sistema de producción JIT. Estas tendencias generan dos consecuencias principales en la gestión del mantenimiento: 1. Un aumento de los costes del downtime. Una avería en una máquina no sólo afecta a la salida de la misma sino que afecta a toda la línea “aguas abajo”, con el consiguiente aumento de costes de producción debido al acoplamiento de máquinas y la reducción de los buffer de stocks. Los problemas de gestión del mantenimiento que quedaban ocultos tras los buffer emergen ante las nuevas estrategias de producción impuestas por la competitividad. 2. Un aumento de los costes de mantenimiento. La dificultad de acompasar la experiencia técnica del operador a los avances tecnológicos implantados (debido a la complejidad/sofisticación de las máquinas) minora su capacidad a la hora de establecer diagnósticos técnicos apropiados que permitan realizar ajustes para evitar paradas no planificadas y averías. Por tanto, la función mantenimiento empieza a adquirir una posición crítica dentro de la organización. Ello creará la necesidad de definir un modelo de referencia que permita diseñar, de forma dinámica e integrada, un sistema que resulte efectivo y eficiente para su gestión en tres áreas básicas: planificación, mejora de métodos de mantenimiento y servicio de mantenimiento (MRO). En este modelo, la verdadera planificación no comenzaría con el enfoque tradicional (reactivo) de planificación y programación de los trabajos de preventivo. El concepto se ampliaría (enfoque proactivo) para iniciarla con el análisis de las necesidades de mantenimiento esperadas (“guías de requerimiento de servicios”) y la planificación de los recursos necesarios, especialmente humanos (“guías de planificación”). La idea es intensificar el concepto de “mantenimiento planificado”con objeto de reducir los costes 63 Antonio Luis Álamo Trujillo utilice la matriz de criticidad (figura 31) para establecer los niveles críticos (alto, medio y bajo) de las máquinas en función de la definición actual del proceso. Figura 31: Matriz de criticidad. Para el éxito/productividad de las sesiones, es necesario tener un plan y unos objetivos a alcanzar que estén perfectamente definidos, como por ejemplo: mejorar el uptime de las instalaciones, reducir el downtime, reducir el número de intervenciones de emergencia o no programadas, espaciar más las paradas programadas, reducir el nivel de inventario de repuestos en almacén, reducir el nivel de equipamiento redundante, reducir las pérdidas de material y los rechazos por incumplimiento de calidad, etc. Estos objetivos deben estar cuantificados, de modo que su medida y la sensibilidad sobre los logros obtenidos sean objetivas. Una de las principales dificultades que aparecen en la práctica a la hora de valorar el éxito de estos programas es la falta de información histórica; resulta complicado establecer unos objetivos de mejora cuando no se conoce la referencia de partida. . Mantenimiento Proactivo. Contempla los anteriores tipos de mantenimiento y presta especial atención a las consecuencias de las averías con el fin de minimizar sus efectos. Es un paso más. Dentro de la filosofía del RCM (Mantenimiento Centrado en la Fiabilidad) , el manteni - miento proactivo supone la culminación de esta filosofía. Es una metodología basada en el análisis “causa – efecto” que tiene muy en cuenta la consecuencia del fallo. En los anteriores tipos de estrategia de mantenimiento sólo se tenía en cuenta la máquina. Aquí, la visión es global: se tiene en cuenta la máquina, lo que hace, qué pasa si falla, de qué formas distintas puede fallar, atiende a la detección de posibles defectos ocultos en la máquina y sus consecuencias, combina las estrategias de mantenimiento correctivo, preventivo y predictivo, asesora en los momentos de las especificaciones de compra y montaje, etc. Evidentemente, el mantenimiento correctivo (curativo) no se puede eliminar; cuando algo se rompe, por la razón que sea, hay que repararlo; pero, por otra parte, y dependiendo de la criticidad o de la importancia relativa de la máquina, habrá ocasiones en que la decisión más rentable pueda ser dejar que algo funcione hasta que se rompa, bien porque el fallo no produzca una perturbación grave, porque tenemos equipo redundante de cambio automático, etc. En cualquier caso, y desde el enfoque del mantenimiento proactivo, esta ha de ser una “decisión activa” consecuencia de una reflexión previa sobre la máquina y la evaluación de las consecuencias de sus posibles averías, y no un hecho”pasivo”,en que se haya dejado fallar porque no se había pensado en ello. Teniendo en cuenta la actuación del mantenimiento sobre elementos o máquinas críticas, el planteamiento general debería ser:” lo que se puede predecir se predice; lo que no se puede predecir, se previene; y lo que no se puede ni predecir ni prevenir, se debería rediseñar teniendo en cuenta que se trata de partes críticas de la instalación”. 70 Tesis Doctoral . Mantenimiento Basado en el Riesgo (RBMRisk Based Maintenance). Es un mantenimiento que se define en base a los riesgos económicos, de seguridad y medioambientales asociados a los modos de fallo de un equipo/sistema. En el Anexo III de este trabajo de tesis se recogen los estándares aplicables a los procesos de evaluación de riesgos y una guía básica para la planificación óptima de la función mantenimiento, en la fase de diseño, en base al análisis de riesgo. B.2. Políticas básicas de mantenimiento. Tomando como base los dos tipos de intervención de mantenimiento más genéricas, correctiva (CM) y preventiva (PM), se pueden considerar cinco tipos de políticas de mantenimiento básicas: (a) Mantenimiento Basado en el Fallo (FBM). Ordena realizar el mantenimiento sola - mente en el caso de ocurrencia de un fallo o avería. Por tanto, se trata de un mante - nimiento correctivo puro. Esta táctica será efectiva para aquellos supuestos donde las averías sean puramente aleatorias o de bajo coste (por ejemplo, si no producen parada). (b) Mantenimiento Basado en el Uso (UBM). El manteniendo se realiza en función de un parámetro de uso: número de maniobras, una variable tiempo (un tiempo estimado de vida, un tiempo alcanzado en uso, otros). Este último caso es el llamado Manteni - miento de Periodo Fijo (FPM). La táctica UBM asume que el comportamiento al fallo de los equipos es cono - cido, que la probabilidad de fallo de los equipos aumenta con el tiempo después de la última intervención (tipo IFR), y que el mantenimiento preventivo es más económico que el correctivo. La introducción en la década de los setenta de métodos que permitían medir el estado actual de los equipos y predecir el fallo hizo que esta técnica fuese reemplazada por el CBM. (c) Mantenimiento Basado en la Condición (CBM). Ordena la intervención de manteni - miento cuando el valor de un parámetro dado del sistema alcanza o supera un valor preestablecido. Esta táctica asume que existe un parámetro del sistema que puede ser usado para predecir el comportamiento al fallo. Se trata de un mantenimiento predictivo. Las tradicionales rondas de inspección en planta (IBMMantenimiento Basado en la Inspección ) representan, de hecho, la forma primitiva de CBM .Algunas referencias de interés son: Kelly, 1984 (enumera alguna de las técnicas más usadas de CBM) y Baldin, 1979 (describe, paso a paso, como implementar esta técnica en planta). (d) Mantenimiento Basado en la Oportunidad (OBM). Utiliza la oportunidad de parada generada por el fallo de un componente para realizar el mantenimiento preventivo sobre otros componentes del sistema. La elección de componentes para esta oportunidad de mantenimiento se realiza en base a la distribución de probabilidad asociada a la vida residual, la cual puede verse influenciada por las condiciones de operación de los procesos (Vanneste,S.G.,1991) . (e) Mantenimiento en la fase de diseño (DOM: Design-out maintenance). Se centra en la mejora del diseño de los equipos con objeto de simplificar la operación de mantenimiento y aumentar la fiabilidad. Esta última política es de naturaleza diferente a las otras cuatro. Los modelos matemáticos de optimización del mantenimiento suministran un análisis cuantitativo que equilibra la relación coste/beneficio de políticas alternativas de mantenimiento. El primer modelo apareció en los sesenta. Desde ese momento, varios artículos han sido publicados en este campo. El óptimo consiste en seleccionar la política, o políticas (mix), que garantice el número mínimo de intervenciones necesarias que aseguren la disponibilidad deseada y la calidad de funcionamiento de cada uno de los componentes de los equipos (maximizar el uptime y minimizar el downtime y los costes de mantenimiento). 71 Antonio Luis Álamo Trujillo La realización de” demasiado preventivo” puede conducir al aumento de los costes de mantenimiento y a la reducción de capacidad debido al aumento de la frecuencia de las intervenciones de mantenimiento planificadas (downtime planificado) . Por contra, el “déficit en preventivo” puede incrementar los costes relacionados con el mantenimiento debido al incremento de la frecuencia de las paradas no planificadas (downtime no planificado). La función objetivo se establece sobre la base de minimizar los costes totales de operación de los equipos por unidad de tiempo o, maximizar la disponibilidad de uso. La optimización se realiza considerando un horizonte temporal infinito. B.3. Tendencias. Método MSR (Maintenance Strategy Review): Revisión/aná - lisis de la estrategia de mantenimiento. Para alcanzar los objetivos del negocio en un mercado extremadamente competitivo como el actual, es necesario actuar, de forma dinámica, sobre el sistema (planta) para que brinde los máximos resultados con los recursos óptimos. Al mismo tiempo, la sociedad moderna es menos tolerante con las consecuencias de las catástrofes industriales. La revisión de la estrategia de mantenimiento es una componente fundamental para la optimización a través de la identificación de oportunidades de mejora en la gestión de los procesos, de la eficiencia de una planta o activo físico. Las actividades de optimización del mantenimiento se suelen definir en base a un objetivo de reducción de costes. Como efectos colaterales evitan las penalizaciones potenciales derivadas de la falta de seguridad, disponibilidad y pérdida de rendimiento, resultado de un erróneo ejercicio de reducción de costes en mantenimiento. En la actualidad, se está implantando la idea de la Gestión Dinámica de Activos, donde el foco se orienta hacia la optimización a través de la mejora de los procesos para mejorar la seguridad, la disponibilidad y el rendimiento. Independientemente de que el foco se ponga sobre la reducción de costes o sobre la mejora de procesos, el paso inicial para un acertado análisis o revisión de la estrategia de mantenimiento debe ser la definición de la naturaleza y alcance del problema y la comprensión de los objetivos del negocio. Estos dos puntos servirán de base para: (a) La ” racionalización financiera del programa de optimización del mantenimiento” ( definición del ¿Por qué?). (b) Del punto anterior se deriva el Cómo?, que llevaría asociado una revisión detallada de la estrategia de gestión del mantenimiento para la “racionalización técnica” de la misma. Es importante la selección de métodos/herramientas que permitan una revisión y evaluación sistemática de la planta o equipo en función a un contexto de mercado, un contexto operativo, de fallo, etc. para guiar las tareas de mantenimiento en base a: (a) asegurar que están, y permanecen alineadas, con los objetivos del negocio, (b) identificar estrategias de mantenimiento viables, técnica y económicamente, con respecto al nuevo contexto. Las herramientas seleccionadas tendrán requerimientos en términos de instalación, recursos y datos, los cuales son esenciales para la precisión y validación del resultado. La selección de un método, o una combinación de ellos, será función del nivel de comprensión del funcionamiento de la planta y de las características de los datos disponibles para la realización del estudio. La estrategia concebida a través del MSR debe brindar mucho más que una lista de tareas de mantenimiento recomendadas. Debería brindar un plan comprensible que defina los síntomas, establezca un diagnóstico, proponga una gama de soluciones y permita hacer un seguimiento conti - nuo de la implementación para mejorar/calibrar los trabajos. Las fases claves serían: 72 Tesis Doctoral • Definición de los activos, el rendimiento requerido de los mismos, y los niveles de mantenimiento. El establecimiento de los objetivos del análisis se realizará en términos de disponibilidad y eficiencia en sintonía con las metas del negocio. • Describir los sistemas y procedimientos para planificar y gestionar los trabajos de mantenimiento. Es esencial : - una buena documentación y comprensión de los procesos. - Un detallado registro de activos. La precisión y completitud del registro debe estar garantizada antes de iniciar la revisión de los procesos. • Especificar los tipos de mantenimiento a ser realizados y por qué. • Proponer los medios y recursos para la implementación. • Indicar cualquier requerimiento en planta, equipo o repuesto. • Perfilar los costes proyectados de las rutinas de mantenimiento (correctivo / pre - ventivo). • Brindar una proyección de los principales remplazamientos en los próximos 5-10 años. Criterios básicos para la Selección de herramientas MSR. Hay dos enfoques básicos a la hora de seleccionar las herramientas para la reali - zación del análisis: (a) Uno recomienda realizar el análisis en base a una única herramienta. (b) El otro plantea una solución formada por una combinación de herramientas (kit) trabajando conjuntamente que conjuguen, de forma armónica, la criticidad, el riesgo y los costes. Se puede establecer una clasificación básica en base a las siguientes categorías: - Análisis basado en la experiencia. Este tipo de análisis se aplica a equipos de bajo coste y poco críticos, en los que los parámetros de funcionamiento, fallo y requerimientos de mantenimiento son bien conocidos y establecidos. Está basado en la experiencia y conocimiento del personal, la comprensión de los equipos, los requisitos de mantenimiento y el contexto operativo. - Análisis basado en la fiabilidad. Se aplica a equipos de alta criticidad y donde la confianza en los datos de fallo y mantenimiento es baja o media. Busca el aseguramiento de la integridad técnica de los equipos. Analiza las funciones, los fallos funcionales, los modos de fallo y sus consecuencias. En base a esta información programa las actividades de mantenimiento apropiadas. - Análisis basado en el riesgo. Gestión dinámica del riesgo. Se centra en la bús – queda del equilibrio óptimo entre el coste de las actividades de mantenimiento y el riesgo financiero de las consecuencias en caso de fallo. Exige un profundo conocimien - to de las condiciones de operación y datos fiables de alta calidad. La Gestión Basada en el Riesgo es una variante del RCM (Reliability Centered Mainte - nance, en sus siglas en inglés) que determina el nivel de criticidad de una máquina a través de un proceso que cuantifica las consecuencias, a nivel operativo, de seguridad, y medioambiental, del fallo de un sistema en términos financieros. El riesgo se define como el producto de la probabilidad de ocurrencia de un modo de fallo y su nivel de criticidad (severidad). Las acciones de mantenimiento preventivo y predictivo son evaluadas, priorizadas y planificadas en base al riesgo asociado al modo de fallo. (Barrat, M., 2002) El siguiente esquema (figura 32) muestra el proceso para la gestión de riesgos, del cual se extraen las bases para diseñar y actualizar el programa RBM (Risk Based Maintenance): 73 Antonio Luis Álamo Trujillo Figura 32: Proceso de gestión del riesgo (Barrat, M., 2003). La cantidad de información requerida en la práctica para soportar un programa RBM obliga a la utilización de software. La figura 33 ilustra las entradas y salidas necesarias: Figura 33: Resumen de entradas (inputs) – salidas (outputs) (Barrat,M., 2003). Esta información es procesada por el software para construir el modelo de mantenimiento y de fiabilidad de la planta. La tabla 10 muestra la comparación de herramientas MRS: 74 Tesis Doctoral Tabla 10: Matriz de comparación de herramientas MRS (Henry, J., 2003). Basada en la Experiencia Basada en la Fiabilidad Basada en el Riesgo Nivel de dependencia del dato Bajo Medio Alto Cualitativo / Cuantitativo Cualitativo Cuantitativo Cuantitativo Procesos SIL (Safety Integrity Level ) No No/Sí Sí Tiempo requerido para realizar el análisis MRS Menor Medio Mayor Apropiada para proyectos nuevos (sin restricciones). Greenfield site/project Sí Sí Sí Apropiada para proyectos en vigor (revitalización, adaptación, reuso, ...) Brownfield site/project No No Sí Requiere conocimiento anterior Sí /subjetivo Sí /subjetivo Sí /objetivo Coste Menor Medio Mayor Es importante tener en cuenta que no hay soluciones inmutables o fijas a los problemas de mantenimiento. Luego, los análisis de la estrategia del mantenimiento basados en el riesgo o la fiabilidad deben ser contemplados como procesos vivos y dinámicos. 2.1.- 2.4. La organización en mantenimiento. Aspectos más relevantes. La Función Mantenimiento debe estar orientada hacia el compromiso en la obtención de resultados y evolucionar hacia una “ingeniería a corto” asumiendo nuevas y diferentes responsabilidades que implican cambios a diferentes niveles: de organización, de control de costes e indicadores, de gestión y administración del personal, de gestión de las órdenes de correctivos, del diseño e implementación del preventivo, de la forma de articular los procesos para la mejora continua, de la recogida de datos, del empleo del GMAO y salida de información, de la aplicación de la fiabilidad y el mantenimiento predictivo, entre otros. En este apartado se analiza, de forma resumida, una serie de temas relacionados con la organización del mantenimiento. Su consideración en el proceso de decisión, en la fase de diseño del modelo de gestión, permite beneficios notables a nivel de gestión y de reducción de costes. Se destacan básicamente los siguientes: 2.1.-2.4 (a). Estructura organizativa. Como idea general, hay que señalar la importancia que tiene para el correcto funcionamiento del Departamento de Mantenimiento el que esté dotado de una estructura organizativa adecuada a sus necesidades y al servicio que tiene que dar al resto de la organización. Se distinguen 6 aspectos a tener en cuenta en este campo: A) Tipo de organigrama. Debe estar adaptado a las particularidades del mantenimiento y de la empresa, con lo cual, no es posible establecer reglas generales ya que variará en función de la dimensión de la empresa(grande o pequeña), el volumen de trabajos y personal del departamento, incluso de la distancia física a los equipos e instalaciones (centralizado / descentralizado). B) Oficios o especialidades. En prácticamente todos los casos es conveniente desglosar los últimos escalones de la estructura organizativa en especialidades u oficios (Mecánica, Metalurgia, Electri - 75 Antonio Luis Álamo Trujillo cidad, Instrumentación, Obra Civil, Pintura, etc.). El nivel de desglose dependerá del volumen de los recursos humanos afectados y el grado de especialización de los mismos. C) Supervisión. Este es un aspecto esencial en una buena organización, por lo que es necesario diseñar el organigrama de Mantenimiento con un colectivo de Mandos de Taller y técnicos capaces de dar a los trabajos una supervisión suficiente en lo referente a la calidad del trabajo, el rendimiento y utilización de la mano de obra directa, la relación con los responsables de los contratistas (cuando haya trabajadores externos). D) Contratación (outsourcing). Habrá que considerar, en cualquier caso, la posible política de contratación externa de parte de los trabajos a realizar. Sin ahondar en este tema, habrá que evaluar los pros y los contras de una decisión de este tipo. Entre las ventajas, destacan la posibilidad de flexibilizar la plantilla de la empresa (para adaptarla en función de las cargas de trabajo, la demanda de trabajos especializados, etc.), mejorar la capacidad real, posibilitar la optimización del problema del backlog y la reducción de costes. Entre las desventajas, la pérdida de conocimiento (Know-how) y una probable dependencia real (tecnológica y económica) de los contratistas. E) Relación con otros departamentos. Es importante que el Departamento de Mantenimiento tenga un nivel adecuado dentro del organigrama de la empresa y no sea visto como un apéndice de cualquiera de los otros departamentos. Su relación con Fabricación, Ingeniería, Almacenes y Compras debe ser evidenciada y puesta en valor con objeto de poder dar soluciones globales. F) Oficina de mantenimiento. Deberá ocupar un lugar destacado dentro de la estructura de mantenimiento dado que su labor principal es garantizar la buena gestión del departamento. Sus funciones dependerán del volumen e implantación del mantenimiento realizado. Entre ellas contará con la planificación, petición de materiales y repuestos, presupuesto y segui - miento de costes, sistema de información, etc. 2.1.-2.4 (b). Planificación y programación de trabajos. Beneficios derivados. Este apartado, frecuentemente olvidado y postergado por las” situaciones de urgencia frecuentes” en el desarrollo de las actividades propias del departamento, es una potencial fuente de ahorros y de mejora de la productividad. Es frecuente que se confundan ambos términos. Para evitar esta situación es conveniente puntualizar ambos conceptos. La Planificación es todo lo relativo a la definición del método o métodos de mantenimiento más adecuado/s para cada equipo y la preparación de los trabajos (sería un planteamiento a nivel macro: ¿Qué?, ¿Por qué? ¿Dónde? ¿Cuándo?). La Programación organiza la secuencia de trabajos que se han de ejecutar en un periodo de tiempo determinado (nivel micro: ¿Cómo?, ¿Quién?). A) Planificación. En la preparación podría destacarse como cuestiones más importantes: - La determinación, reserva o petición de los materiales y repuestos que se determinen como necesarios. - La obtención del tiempo de realización del trabajo (requisito indispensable para una buena programación). - La petición de trabajos complementarios a realizar por personas externas al departamento. - La fijación y solicitud de recursos especiales (grúas, andamios,…). 76 Tesis Doctoral B) Programación. Partiendo del conjunto de trabajos ya planificados y listos para poderse realizar, la programación se encarga de organizar el programa o secuencia de ejecución de los mismos a lo largo del tiempo. Sólo puede verse alterada por aquellos trabajos que no estén planificados pero que deben realizarse inmediatamente por razones de urgencia. Se distinguen dos tipos de programas: - Uno a corto plazo, el cual cubre un periodo de una semana. - Y otro, más complejo, a más largo plazo, dedicado especialmente a grandes trabajos y paradas generales. Como se deduce, la programación es un proceso complejo que debe ser flexible y dinámico. C) Beneficios derivados. Dentro de los ahorros derivados de una buena planificación y programación desta - can los siguientes: - Reducción o eliminación de esperas (almacén, permisos de trabajo, disponibili – dad de equipos e instalaciones, etc.). - Equilibrado de los recursos, dada la posibilidad de cuantificar y justificar los re - cursos necesarios (posibilidad de valorar la necesidad de subcontratación externa). Como ventajas derivadas se obtienen: una reducción de las horas extras, una mejor utilización del personal de ejecución, mejora de la capacidad real del departamento, etc. - Aumento de la disponibilidad. - Mejora de la relación con fabricación. - Realización de presupuestos realistas. - Aumento de la productividad de los recursos humanos. - Reducción del nivel de urgencias. - Mejora del LCC. - Etc. 2.1.-2.4 (c). Materiales y repuestos. Una buena organización influye también en este capítulo. A) Composición del almacén. Un estudio en profundidad sobre los consumos de cada repuesto, su nivel de rotación, los plazos de reaprovisionamiento, etc. contribuyen a un dimensionamiento óptimo. Es necesario realizar, de forma periódica, análisis de materiales obsoletos y de baja rotación, así como de las rupturas de stocks. B) Estrategias de suministro. En orden a conseguir mejorar los plazos de reaprovisionamiento y la simplificación de los trámites en la realización de los pedidos es importante tener en cuenta las siguientes acciones: - Seleccionar suministradores a nivel local, regional, nacional, internacional, etc. - Acuerdos con proveedores para la creación de depósitos con disponibilidad inmediata. - Establecimiento de lista de precios anuales. C) Entregas a mantenimiento. Para mejorar la productividad del personal de mantenimiento así como del almacén, cabe la posibilidad de organizar el despacho de materiales utilizando técnicas de RO para evitar las” puntas” de trabajo para que este se pueda repartir de una manera homogénea a lo largo de la jornada, tanto a nivel de taller como de punto de ejecución de los trabajos. 77 Antonio Luis Álamo Trujillo D) Codificación. Es necesario diseñar una codificación adecuada de la mayor parte de los repuestos y materiales que se utilizan en mantenimiento para facilitar su identificación, petición y parametrización (stock mínimo, punto de pedido, precio, nivel de rotación, etc.). Se debe procurar que los materiales no codificados solicitados por mantenimiento no excedan de un 5 -10%. 2.1.-2.4 (d). Organización del trabajo. De los aspectos organizativos que afectan a este capítulo se comentará básicamente los siguientes: A) Circuito de la solicitud de trabajo. Es fundamental que todo lo relacionado con la solicitud (orden de trabajo: O.T.) esté bien previsto y organizado desde el inicio hasta su finalización. Para ello, es necesario establecer un procedimiento donde estén perfectamente regulados temas como la emisión, la circulación y la aprobación de la O.T., los sucesivos estados por los que pasa, las causas de retraso o no ejecución de los trabajos, las prioridades, etc. B) Histórico de equipos. Se debe prestar especial atención a la cumplimentación de los informes de los trabajos realizados, dejando un registro codificado de las actuaciones efectuadas en los equipos. La finalidad es disponer de un elemento de consulta y análisis fiable para actuaciones de mejora (modificación del mantenimiento preventivo planificado, modi - ficación en los equipos para evitar las averías repetitivas o de elevado coste, etc.). C) Carga de trabajo pendiente. El problema del backlog. Debe poderse analizar tanto en su cuantía (volumen de horas de trabajo que representa) como en las causas que impide su ejecución (materiales, ingeniería, planificación, falta de mano de obra,…) con objeto de poder priorizar los trabajos y definir las acciones que se deben emprender para resolver las causas que producen la acumulación de trabajos no realizados. D) Funciones de los mandos intermedios de taller. Para el correcto funcionamiento de los trabajos de mantenimiento resulta fundamental establecer y delimitar las funciones de los mandos intermedios de los talleres. Destacar entre ellas:  La determinación del trabajo a realizar en cada orden.  La supervisión de los trabajos.  La distribución de las OT entre los operarios.  La programación a corto plazo.  La corrección del histórico de los equipos. 2.1.-2.4 (e). Sistemas de información. La organización de la información es básica para obtener unos buenos resultados en la gestión del mantenimiento. Tres aspectos a destacar: A) Informatización de la gestión. Temas como el circuito de la solicitud de trabajo, la reserva y petición de repuestos, la planificación, el lanzamiento del mantenimiento preventivo, el circuito de contratación (ofertas, pedidos, imputaciones) y el histórico de equipos, deben estar implantados en un soporte informático que permita acceder a la información de manera rápida y fiable con objeto de facilitar la toma de decisiones en el momento oportuno. B) Conexión con otros departamentos. Es importante establecer una comunicación sistemática, y a ser posible de forma informatizada, con el resto de los departamentos involucrados en el trabajo de manteni - 78 Tesis Doctoral miento: compras y almacén (en lo relativo a suministro de materiales y repuestos) + fabricación (en temas como la emisión de solicitudes de trabajo y aprobación de los trabajos realizados, la programación y los permisos de trabajo, la situación de cada OT lanzada, etc.). La expresión: Figura 34: Forma de entender la relación entre Mantenimiento y Fabricación. debe definir la forma de entender las relaciones con el Departamento de fabricación. No se trata de un matiz semántico. Ni mantenimiento está al servicio de fabricación ni a la inversa. Ambos deben considerar que están al servicio de producción. C) Ratios de gestión. Actúan como indicadores de navegación para la gestión. Su principal función es ayudar a corregir el rumbo cuando se detectan desviaciones de los valores marcados. Para una buena organización del mantenimiento es necesario establecer ratios para cada uno de los temas fundamentales: costes, planificación, contratación, disponibilidad, mantenimiento preventivo, etc. 2.2. Marco de referencia para el diseño del sistema de gestión del mantenimiento. Los aspectos más importantes a considerar en la Gestión del Mantenimiento para su conciliación con las dinámicas impuestas por los ciclos de mercado y las nuevas tendencias y avances tecnológicos en producción son (figura 35): Figura 35: Esquema conceptual para la Gestión del Mantenimiento. (Adaptado de L.Pintelon, L.F.Gelders, 1992). Producción = Mantenimiento Fabricación + 79 Antonio Luis Álamo Trujillo  Niveles de decisión: estratégico, táctico, operativo. Las decisiones de gestión relacionadas con el mantenimiento de equipos (Anthony, 1965) se pueden establecer a largo plazo (estratégicas), a medio plazo (tácticas) o a corto plazo (operativas). - Planificación estratégica. Definición de objetivos a nivel corporativo. La planificación estratégica se centra en el suministro de los recursos de producción requeridos para asegurar la capacidad competitiva de la compañía. Dentro de esta planificación, se consideran aspectos tales como: - Sustitución de equipos (Hsu, J.L., 1988). - Cambios tecnológicos (Jones, 1987). - Factores económicos (Tanchoco, 1987). - Criterios de inversión. Las decisiones son estudiadas sobre la base de modelos económicos. Fraser (1989) y Luxhoj (1986) presentan un marco de trabajo para asumir, de forma estructurada, una aproximación hacia esos modelos. También están bastante estudiados los problemas de sustitución de equipos (Leung, 1987 y Stinson,1987, lo estudian en problemas en entornos con múltiples máquinas; Thomson, G.L., 1968; Christer, 1987c; Tapiero, 1979 ; Verheyen, 1979). - Planificación táctica. Planificación del mantenimiento. Trata de resolver el problema de la utilización efectiva de los recursos. Una planifi - cación apropiada del mantenimiento garantiza la fiabilidad y disponibilidad de los equipos de producción. La planificación táctica se centra básicamente en la búsqueda de óptimos: coste efectivo, política de mantenimiento, etc. La figura 38 muestra la representación clásica de este proceso de optimización: Figura 38: Comparación de los costes de mantenimiento para la planificación CM-PM. En ella se recoge la evolución de los costes asociados a los dos tipos más genéricos de mantenimiento: el correctivo y el preventivo. La parte superior de la izquierda corresponde al mantenimiento puro de “emergencia” (correctivo puro: el equipo funciona hasta que deja de funcionar). Los costes de mantenimiento son los más altos debido a la frecuencia de las paradas no planificadas. El punto más alto a la derecha corresponde a lo que se denomina “loving care”, los que defienden que la fiabilidad es directamente proporcional a la frecuencia y cantidad de mantenimiento (Mantenimiento preventivo). Los elevados costes de mantenimiento se justifican por el elevado número de intervenciones programadas, lo que a su vez genera un efecto de segunda vuelta que es la reducción de la capacidad. La curva superior muestra la combinación de ambas soluciones de mantenimiento. 86 Tesis Doctoral - Planificación operativa. Programación del mantenimiento planificado. A este nivel se trata con el día a día de la operación y con las decisiones relacionadas con la programación. La programación del mantenimiento trata con los problemas de priorización de la secuencia en la cual se realizarán las órdenes de trabajo y quién las ejecutará. Es necesario combinar las prioridades de los trabajos, la disponibilidad de los trabajadores, piezas de repuestos, herramientas y los equipos a ser mantenidos. La programación es compleja debido a la naturaleza estocástica y dinámica de los trabajos de mantenimiento y la interrelación con producción. Una programación efectiva del mantenimiento es importante en la práctica dado que ello permitirá: - El uso económico de los recursos (optimización de la capacidad de la mano de obra de manteniendo y de la inversión en elementos de repuestos). - Garantizar la disponibilidad y fiabilidad deseada de los equipos, lo que permite cumplir los objetivos de producción (en volumen, calidad y entrega a tiempo del producto). El problema de la planificación del mantenimiento es mencionado en la mayoría de los libros de gestión del mantenimiento. En ninguno se brinda una estructura que contribuya a dar respuesta/solución a este complejo problema. Generalmente, lo que se brinda es un listado de los datos que resultan indispensables para una buena planificación o, la descripción del flujo de información organizacional desde que una orden de mantenimiento se solicita hasta que se ejecuta.  Gestión de recursos. Una acertada/competente gestión de los recursos es indispensable para una gestión efectiva del mantenimiento. Dentro de los recursos a gestionar cabe destacar: personal, materiales, taller de reparaciones e información. Para cada recurso existe la posibilidad de recurrir a fuentes internas o externas (subcontratación), o a una solución mixta. - Gestión de Personal. El aumento del nivel de sofisticación y automatización de los equipos, los avances tecnológicos, el aumento del impacto de las averías en los sistemas de producción adoptados, la reducción del nivel en inventario (buffer), etc., exige un aumento del nivel de cualificación técnica del personal de mantenimiento. Los trabajadores de mantenimiento necesitarán más capacidad de diagnóstico para hacer frente a equipos cada vez más complejos. Deberán saber utilizar sistemas de información que le brinden datos técnicos e históricos. Los puntos de discusión se centrarán en: seleccionar equipos de especialistas o generalistas, la motivación como forma de mejora de la productividad, el dimensionamiento de la fuerza de trabajo en función del contexto, oportunidades de carrera, otros. - Taller. Sus funciones básicas son la reparación de partes de equipos defectuosas o fabricar o modificar algunos repuestos especiales. Los modelos de planificación de un taller son muy similares a los de producción. Existen modelos para optimizar simultáneamente los niveles de inventario de recambios y el nivel de personal (Graves, 1988 y Kharola,1986). - Almacén MRO (Mantenimiento, Reparación, Operación). La gestión del almacén requiere de un nivel de repuestos y consumibles que garantice su disponibilidad. Incluye la gestión de herramientas especiales, petición y entrega de materiales, precios, petición y recepción de suministros. Existen numerosos modelos para la gestión de inventarios en almacenes con objeto de optimizar el capital inmovilizado. 87 Antonio Luis Álamo Trujillo - Documentación. Los gerentes de mantenimiento son responsables de un gran número de activos (equipos) y de grandes inventarios de repuestos para mantener dichos activos. Se han ocupado de desarrollar métodos, contratar personas y comprar repuestos para mantener los activos. La necesidad emergente de información técnica (partes de equipo, intercambiabili - dad de repuestos, secuencia de acople, desacople, historial de fallo) para alimentar a los sistema de información computerizados de ayuda a la gestión ha puesto a descubierto a los datos como un nuevo activo. Otro elemento importante para una gestión eficaz son los procedimientos para las actividades de mantenimiento. - Informes de funcionamiento. La evaluación del funcionamiento es un elemento indispensable de la gestión del mantenimiento que cierra el lazo de control de la gestión. Los informes no sólo permiten evaluar cómo se están realizando las acciones planificadas sino también permiten anticiparse a los problemas e introducir mejoras de futuro. Es poca la literatura que trata este tema. 2.2.-3. Herramientas de gestión disponibles para la toma de decisiones en mantenimiento. 2.2-3.1 . Kit de herramientas para el directivo. En esta sección se analizan las herramientas de las que el directivo dispone para la toma de decisiones en mantenimiento. Esencialmente, se distinguen dos tipos de técnicas: - Técnicas de modelización del fallo. Transforman los datos de fallo en parámetros útiles para gestionar el mantenimiento. - Técnicas OR/MS. Se utilizan como soporte a la toma de decisiones en políticas de optimización.  Técnicas de modelización del fallo. El dato como activo. La mayoría de los modelos de optimización del mantenimiento presumen/suponen la disponibilidad de los datos. La realidad, es que en muchos casos no están disponibles datos correctos y apropiados. (Dekker, R., 1989) Una serie de factores dificultan la obtención y la fiabilidad de los datos. Cabe mencionar, entre otros: - La interpretación subjetiva de los conceptos de fallo y reparación. Este hecho dificulta la medida. - La traducción/conversión de sucesos en datos es a menudo primitiva. Esto hace que muchos datos no sean fiables. - El largo tiempo requerido para recoger datos suficientes con objeto de que la muestra sea representativa para poder hacer estimaciones fiables del comportamiento al fallo. - La frecuente modificación de los sistemas o subsistemas de producción, lo que hace que los datos disponibles queden rápidamente obsoletos. - La escasez de datos a nivel de detalle de un componente. - La incertidumbre asociada a la hipótesis de que todos los modos de fallo se pueden considerar similares (Seidmann, 1989). Un tratamiento riguroso de la modelización del fallo se puede encontrar en Gertsbakh, I.B. y Kordonskiy, K.B., 1969. 88 Tesis Doctoral Una atención especial exige la definición y diseño de un sistema riguroso/fiable de recogida de datos y de procesamiento de los mismos. El aumento en la implementación de Sistemas de Información de Gestión del Mantenimiento (MMIS) ha ido permitiendo una consulta y procesamiento de los datos de forma más eficiente y fiable. La estadística básica necesaria para transformar datos de fallo en los parámetros de fallo requeridos para alimentar los modelos de optimización puede ser consultada en: Hookham, J. (1981); Mann.I. (1983a); O´Connor, P.D.T. (1991); Winter, J.L., Zakrzewski, R.S., y King, R.E. (1984). Técnicas más avanzadas pueden ser encontradas en la literatura sobre estadística. Las distribuciones de funciones de fallo a menudo usadas en los contextos de mantenimiento son la exponencial, la gamma, Weibull y la normal (truncada). Un concepto popular en los estudios de mantenimiento y fiabilidad es la denominada” curva de bañera” (Jardine, 1970). El concepto ha sido muy criticado tam - bién (Ascher, 1984). En estos modelos, el tipo de comportamiento del fallo es importante para la optimización de la política de mantenimiento.  Técnicas OR/MS. La Investigación Operativa (RO) y la Ciencia de Gestión (MS) están tan interrela - cionadas que es difícil distinguirlas por separado (Riggs, 1975) . De hecho, la mayoría de los autores las distinguen en función del objeto: por su aplicación a áreas de negocio o técnicas matemáticas (ejemplos, Gillett, 1975 y Taha, 1982). Cada vez es más frecuente la aparición de artículos que utilizan estas técnicas con objeto de optimizar decisiones específicas en mantenimiento. Algunos describen la aplicación de un método OR/MS a un caso específico. Los modelos publicados muestran una perspectiva de la situación y revelan la complejidad en la toma de decisiones en mantenimiento; sin embargo, a menudo, no pueden ser generalizados. Otros modelos tratan con un enfoque teórico problemas específicos y restringidos. A menudo, se centran en formulaciones matemáticas manejables más que sobre hipótesis relacionadas con situaciones reales en producción o mantenimiento. Esos modelos brindan una idea del potencial de las técnicas y de las limitaciones para la modelización de las decisiones en mantenimiento. Su aplicabilidad práctica suele ser más bien limitada. A pesar de que el hueco entre la teoría y la práctica en OR/MS se está estrechando lentamente, en lo que se refiere a la gestión del mantenimiento aún es muy grande, por varias razones: - La principal, es que existe una falta de conocimiento de las herramientas dispo - nibles para la toma de decisiones. Ello es debido, básicamente, a que tradicionalmente la formación de los responsables de mantenimiento era principal y fundamentalmente técnica. - Otro factor es la presión del tiempo sobre los responsables de mantenimiento; esto les impide disponer de tiempo adicional para el estudio de las técnicas de OR/MS y sus aplicaciones. - Los problemas de mantenimiento tienen muchos aspectos que deben ser tenidos en consideración, lo que hace difícil formular modelos con carácter general. En frente se sitúan, como complicaciones inherentes: - El carácter estocástico de las actividades de mantenimiento (sucesos inespera – dos, incertidumbre acerca de los tiempos de procesamiento,…) . 89 Antonio Luis Álamo Trujillo - La carencia de datos apropiados. El uso creciente de MMIS resulta prometedor para resolver este problema en el futuro y promover el uso de técnicas de decisión cuantitativas.  Técnicas cuantitativas. Diferentes técnicas cuantitativas podrían ser aplicadas a la gestión del mantenimiento. Entre las más importantes: - Deterministas (expansivos y contractivos). Técnicas de optimización, como la programación lineal, la programación entera , la programación dinámica y la no lineal, pueden ser usadas para optimizar esquemas en mantenimiento preventivo( ejemplo, Jardine, 1970). - Teoría de la decisión de Markov y la teoría renovada. Usada para optimizar el tiempo de funcionamiento (uptime) de los equipos (ej. , Ross,1985 y Tijms,1986). - Teoría de cola. Usada para determinar el número óptimo de operarios en Taller (ej., Taha, 1982). - Simulación. Para determinar el comportamiento de una línea de producción sometida a avería (ej., Philips, 1976). - Modelos de inventarios. Para gestionar los inventarios de piezas de repuesto (ej. Silver, 1985). - Fiabilidad. Para calcular y optimizar la fiabilidad de equipos sometidos a diferentes políticas de mantenimiento (ej., Barlow, 1975 y Gertsbakh, 1989). - PERT. Para planificar las principales revisiones y cierres (ej., Niebel, 1985). - Teoría de juego y teoría de la decisión. Para decidir entre varios cursos alterna – tivos de acciones en mantenimiento (ej., Patton, 1980). - Estudio del trabajo: UMS (Universal Maintenance Standards). Fueron desarro – llados para mejorar la precisión en la estimación de los tiempos de procesamiento de trabajos (ej., Mann, 1983). 2.2.-3 . 2 . Sistema de Información para la Gestión del Mantenimiento (MMIS). El mundo del mantenimiento evoluciona de forma acompasada con la rapidez de evolución de las empresas; sus cambios se reflejan en sus objetivos, modelos organizativos, tecnologías aplicadas y utilización de las Tecnologías de la Información (TI), entre las cuales cabe destacar el empleo de los sistemas de Gestión del Mantenimiento Asistida por Ordenador (GMAO, en sus siglas en español). La utilización/introducción de un programa de mantenimiento informatizado se realiza sobre la base de dos objetivos básicos: - Programación. A nivel técnico, disponer de una herramienta que facilite la labor intrínseca de mantenimiento ayuda a programar los trabajos y facilita la información técnica para su ejecución. Disponer de una herramienta que aporte con rapidez la información técnica permite analizar cuál es la calidad del mantenimiento realizado, lo que facilita la toma de decisiones a nivel táctico y operativo. - Control. A nivel económico, conocer cuál es el coste global y en qué equipos se utilizan los recursos, tanto humanos como materiales del departamento de Mantenimiento, es fundamental para los procesos de mejora continua. La inversión en equipos de procesamiento de datos para la Gestión del Mantenimiento Asistida por Ordenador puede generar, según revela el estudio de los informes sobre sistemas computerizados de la gestión del mantenimiento, importantes beneficios, entre los que cabe destacar: - Mejora de la productividad y disponibilidad de los recursos: personal propio y subcontratado, instalaciones y equipos (debido a una más eficaz y eficiente 90 Tesis Doctoral planificación, programación y distribución y un mejor control de las órdenes de trabajo). - Mejor control del almacén MRO. La posibilidad de disponer de una información más precisa, y en tiempo real, de los inventarios permite garantizar la disponibilidad de repuestos con stocks óptimos. - Mejor disponibilidad de datos técnicos e información histórica de mantenimiento (actuaciones sobre equipos, averías, gamas de mantenimiento preventivo, análisis de causa de averías, modos de fallo, costes, etc.). - Suministro de indicadores válidos y necesarios para determinar las políticas de mantenimiento más adecuadas: fiabilidades (en función de edades y modelos), tasas de fallos, grado de cumplimiento de los programas de mantenimiento, recursos humanos empleados, tiempos medios entre revisiones e incidencias, etc. Estos datos dan la posibilidad de valorar cuantitativamente la eficiencia y efectividad del mantenimiento, la identificación de equipos problemáticos (baja fiabilidad) o de mantenimiento costoso, la eficiencia de los distintos equipos de trabajo, etc. La obtención de índices es una de las aplicaciones más importantes de un sistema de información dado que resultan básicos para poder definir y valorar las políticas de mantenimiento de la empresa. - Como todo sistema mecanizado garantiza la integridad, protección y confiden - cialidad de los datos, siendo responsabilidad de los Servicios Centrales la actua - lización de las librerías (gamas, criterios, etc.) y del personal operativo la introdu - cción de los datos de campo. - Facilitar la toma de decisiones de los responsables del mantenimiento. Posibilidad de obtener diagnósticos y pronósticos de estado, determinación de las cargas de trabajo para poder planificar y programar de forma equilibrada, etc. - Agilidad en la evacuación de informes de funcionamiento. Como se comprueba, esta herramienta constituye un medio importante y eficaz para optimizar, en sentido amplio, la Función Mantenimiento. Uno de los objetivos básicos es conseguir la sistematización del mantenimiento y una correcta programación del mismo. Son varios los autores que presentan modelos para justificar la gestión computerizada de la gestión del mantenimiento y el ahorro estimado (Mann, 1980; Mitchel, 1980; Pierce, 1986). El primer Sistema de Información de Gestión del Mantenimiento apareció alrededor de 1980, coincidiendo con el reconocimiento de la importancia de la Función Mantenimiento dentro de las empresas. Inicialmente, las aplicaciones estaban limitadas a la contabilidad de costes y control de inventarios y centradas en la reducción de las tareas administrativas. Gradualmente, los paquetes MMIS iban incorporando aplica - ciones relacionadas con la toma de decisiones (control de órdenes de trabajo, planificación), aunque ninguna representaba realmente un apoyo a la toma de deci - siones. Podemos encontrar numerosos artículos sobre cuestiones como software MMIS “comprar-hacer”y sobre selección de hardware. La investigación sobre las aplicaciones existentes puede ser consultada en Basta (1985), Egol (1988), Jenkins (1988), Nelly (1984), Martín (1989), Smit (1983) y Winter (1984), entre otros. La implementación de un sistema computerizado para la gestión del mantenimiento no es una tarea fácil. Casos sobre los estudios preliminares a la introducción de un sistema computerizado de la gestión del mantenimiento son abordados, para la industria belga, por De Bruyne (1985), De Cuyper (1986) y Helewaut (1986). Los primeros pasos previos a la implantación de un MMIS, son: - Definir los objetivos del sistema. 91 Antonio Luis Álamo Trujillo - Determinar los requerimientos básicos. - Identificar la información necesaria para resolver el problema. - Localizar la/s fuente/s de información. - Establecer el sistema de recogida de los datos. - Realizar un extenso análisis coste-beneficio de las combinaciones software - hardware posibles. - Planificación rigurosa de la implantación de la combinación seleccionada. - Formación apropiada a los usuarios del sistema. Estas etapas exigen una adaptación a la realidad y cultura de la organización y conectar con los objetivos corporativos y estratégicos para obtener el máximo potencial del sistema. Igualmente importante es tener en cuenta uno de los pilares básicos de los sistemas de información: el sistema de información no resuelve por sí mismo los problemas organizativos; en primer lugar, debe diseñarse la estructura organizacional y luego diseñar el sistema de información que sirva a esa estructura, y no a la inversa. Sin embargo, debe ser lo suficientemente flexible como para permitir hacer cambios en las políticas de gestión de los diferentes niveles organizacionales sin que ello afecte a la totalidad del sistema; sólo a los módulos que las implementan.  Tendencias de futuro. Las tendencias futuras están orientadas hacia una mayor exigencia de información actualizada que apoye la toma de decisiones para minimizar los costes integrales del mantenimiento. Los ejes básicos de actuación estarán centrados en: - El desarrollo de sistemas integrados de información que permitan un seguimiento completo a nivel técnico – económico. - El desarrollo de elementos remotos que permitan obtener, de forma fiable, parámetros críticos de estado para el diagnóstico y pronóstico del estado de un equipo/instalación. - El desarrollo de programas que permitan valorar diferentes alternativas de mantenimiento atendiendo a diferentes criterios (multicriterio). 3. CONTRIBUCIONES. Principales factores para la estructuración y diseño de los modelos. Del análisis realizado en este capítulo del estado del mantenimiento industrial se identifican, como factores directores para la definición y diseño de los modelos que hagan posible la gestión del mantenimiento sobre una base económica, los siguientes: Para la transición desde el enfoque tradicional hacia las nuevas políticas. Del apartado 1.2 se extrae, que para la transición desde el enfoque tradicional hacia las nuevas políticas de mantenimiento, sería necesario:  Un cambio de mentalidad en la Alta Dirección. Sería necesario un cambio cultural hacia una visión del mantenimiento como centro de beneficios más que como un mal inevitable. Esto llevaría asociado el poder traducir los resultados de la gestión del mantenimiento en términos económicos, generalmente financieros, para favorecer la comprensión y compromiso de la Alta dirección.  Traducción de los resultados de las acciones de mantenimiento al lenguaje gerencial (Determinación del Retorno de la Inversión de las acciones de Mantenimiento: ROI_M). Varios trabajos han demostrado que el mantenimiento es una función estratégica y su influencia en casi todos los aspectos del rendimiento de una organización, 92 Tesis Doctoral incluyendo competitividad (Madu, 2000) , productividad (Raouf, 1994) , calidad (Ben Daya y Duffuaa, 1995) y seguridad (Holmgren, 2005). Por tanto, la mejora de la efectividad del mantenimiento es muy importante. Igualmente, se han propuesto diferentes enfoques para evaluar el rendimiento del mantenimiento con objeto de mejorar su efectividad (DeGroote, 1995; Pintelon y Puyvelde, 1997; Dwight, 1999; Tsang, 1998;Tsang et al.,1999;Yam et al.,2000; Kutucuoglu et al., 2001). Sin embargo, el impacto ha sido limitado por la dificultad de convencer a la Alta dirección de la necesidad de implementar esos enfoques en su organiza - ción cuando el resultado esperado de la mejora de la efectividad del mantenimiento no es evaluado en términos de beneficio financiero. Esta evaluación no es fácil de realizar, básicamente, por los siguientes motivos: - Al ser considerada una función soporte de producción, sus efectos quedan absorbidos por esta (Pintelon y Puyvelde, 1997) . - Por la inexistencia de trabajos científicos que permitan evaluar la contribución del mantenimiento a la creación de beneficio en la organización (ver, por ejemplo, Oke, 2005).  Diseñar políticas en términos dinámicos (LCP, Life Cycle Profit ) más que en tér - minos estáticos (LCC, Life Cycle Cost ).  Orientarse hacia la Efectividad total. Agregar a la eficiencia del mantenimiento interno, la efectividad externa relacionada con el mercado, como medida del rendimiento del mantenimiento.  Trabajar sobre la base de inductores de ingresos (“Revenue drivers”) más que sobre inductores de costes (“Cost drivers”).El objetivo de cualquier estrategia de Mantenimiento debería estar encaminado a reducir al mínimo el conjunto de costes indirectos, donde estaría especialmente centrado el “Beneficio derivado del Mantenimiento”.  Introducir técnicas MCDA (Multiple Criteria Decision Analysis), como el Cuadro de Mando Integral (BSC-Balance Scorecardsen sus siglas en inglés), ABM + ABC (Gestión Basada en Actividades en conjunción con Análisis de Costes Basado en Actividades) , QFD (Quality Function Deployment) ,… que reemplacen la optimización simple del coste por una optimización multiobjetivo centrada en las componentes de valor y de coste total.  Desarrollo de modelos integradores: factores económicos + estimación del riesgo + medida de la condición (conditioning monitoring) con objeto de decidir sobre la estrategia de mantenimiento óptima; producción + mantenimiento + calidad; JIT+ TQM + TPM; otros.  Construcción de Equipos multidisciplinares. Colaboración entre los responsa - bles de las áreas de mantenimiento y optimización con los diseñadores de los sistemas de información para la integración de los MMIS con los modelos de optimización.  Definición y diseño de los modelos de gestión de activos en base a procesos en entornos dinámicos y turbulentos, más que sobre el enfoque técnico conven - cional de “departamento de mantenimiento”. 93 Antonio Luis Álamo Trujillo Revisión de la literatura publicada sobre la gestión del mantenimiento. Del diagnóstico realizado en el apartado 1.3., se extraen las siguientes conclusiones: Bloque I: Generales. - Un primer análisis del “estado del arte”de la gestión del mantenimiento en la literatura y la industria, evidencia que la gestión del mantenimiento es una importante y compleja función de gestión que, desafortunadamente, ha sido descuidada durante mucho tiempo, tanto en la práctica como en la investigación académica .(Amoaka - Gyampah, 1989; Chanin, 1979; Ford, 1987) - La carencia de asignaturas específicas sobre mantenimiento en buena parte de los planes de estudio de las titulaciones de ingeniería, y el relativo bajo número de manuales y tratados publicados sobre tecnologías y gestión del mantenimiento, ha provocado un importante déficit informativo y formativo a los ingenieros, directivos y técnicos que desarrollan sus actividades en este campo. - La gestión del mantenimiento ha sido descubierta y reconocida recientemente como una función importante de negocio. Esto justifica el interés que comienza a despertarse, tanto en el mundo académico como industrial, y que no existan “clásicos” de la literatura. - La bibliografía consultada muestra modelos que están más centrados en el control administrativo (administración) que en la gestión de la función mantenimiento. Poco ha sido escrito en cuanto a la forma de diseñar y estructurar esta función. - La gestión del mantenimiento es aún una función que está bastante desestructurada. - Determinados aspectos hacen el problema de programación del mantenimiento más complejo que una programación de la producción. Por tanto, no es posible una programación eficiente sin la ayuda de herramientas de apoyo a la toma de decisiones. - El mundo del mantenimiento carece de un modelo general apropiado que permita a los profesionales del mantenimiento, y a la Alta dirección, comprender y gestionar los procesos internos asociados a la función mantenimiento en sintonía con los objetivos del negocio. (Coetzee, J.L., 1997a) - Los elementos esenciales para formular, de manera apropiada, un modelo serían: • Un enfoque riguroso desde la perspectiva de la ingeniería/procesos. • Comprender la interacción existente entre mantenimiento y otras funciones, como producción. • Una clara visión e interpretación de las tasas de intercambio (trade off) implicadas en la gestión. (A1) Modelos de optimización del mantenimiento. - Las principales causas que justifican el número reducido de aplicaciones son:  no contar con la opinión del “propietario del problema”a la hora de desarro – llar el modelo,  inadecuada definición/formulación del problema ,  falta de conocimiento/base (nivel económico , principios de optimización, con - ceptos estadísticos, otros) en los responsables de mantenimiento, los cuales se centran más en los aspectos de diseño del sistema que en el mantenimiento. - “Soluciones matemáticas elegantes”. Los modelos se han desarrollado mas como medio y ejercicio matemático sobre la base de la disciplina de la RO que como fin. 94 Tesis Doctoral Su aplicación ha sido muy limitada, por lo que su impacto sobre la toma de decisiones en la organización del mantenimiento ha sido también muy limitada. - Es necesario más investigación para que los modelos matemáticos existentes contemplen las hipótesis reales de producción y mantenimiento. Igualmente es necesario su adaptación y ampliación para dar respuesta a otras demandas a nivel organizativo, técnico, financiero. - No es posible encontrar modelos generales que cubran todos los casos posibles. El mantenimiento es un área que comprende una multitud de aspectos diferentes. Es un término genérico que se utiliza para referirse a una variedad de acciones sobre todo tipo de sistemas técnicos, los cuales se deterioran de formas diferentes. - A pesar de que existen múltiples modelos, existe poco conocimiento sobre su aplicabilidad. - Es necesario una unificación de los modelos existentes y una revisión crítica de su aplicabilidad, más que construir modelos nuevos. (A2) Técnicas de mantenimiento. - El fomento del análisis, la capacidad de coordinación y el aumento del uso del CMMS por personal externo a la función mantenimiento ayudaría a mejorar el interés por el mantenimiento , la sensibilidad por el estado/condición de los equipos y la mejora de la gestión y administración de las subcontratas. - Un área de futuro es la definición de la /s política/s de subcontratación del mantenimiento debido a la necesidad estratégica de centrarse en lo que representa el núcleo del negocio. - La elección y utilización de las técnicas de mantenimiento más adecuadas contribuye a la mejora de la eficiencia de la gestión, facilita la investigación metódica de fallos y reduce el coste del mantenimiento. (A3) Programación del mantenimiento. - Programación de la producción y programación del mantenimiento son conceptos diferentes que en la práctica tienden a asimilarse. Se distingue básicamente de la programación de la producción por su naturaleza estocástica. - Esta confusión/simplificación es fuente de muchos problemas de organización: re - trasos en la ejecución de las órdenes de trabajo, información incompleta, trabajos urgentes, sobrecarga de trabajo en el departamento de mantenimiento, exceso de horas extras del personal de mantenimiento, conflictividad entre producción y manteni – miento. - Necesidad de utilización de técnicas “semicuantitativas”.Un prerrequisito funda - mental para la programación eficiente de los trabajos de mantenimiento será el entendimiento mutuo y la cooperación entre las funciones de mantenimiento y producción, lo que indica la necesidad de utilización de técnicas “semicuantitati - vas”. - La falta de una estructura es una de las principales causas que justifica la escasez de herramientas de apoyo a la toma de decisiones en la programación. - Dado que el problema de la programación del mantenimiento presenta sus especificidades en función del caso, es difícil, si no imposible, establecer los requisitos exactos que ayuden a definir un “método general” que dé solución al problema. 95 CAPÍTULO II MARCO DE REFERENCIA PARA LA OPTIMIZACIÓN DEL DISEÑO Y LA PLANIFICACIÓN DE LA O&M DE SISTEMAS TÉCNICOS. Tesis Doctoral CAPÍTULO II: MARCO DE REFERENCIA PARA LA OPTIMIZACIÓN DEL DISEÑO Y LA PLANIFICACIÓN DE LA O&M DE SISTEMAS TÉCNICOS . El alto nivel de competitividad impuesto por las dinámicas y complejidad de los mercados actuales exige una elevada capacidad de respuesta (homeostasis). En este contexto, la toma de decisiones en la fase de adquisición es extremadamente importante debido a su impacto sobre los resultados económicos. Sin embargo, las compañías afrontan severas dificultades a la hora de diseñar, rediseñar o reestructurar sus plantas productivas. El analista, tanto en la Fase Inicial (Nivel 1) como en la posterior (Nivel 2), ha de tratar con un problema MCDM complejo, con múltiples variables, múltiples restricciones y con objetivos normalmente en conflicto. Es necesario, en la fase de diseño, rigor y una orientación hacia la gestión del ciclo de vida del sistema en base al interés y los objetivos del cliente. Por tanto, resulta fundamental que el analista disponga de una metodología que le permita investigar e innovar sobre diferentes alternativas de diseño para seleccionar la configuración STM+C óptima en base al mejor equilibrio entre los requerimientos asociados a la “componente de valor” y la “componente de coste total”, sobre el ciclo de vida fijado. En este capítulo se plantea un nuevo modelo para alcanzar los máximos niveles de eficiencia y efectividad de los activos y se analiza el papel de la O&M en la rentabilidad económica de un sistema, lo que sugiere la conveniencia de considerar, en el proceso de evaluación STM (i), un modelo de apoyo a la toma de decisiones que permita la integración de múltiples criterios. 1. MODELO DE REFERENCIA PARA EL DISEÑO DE LA ESTRATEGIA Y EL PROGRAMA DE GESTIÓN DEL MANTENIMIENTO. NUEVO MODELO GENERAL DE MANTENIMIENTO PARA EL ASEGURAMIENTO DEL ESTADO. El mundo del mantenimiento carece de un modelo general apropiado que permita a los profesionales del mantenimiento, y a la Alta dirección, comprender y gestionar los procesos internos asociados a la función mantenimiento en sintonía con los objetivos del negocio. (Coetzee, J.L., 1997a) El análisis del modelo desarrollado por la Eindhoven University of Technology (E.U.T.) revela como necesario, para la integración del mantenimiento dentro de la estructura del negocio, el diseño de un modelo mejorado que recoja los procesos internos del bloque denominado”Gestión del Mantenimiento” (figura 39). En el presente apartado se plantea un modelo de referencia para el diseño de la estrategia y el programa de gestión del mantenimiento para alcanzar los máximos niveles de eficiencia y efectividad de los activos. Para el diseño del Programa de Gestión del Mantenimiento, las claves serían: (a) Enfoque holístico. Ser visto como un concepto amplio dentro del total de las actividades que se ejecutan, teniendo en cuenta todas sus interacciones. (b) Proactivo. (c) Centrado en los objetivos del negocio. Incluyen los objetivos de producción, entorno y seguridad. (d) Asegurar el funcionamiento efectivo de los activos críticos. 105 Antonio Luis Álamo Trujillo Figura 39: Hacia un nuevo modelo general del mantenimiento. En el nuevo modelo general de mantenimiento para el diseño de la estrategia y el programa de gestión, atendiendo a los ejes de actuación de la función mantenimiento para la mejora de la competitividad, deberían considerarse dos niveles:  Nivel 1: Fase de inversión. Una parte significativa de los costes de mantenimiento en la etapa de operación pueden ser pronosticados en las fases de diseño y proyecto, siendo, en estas etapas previas, más fáciles de corregir/evitar que cuando los activos están en producción. Resulta interesante, que en esta etapa, no sólo se consideren los requerimientos funcionales, sino que también se adapte y desarrolle el diseño para aumentar la disponibilidad, la fiabilidad y reducir los costes de mantenimiento en la fase de operación. Este mantenimiento debería considerarse en la primera fase del proceso. Existen modelos y bases de datos de costes estimados desarrollados para controlar, calcular y predecir los futuros costes de operación y mantenimiento. El objetivo es que las nuevas instalaciones, y las reformas de las actuales, cuenten con el asesoramiento y la experiencia de Mantenimiento con vistas a conseguir: - Equipos con tecnología conocida. - Equipos fiables y de fácil mantenimiento. - Unificación de repuestos con objeto de reducir su número y variabilidad. - Un recepcionado y montaje ejecutado de acuerdo con las mejores reglas. - Disponer de la documentación técnica adecuada, etc. En las industrias intensivas en capital, resulta especialmente importante mejorar el LCC de los activos (figura 40) dado que la curva de ingresos es extraordinaria - mente sensible a perturbaciones en los procesos de producción, no solamente por la influencia negativa sobre la capacidad de utilización, sino también por su influencia 106 Tesis Doctoral sobre factores relacionados con la competitividad (calidad, tiempos de entrega, etc.), que permiten al cliente soportar un sistema JIT y mejorar la eficiencia de su capital. Figura 40: Concepto del LCC (Hans Ahlmann, 2002). Un primer beneficio de este nivel es que favorece la flexibilidad del precio, permitiendo a las compañías ser más sensibles al aumento de la competitividad. Bajo esta filosofía, los responsables de mantenimiento tendrán una activa partici - pación desde la petición de ofertas, adjudicación, supervisiones, control de documen tación, políticas de unificación, compra de repuestos y en recepción de equipos y montajes. Todo nuevo proyecto o reforma debería ir acompañado de un estudio de LCC (análisis del coste del ciclo de vida), benchmark, análisis de riesgos, impacto medioambiental y estudio de sostenibilidad; con expresa mención de los requisitos esta - blecidos por Mantenimiento. El desequilibrio existente entre los Costes de Adqui - sición y Sostenimiento demuestra la conveniencia de: - Utilizar como criterio de adquisición de activos la información del LCC, más que el bajo coste inicial de compra. - Implicar/comprometer al personal que gestiona el mantenimiento en las etapas iniciales de concepción y diseño del sistema y sus procesos. El análisis brindado por el estudio LCC dará la posibilidad de preparar especificaciones optimizadas para los nuevos equipos y sistemas. El objetivo en este nivel (figura 41) será brindar soluciones óptimas globales y gobernables en origen (fases de concepción y diseño). Figura 41: Enfoque para la búsqueda del Óptimo global. 107 Antonio Luis Álamo Trujillo  Resultados esperados en el nivel 1. La identificación “temprana” de la estructura total de costes asociada al proyecto en estudio, el análisis de sus elementos, y la modelización de las funciones relevantes permitirá realizar, a priori, un “”estudio de equilibrado” del rendimiento, la fiabilidad, la mantenibilidad y los requerimientos de mantenimiento. Por tanto, los resultados del estudio, en este nivel, darán la oportunidad de: - Alinear los objetivos a nivel estratégico, táctico y operativo. - Implicar a operación y mantenimiento en los procesos de adquisición. Ello brin - dará la posibilidad de disponer de datos cuantitativos relevantes para soportar, de forma científica, la toma de decisiones en los procesos de búsqueda de óptimos globales. - Disponer de una “hoja de ruta” o “mapa de proceso” que permita extraer, en ba - se al consenso de los agentes responsables de su cumplimiento, los ratios y los clusters de ratios para la gestión. El análisis detallado de los elementos de costes del “Árbol de Costes de Sostenibilidad” permitirá a los ingenieros y gerente de mantenimiento identificar los inductores de costes críticos (o los inductores de ingresos críticos) cuyo control resulta esencial para alcanzar los resultados estable - cidos. - Fijar las tolerancias, y por tanto, los niveles de desviación admisibles para la consecución de los resultados (establecimientos de umbrales de desviación). - Fijar los niveles de” alerta temprana (setpoint)” y definir los planes de actuación para corregir las desviaciones detectadas. - Generar una base de datos relevantes que oriente la toma de decisiones a futuro. - Crear una disciplina de información y monitorización que permita el control di – námico del sistema, la realización , de forma objetiva, de los presupuestos, la gestión del ciclo de vida de activos, etc. La función mantenimiento tiene una importante influencia en la gestión de riesgos, y por tanto, en los beneficios empresariales. Sus efectos se traducen en una mejora de la disponibilidad, fiabilidad y operatividad de los equipos, de la seguridad, en la reducción del nivel de pérdidas en producción, en la reducción de los efectos medioambientales, pérdida de calidad y costes de mantenimiento. Como base para los procesos de reducción del riesgo es necesario tomar decisiones de diseño (Nivel 1: a priori) y gestión (Nivel 2: a posteriori). La figura 42 muestra varias de las principales áreas del ciclo de mantenimiento y la dependencia de una sobre otras: Figura 42: Orden de implementación. Política Procedimientos PlandeMtto. InformaciónMtto/ Sistemasdefuncionamiento ServiciosdeMtto. 108 Tesis Doctoral El área de ejecución de trabajos (base de la pirámide) es considerada por muchos el corazón del mantenimiento. Sin embargo, su eficiencia y efectividad vendrá condicionada por las capas superiores. Una de las más importantes (la fundacional) es la cúspide de la pirámide, donde se define la política que dicta los procedimientos a los cuales ha de subordinarse la planificación del mantenimiento. Por tanto, la solución no pasa por la implantación de soluciones locales altamente sofisticadas, sino por un enfoque holístico e iterado que brinde una organización de la función acompasada con los objetivos del negocio. Se trataría de aplicar una variedad de técnicas, debidamente seleccionadas, a pequeñas partes (pero con visión global) para tratar riesgos innecesarios e ir ascendiendo, de forma progresiva y manejable, en vez de una única técnica a toda la organización.  Nivel 2: Fase de operación. Para obtener el máximo retorno de la inversión y mantener los máximos niveles de productividad, es necesario disponer de un proceso que, de forma efectiva, traduzca la información de los activos en conocimiento relevante y oportuno para apoyar la toma de decisiones. Por tanto, el Programa de Gestión del Mantenimiento debería realizarse en base a los siguientes elementos claves: (a) Estrategia de mantenimiento. Supone la evaluación de las actividades vinculadas a los trabajos de mantenimiento en relación con las instalaciones vs. objetivos del negocio. Ha de buscar el alineamiento de las actividades con los objetivos del negocio. El alineamiento puede ser iniciado por la incorporación de nuevos equipos o por equipos ya existentes (“calibración” del sistema ante estímulos internos y/o externos). En esta etapa se generaría las“guías de requerimiento de servicios” para el programa de mantenimiento: tareas de preventivo sistemático (limpieza, lubricación, calibración, inspección); tareas de predictivo (vibración, termografía, etc.); tareas basadas en la condición (diferencial de presión para limpieza/ cambio de filtros, otras). Es necesario seleccionar herramientas que permitan definir, de forma consistente, el mix apropiado de actividades en base a la identificación de los fallos potenciales de los equipos/instalaciones críticos para alcanzar los objetivos, a nivel de producción, calidad, medioambiente y seguridad del personal. Dentro del kit de potenciales herramientas se consideran el RBM (Risk-Based Maintenance), SRCM (Streamlined Reliability-Centered Maintenance) y el RCM (Reliability-Centered Mainte - nance) . Se trataría de un “programa vivo” que se actualizará en base a un conjunto de variables (Órdenes de trabajo de correctivo y preventivo, cambios de diseño, ciclos de mercado, cambios a nivel operativo, cambios en los objetivos del negocio, análisis RCFA, etc.) A este nivel se definen los “Indicadores Claves del Desempeño (KPI´s)” que permiten gobernar el alineamiento táctico con la estrategia y los objetivos del negocio. En base a ellos, se realizarán los ajustes de la estrategia ante cambios en los objetivos. (b) Identificación de los trabajos. La clave del éxito de esta etapa radicará en la definición de un CMMS (Sistema Computerizado de Gestión del Mantenimiento) que integre, de forma comprensible, efectiva y eficiente, el flujo de datos con el proceso de toma de decisiones para la gestión de las órdenes de trabajo. Es esencial para el éxito, el alineamiento de la cultura, la tecnología y los procesos. 109 Antonio Luis Álamo Trujillo La organización debe estar capacitada para recoger e interpretar aquellos datos que son necesarios para el desarrollo de la estrategia y convertirlos en información útil para la decisión. Esta etapa representa el corazón del proceso de análisis de costes. Para alimentar al CMMS se contempla la instrumentación de campo (analizado - res de vibración on-line, PLCs), datos históricos, observaciones del operador, etc.; es necesario una eficiente organización y presentación de los datos para soportar un proceso de toma de decisiones integrado. Igualmente importante para apoyar la toma de decisiones, es la identificación de las “reglas definidas por el usuario (odontología)”para la interpretación de los datos y su correlación con otros. (c) Control de los trabajos (“guías de planificación”). Implica el diseño de procedimientos para la planificación y programación de los trabajos identificados por el CMMS. La organización debería ser realizada sobre un enfoque multivariable /multiparámetro (tiempo, condición, horas/hombre, etc.). (d) Ejecución de los trabajos. Identificado, planificado y programados los trabajos, será fundamental, una vez realizados, el diseño de un procedimiento para una efectiva retroalimentación de campo; esta juega un papel clave en la medida de los resultados y los procesos de mejora continua. Es necesario conjugar, de forma efectiva, el sistema de O.T.´s con un apropiado PMT (Testing Post-Maintenance) . Estos cuatro elementos son necesarios conjuntamente (figura 43) : Figura 43: Nivel 2: Conceptos básicos y sus elementos (Toomey G., 2004). 110 Tesis Doctoral La ausencia de alguno de ellos reduciría notablemente la calidad de los resul - tados. Las claves para la selección de la solución óptima son: 1.- Clara definición y comprensión de los objetivos del negocio. 2.- Identificación de los desequilibrios (gaps). 3.- Identificar los retos y oportunidades. 4.- Definir un modelo que brinde soluciones que permanezcan alineadas con los resultados de los puntos anteriores. La figura 44 define, en cada nivel, la visión con la que habría que enfocar la fase de diseño, la responsabilidad y la influencia de las áreas de Ingeniería y Planificación de la O&M: Figura 44: Diseño orientado hacia el Ciclo de Vida. 2. MARCO DE REFERENCIA PARA LA OPTIMIZACIÓN DEL DISEÑO Y LA PLANIFICACIÓN DE LA O&M. Varios estudios japoneses (relacionadas con el TPM) muestran que las pérdidas vinculadas a la eficiencia son mayores que las pérdidas vinculadas al downtime. En consecuencia, es importante considerar que la productividad no sólo puede ser influenciada actuando sobre la efectividad, sino también sobre la eficiencia (fase de diseño). Por tanto, el programa para el aumento del nivel de los factores de RAMS y de la rentabilidad económica de un sistema técnico debería estar centrado sobre la mejora de su Eficiencia como de su Efectividad. Debería ser un” programa vivo”. Tam y Price (2008) consideran que existen tres dimensiones críticas en el proceso de toma de decisiones para optimizar la planificación del mantenimiento: dimensión salida (output), dimensión riesgo y dimensión recursos. La figura 45 indica el marco de referencia propuesto por dichos autores para la optimización del diseño y la planificación de la O&M de soluciones STM + C: 111 Antonio Luis Álamo Trujillo como matriz de decisión semicuantitativa para orientar la estrategia de O&M y los aspectos claves en la negociación del contrato.  Pérdidas Técnicas. (a) Paradas no planificadas (Unplanned downtime): Disponibilidad (A). La causa principal es el fallo (de misión o de demanda). El total de paradas no planificadas de un componente del sistema depende de factores que fundamental - mente están relacionados con la ingeniería y el proceso de planificación de O&M (política de mantenimiento, tipo de fallo, accesibilidad, experiencia y cualificación del equipo humano, tiempo de respuesta). (b) Pérdidas técnicas de velocidad: Performance (P). Una vía de reducir los efectos es una apropiada política de O&M (apropiado condition monitoring on-line; intervalos de inspección; otras). 2.3. Dimensión Recursos. Disponibilidad vs. gasto en mantenimiento. La rentabilidad económica de un sistema técnico, en general, está basada en el principio de disponibilidad (figura 49) .Consecuentemente, el riesgo económico au - menta con la pérdida de disponibilidad de sus instalaciones. La figura ilustra los conceptos básicos, las restricciones, la influencia de las áre - as de Ingeniería y Planificación de la Operación (Nivel 1), y Operación y Mante - nimiento (Nivel 2), en la disponibilidad y la rentabilidad económica de un proyecto: Figura 49: Influencia de las Especificaciones Técnicas y la planificación de la O&M (STM) sobre la disponibilidad y la rentabilidad económica de un sistema (Adaptado de Martorell, S. et al., 2004). El downtime es un componente significativo de coste en las industrias, y de modo especial, en las de proceso continuo. Por tanto, la mejora de la rentabilidad económica debería centrarse en la definición de las especificaciones técnicas y la política de O&M (STM+C). Un objetivo, sería mantener un nivel óptimo de fiabilidad intrínseca con la finalidad de reducir la relación de fallo. Sin embargo, la mantenibilidad y la disponibilidad suelen tener efectos opuestos. Alcanzar un determinado nivel de “disponibilidad técnica” exige unos costes, los cuales 118 Tesis Doctoral normalmente serán mayores al aumentar dicho nivel (assesment of cost contribu - tions).  Fiabilidad (Reliability: R). La fiabilidad representa la capacidad para responder y continuar operando sin fallo, y bajo determinadas condiciones específicas, durante un periodo de tiempo dado o edad (Martorell, S., et al., 2004) .De esta manera, el fallo se define como una interrupción de la capacidad funcional o disminución del rendimiento por debajo de un umbral establecido en las especificaciones funcionales. Las consecuencias del fallo pueden ser tanto financieras como no financieras (pérdida de tiempo de produ - cción, satisfacción del cliente, incumplimiento de garantías, penalizaciones legales, u otro tipo de responsabilidades). El coeficiente de fallo de un sistema viene dado por el Tiempo Medio entre Fallo (MTBF, Mean Time Between Failure) . En la práctica, la fiabilidad se determina a través de la siguiente fórmula general (Blanchard, B.S. y Fabrycky, W., 1990) : 1Número de fallos RTiempo total de operación =− (8) La fiabilidad natural es la fiabilidad propia/inherente del equipo (sin recibir mantenimiento); depende directamente de las características físicas o de diseño. Por contra, la fiabilidad intrínseca es la agregada (en principio mayor que la natural) en base a la cantidad de mantenimiento de calidad realizado (usualmente preventivo). (Martorell, S., et al., 2004) Una discusión más detallada del cálculo de la fiabilidad puede ser consultada en Schram, G.- GS03002.  Disponibilidad (Availability: A). La disponibilidad de un equipo, en general, viene representada por su capacidad de estar en estado para funcionar, sin fallo, bajo unas condiciones especificadas durante un periodo dado. La disponibilidad, o más directamente la indisponibilidad, depende no solamente del efecto downtime, sino también de la probabilidad de fallo para realizar su función (efecto de no fiabilidad). Para reducir este efecto, es necesario planificar y programar intervalos de inspección. La disponibilidad está fuertemente relacionada con la fiabilidad y la mante - nibilidad. Un sistema fiable requiere menos mantenimiento y una buena mante - nibilidad tiempos de reparación más cortos. La disponibilidad de un sistema se puede determinar a través de la siguiente fórmula general: Uptime Availability Uptime downtime =+ (9) Existen otras formas diferentes de medir la disponibilidad, y por tanto, diferentes expresiones para su medida; dependiendo de lo que se incluya en el análisis del uptime y el downtime podemos distinguir, a nivel teórico: la disponibilidad inheren - te, la realizada y la operativa.  Mantenimiento (Maintenance: M). El mantenimiento representa, según Martorell, et al., el conjunto de actividades realizadas sobre el equipo con objeto de evaluar, conservar o restaurar su capacidad operativa. Aunque un equipo esté sometido a mantenimiento (correctivo y preven - tivo) este puede degradarse con el tiempo en función de las condiciones de trabajo y 119 Antonio Luis Álamo Trujillo la efectividad del mantenimiento planificado (mantenimiento imperfecto). Por tanto, es importante la programación de actividades de predictivo para el control de los mecanismos de degradación. El mantenimiento introduce también un efecto negativo, llamado efecto downtime, el cual viene representado por el tiempo que el equipo está fuera de servicio por mantenimiento (correctivo, preventivo sistemático, overhaul, etc.). Este tiempo depende de las características de mantenibilidad del equipo, las cuales son función, no sólo de sus características físicas, sino también, de múltiples factores relacionados con el diseño, y en ocasiones, de las condiciones de entorno (política de stocks, experiencia y cualificación del personal, accesos, climáticatología). La Mantenibilidad es una medida de la habilidad de retener o restaurar un item a las condiciones especificadas de funcionamiento usando los procedimientos prescri - tos y niveles de capacidad técnica. Desde un punto de vista más formal, se define como la probabilidad de que un item pueda ser restituido a sus condiciones de operación dentro de un periodo predefinido de tiempo bajo condiciones predeter - minadas de mantenimiento. (Schram, G - S03004) Es representada por el MTTR (Mean Time To Repair) ; representa el downtime, en unidades de tiempo, asociado al mantenimiento realizado. Una medida a ser mini - mizada será el tiempo medio utilizado para reparar (1 / MTTR). El problema de minimización del downtime es complejo dado que depende de muchos factores (velocidad de diagnóstico, cadena de suministro de repuestos, capa - cidad, preparación y experiencia del equipo de mantenimiento, condiciones ambien - tales, otros). Es importante, por tanto, una acertada planificación de la O&M.  Seguridad-Soportabilidad (Safety: S). La componente -S en el término RAMS puede ir asociada a Seguridad o Sopor - tabilidad; su asignación dependerá de la naturaleza de la aplicación. El cálculo de la componente de Seguridad es realizado frecuentemente a través del análisis de riesgo. El ROI_ M (Retorno de la Inversión en Mantenimiento) puede ser evaluado en base a la reducción del coste de la dimensión riesgo. Por su parte, el gasto en mantenimiento, puede cuantificarse en base al coste de los recursos necesarios para las acciones de mantenimiento más los costes vinculados a las pérdidas de operación (Tam, A.S.B. and Price, J.W.H., 2008b) : () _ cos reducción del riesgo ROI M Gasto en mantenimiento Gasto en mantenimiento tede recursos pérdidas deoperación ∆ = −=+ (10) Los costes de la dimensión riesgo serán función del coste de los recursos. Esta última variable de coste será la variable controlable en el proceso de optimización; será función de la calidad del mantenimiento. El criterio para priorizar las alternativas será el de asegurar el máximo retorno en el gasto en mantenimiento en forma de reducción de riesgo bajo las restricciones contempladas (Tam, A.S.B. and Price, J.W.H., 2008b) . Por tanto, es importante una buena comprensión de la relación coste del riesgo v.s. gasto en recursos para cada alternativa. Ello exige un modelo que posibilite un análisis exhaustivo de alterna - tivas y permita evaluar y comprender sus estructuras de costes. El objetivo de la ingeniería (bajo el paraguas del ciclo de vida: enfoque concu - rrente) ha de ser el asegurar que el ciclo de vida total del sistema sea considerado 120 Tesis Doctoral desde el principio. Este enfoque ha de integrar todos los factores necesarios (desempeño -performance , productividad, fiabilidad, mantenibilidad, factor humano, soportabilidad, calidad, etc.) para brindar, en función de las necesidades identifica - das, opciones de diseño viables. Consecuentemente, la ingeniería, en este contexto, implica una orientación hacia la gestión del ciclo de vida. Esta orientación, o diseño concurrente, lleva aparejado la convivencia del ciclo de vida del sistema técnico con el ciclo de vida de su sistema soporte. Por tanto, habrá que considerar la coordina - ción de tres ciclos de vida que progresan en paralelo, tal y como se ilustra el la figura 50: Figura 50: Ingeniería orientada al ciclo de vida (Ingeniería concurrente). (Fabrycky, W.J. and Blanchard, B.S., 1991) La fiabilidad y la mantenibilidad tienen una gran influencia sobre el coste del ci - clo de vida (Hansen, R.C., 2001) .Por tanto, sería interesante la planificación coordina - da del mantenimiento y su soporte logístico en la fase conceptual del diseño. Los aspectos económicos son muy importantes en la ingeniería de sistemas con objeto de garantizar la viabilidad económica del diseño. Existen numerosos ejemplos de estructuras, procesos y sistemas técnicos que muestran excelentes diseños físicos pero que no son viables económicamente (Fabrycky, W.J. and Blanchard, B.S., 1991). El LCCA suministra la viabilidad económica de un sistema cuando se introduce como parámetro en el proceso de diseño. 2.4. Bases del modelo para la planificación y control de la O&M. Gestión dinámica del ciclo de vida de la STM+C seleccionada. La competitividad está haciendo bascular el orden de importancia hacia el aseguramiento del estado, lo cual dependerá de las decisiones que se tomen durante el periodo de gestión de la inversión y de las que lo controlan durante la operación. Para mantener los máximos niveles de productividad y obtener el máximo retorno de la inversión, es necesario un Modelo de Gestión de Activos que: 1.- Traduzca, de forma efectiva, la información de los activos en conocimiento relevante y oportuno para la toma de decisiones ante estímulos externos y/o internos. 2.- Posibilite la planificación y control sistemático de un activo a lo largo de su ciclo de vida (Life Cycle Management). Incluye su especificación, diseño y construcción, operación, mantenimiento, modificación y eliminación. 3.- Favorezca una gestión proactiva alineada con la visión, misión y los objetivos. Ello implica un enfoque amplio que integre todas las partes de la organización: mantenimiento e ingeniería, producción/operación, calidad, compras, Stakeholders. El principal reto a la hora de seleccionar y priorizar las tareas de mantenimiento será la cuantificación del ROI de la alternativa considerada. En esta investigación, el ROI_M se valora en base al nivel de reducción del coste del riesgo. La idea es 121 Antonio Luis Álamo Trujillo intensificar el concepto de “mantenimiento planificado” y “mantenimiento efecti - vo” (Conde Collado, et al., 2003) con objeto de reducir los costes potenciales asocia - dos al downtime. En el modelo desarrollado, la verdadera planificación se amplía (enfoque proac - tivo) para iniciarla con el análisis de las necesidades de mantenimiento esperadas (“Guías de Requerimiento de Servicios”) y la planificación de los recursos necesarios, especialmente humanos (“Guías de Planificación”). Estas guías serán excelentes documentos de referencia para el desarrollo de un programa de mantenimiento preventivo realista y comprensivo. 3. MODELO DE REFERENCIA PARA EL DISEÑO DE LOS PROCESOS DE DECI SIÓN. Atendiendo a los ejes de actuación de la función mantenimiento para la mejora de la competitividad y, de acuerdo con el nuevo modelo general de mantenimiento para el aseguramiento del estado y el marco de referencia descritos, el modelo conceptual para la definición y diseño de los procesos de decisión para el diseño de la STM+C (nivel 1) y la planificación y control dinámico de la O&M (nivel 2), sería el siguiente ( figura 51) : Figura 51. Modelo de Referencia para el diseño STM+C: Ingeniería concurrente. Diseño orientado al ciclo de vida. • Nivel 1: Fase de adquisición. Definición de alternativas STM+C: Geno - tipo del sistema. En este nivel se definirán las actuaciones a llevar a cabo durante la gestión de la inversión. Resulta interesante que, no sólo se consideren los requeri - mientos funcionales, sino que también se adapte y desarrolle el diseño para aumentar la disponibilidad, la fiabilidad y reducir los costes de mantenimiento en la fase de utilización/operación. 122 Tesis Doctoral Será necesario evaluar diferentes alternativas de diseño con el fin de encontrar el mejor equilibrio coste total vs. desempeño (performance), para el ciclo de vida . El objetivo es brindar soluciones óptimas globales y gobernables en el ciclo de vida establecido para el sistema. Nivel 2: Fase de operación. Control y Gestión dinámica de la O&M de l sistema global: Gen otipo del sistema. El objetivo es mejorar el nivel de competencia de la planta/sistema mediante la búsqueda de alternativas, altamente optimizadas, para el equilibrio dinámico sistema – entorno (definir el fenotipo del sistema). Para mejorar el nivel de competencia del sistema a través del equilibrio dinámico sistema – entorno, será necesaria una elevada capacidad de respuesta; ello exige disponer de un sistema de información, en la fase de operación, que brinde: a. La máxima información relevante posible, de forma oportuna, clara, fiable y precisa. b. Que permita simular escenarios de actuación técnico -económicos para investigar diferentes alternativas y buscar el mejor equilibrio entre coste total, desempe - ño y estrategia de mantenimiento, sobre el ciclo de vida establecido. Para muchos tipos de información, el proceso de decisión, en sí, debe ser parte integral del sistema de información. En este nivel se define y diseña el proceso de decisión y la plataforma científicotécnica para el control y la gestión dinámica de la O&M. El objetivo es producir con menores costes que la competencia para mejorar el nivel de competitividad y favorecer la captación de clientes e inversores. Un paso importante en la Gestión del Ciclo de Vida sería la identificación del interés y objetivos del cliente sobre un periodo de tiempo. Ello ayudaría a definir los criterios y la frontera temporal del diseño. Hay dos tipos principales de entrada al proceso que pueden influir en los tradeoff en el proceso de decisión: - Requisitos obligatorios (mandatory). Las de obligado cumplimiento especi - fican las condiciones necesarias que debe tener toda solución para ser aceptada por el cliente: regulaciones, normas, presupuesto, etc. - Especificaciones del cliente (trade-off requirements). Son condiciones que hacen que el cliente esté más satisfecho; marcan los elementos de valor, y por tanto, la ventaja competitiva de la solución propuesta. Entre las ventajas del modelo, cabe destacar: • Su aplicación en la planificación, con un enfoque estratégico e integral, de la explotación y mantenimiento de equipos. • Dar soporte a la toma de decisiones y, en su caso, optimizar la explotación de equipos bajo criterios de fiabilidad, disponibilidad, seguridad pública y medioam - biental, costes del ciclo de vida y criterios de explotación, plan de negocio de la empresa. • Reducir los niveles de incertidumbre. • Aumentar la confiabilidad del sistema y reducir los riesgos asociados a la opera - ración. 123 CAPÍTULO III PROCESO DE DECISIÓN PARA EL DISEÑO ÓPTIMO DE ALTERNATIVAS STM+C. METODOLOGÍA I + I + D. Tesis Doctoral CAPÍTULO III: PROCESO DE DECISIÓN PARA EL DISEÑO ÓPTIMO DE ALTERNATIVAS STM+C. METODOLOGÍA I + I + D. 1. INTRODUCCIÓN. En las fases Conceptual y Preliminar de cualquier proceso o sistema de nueva inversión es donde es más fácil incorporar o implementar un cambio o una mejora. Durante las fases de Detalle & Desarrollo del diseño y Producción y/o construcción, las influencias de las mejoras tienen mayores resultados, pero la facilidad para incorporarlas o aprobarlas son mínimas. Una vez el sistema es construido y se encuentra en fase de utilización, las posibilidades de mejorar su eficiencia son prácticamente nulas. De igual modo, en esta fase, es difícil justificar una nueva reforma, una modificación o una gran parada asociada. ( Fabrycky, W.J. y Blanchard, B.S, 1991) Por otro lado, probablemente, la mejor forma de reducir el coste total de un activo/sistema y aumentar su productividad, es reduciendo los costes de su manteni - miento y soporte logístico. (Tam, A.S.B. and Price, J.W.H., 2008b) La Gestión de Activos (Asset Management) consiste en la organización del ciclo de vida de un activo con objeto de obtener, al mínimo coste y para el total del tiempo de vida asignado (ciclo de vida), la máxima disponibilidad, efectividad, productividad y la más alta calidad. Para conseguir los objetivos indicados, resulta fundamental un diseño apropiado (eficiencia) y un conocimiento de la estructura y composición de los Costes de su Ciclo de Vida. La figura 52 describe, desde el punto de vista de la gestión de activos industriales, los costes totales vinculados a la adquisición de un activo: Figura 52: El iceberg de costes de un activo/sistema a lo largo de su ciclo de vida. Como se observa, el coste total de un item a través de su ciclo de vida está formado no solamente por el “Coste de Adquisición”, sino que hay que considerar otras categorías que quedan englobadas dentro de los denominados “Costes de Propie dad”, como son: los costes de operación, mantenimiento, logística, soporte, etc. Otra categoría de clasificación de costes al más alto nivel del CBS (Cost Break - down Structure) , común para los sistemas técnicos de producción continua (plantas de producción de energía, gas, petróleo, parques eólicos, autopistas de peaje, etc.), es la 127 Antonio Luis Álamo Trujillo P3: Alternativas para el subsistema firme y pavimentación. Gama de alternativas. En este paso se identifican y evalúan diferentes configuraciones de diseño (al - ternativas). Se identifican cinco tipos diferentes para ser evaluadas para una superficie de 5.000 m 2 . Los tipos se diseñan y configuran en diferentes capas. Para definir las características geométricas y mecánicas de las diversas capas, así como de su proceso constructivo, se tiene en consideración aspectos estructurales (dimensio - namiento), funcionales, sociales, ambientales, constructivos y económicos (precios de mercado). La tabla 19 muestra un resumen de las cinco alternativas y su proceso cons - tructivo: Tabla 19: Alternativas de pavimentos a evaluar. Alternativa 1 Alternativa 2 Alternativa 3 Alternativa 4 Alternativa 5 Pavimento - rodadura (Top layer) Dual ZOAB Dual ZOAB Microflex Microflex Concrete (234 mm ) Base 1 (Middle Layer) 40mm STAB 40mm STAB 65mm STAB 60mm STAB - Base 2 (Middle layer) 60mm STAB - - 70mm STAB - Sub-base (Bottom layer) 70mm STAB 65mm STAB 70mm STAB 70mm STAB - Cimentación(Foundation) Unbounded bounded bounded Unbounded Unbounded (*) ZOAB es una mezcla de asfalto muy abierto con buena reducción de ruido y buenas cualidades de drenaje; la vida técnica estimada es de 10 años. (**) STAB mezcla de asfalto muy estable con un alto poder de carga. (***) Microflex es una mezcla de asfalto con algo menos de reducción de ruido que ZOAB pero con una mayor esperanza de vida técnica (alrededor de 20 años). P4: Análisis del factor humano. El análisis del factor humano es útil cuando sus decisiones influyen en el funcionamiento del sistema. En este caso, el factor humano tiene poca o nula influencia en el funcionamiento del pavimento. Los accidentes de tráfico debidos a un error humano, por ejemplo, pueden influir en el funcionamiento de la carretera, pero al no ser imputables al subsistema se excluyen de los requisitos de desempeño. El factor humano sí puede influir en la fase de ejecución, donde se determinan algunas de las características estructurales de los pavimentos. Por ejemplo, en la laminación en pavimentos de asfalto, el grado de compactación del material influye en la vida útil del asfalto. Sin embargo, no existen datos disponibles sobre esa correlación. P5: Realización FTA. Esta técnica es de utilidad para el modelizado y análisis de los mecanismos de fallo del subsistema. Para el subsistema en estudio existe poco conocimiento acerca de los mecanismos de fallo. Los proyectistas experimentados tienen una idea global de cómo y cuándo se producirá un fallo en la vida del pavimento; sin embargo, no disponen de datos específicos sobre las causas raíz de los fallos. Por tanto, es un proceso que habría que iniciar con objeto de disponer de una base de datos rigurosa. En base a los argumentos anteriores, no es posible realizar un FTA en este caso. 230 Tesis Doctoral P6: Realización FMECA del subsistema. Documentación de los modos de fallo. Se identifican, se estudian los efectos y las consecuencias de los principales modos de fallo que pueden ocurrir durante la vida del subsistema (FMEA) y la prevención de problemas, especialmente los que se califican como críticos. En base a la información de los proyectistas y constructores experimentados, se identifican siete modos principales de fallo: 1. raveling (deshilachamiento del pavimento). 2. Desnivel transversal. 3. Desnivel longitudinal. 4. Grietas (cracking). 5. Fallo en los bordes de la calzada. 6. Irregularidades (pequeñas grietas, baches o bultos en la capa superior del pavimento). 7. Deshilachamiento o grietas a lo largo de la unión de dos pavimentos (unión longitudinal). El análisis de criticidad tendrá por objeto calificar cada modo de fallo de acuerdo a la influencia combinada de la severidad (consecuencia del fallo, si ocurre) y la ocurrencia (probabilidad o frecuencia del fallo). El riesgo de un modo de fallo y sus efectos se determinará por tres factores: la severidad, la ocurrencia y la probabilidad de detectarlo antes de que se produzca (detección); se evaluará a través del RPNteórico y se expresará, en general, en términos de coste. Este valor será utilizado para calificar el nivel de criticidad. La ocurrencia de un cierto modo de fallo se define de modo empírico(a través de la experiencia de los proyectistas y constructores). Desde un punto de vista técnico, el estado del pavimento puede representarse mediante un indicador global (indicador de estado) que puede incluir distintos factores relacionados con el estado de aspectos concretos como son, básicamente, la regularidad superficial y la capacidad estructural del firme en referencia a la estructura misma, así como también aspectos de conservación más ordinaria (limpieza, etc.). Por su parte, el estado o condición de un cierto modo de fallo se establece en función de las etapas recogidas en la normativa sobre carreteras. Para la norma holandesa, estas etapas van desde el nivel A (alto nivel de calidad) al nivel F (más bajo nivel de calidad). En la práctica, los clientes/usuarios mayoritariamente exigen al pavimento un nivel de calidad mínima (nivel B). El criterio para calificar el estado del pavimento será el siguiente: “Un estado de la calzada por debajo del nivel B se considera un fallo, lo que exige una actuación de mantenimiento. Figura 100: Diferentes estrategias de conservación de un firme: esquema usual (Kraemer, 2004). 231 Antonio Luis Álamo Trujillo Cuando el nivel de calidad está por debajo del nivel B, los efectos del modo de fallo se determinan por las actuaciones requeridas para restaurar al nivel mínimo (B). Un aspecto a destacar, es que la curva de degradación es específica. Por ello, a igualdad de factores, las pendientes de las curvas de degradación correspondientes a este tipo de soluciones, en general para pavimentos de hormigón, son más suaves que otras soluciones, lo que implicaría periodos más largos de actuación. Con la ocurrencia y los efectos – consecuencias de un modo de fallo, el riesgo para ese modo de fallo, el riesgo total de todos los modos de fallo y el coste del riesgo para una alternativa (RDC i ) es calculado. La ocurrencia de un modo de fallo se supone diferente para cada alternativa. Por ejemplo, la primera alternativa tiene una doble capa ZOAB en la parte superior. La vida técnica, para el criterio considerado, para la alternativa 1 y el modo de fallo 1 (raveling), es de 10 años. La alternativa 3 tiene Microflex como capa superior (más resistente contra el raveling); su vida técnica, para el criterio considerado, es de 20 años. Para la alternativa 5 (hormigón) el modo de fallo 1 no existe. Las curvas de la figura 101 permiten estimar la probabilidad de ocurrencia, antes de lo esperado, del modo de fallo 1 para las diferentes alternativas; con esta información, se puede cuantificar la componente RDC del modo de fallo 1 para cada alternativa. Por ejemplo, para la alternativa 1, eventualmente supondría la sustitución de una o dos capas de asfalto de 5000 m 2 totales. Los costos de dicho reemplazo son ReDC = 48.500 € y el downtime (MTTR) de 16 horas. Figura 101: Ocurrencia del modo de fallo 1(raveling) en % / año sobre mezcla de asfalto ZOAB. [Breemer, J.J.A., 2009] El análisis de riesgo es un punto importante para reducir los niveles de incer - tidumbre de una decisión. P7: Análisis de seguridad. No aplica en este caso dado que sólo se está evaluando los materiales y la componente estructural y funcional del diseño. P8: Realización ETA .Desarrollo de escenarios posibles. Este análisis es necesario para identificar los sucesos vinculados a fallos que estén recogidos en el contrato de mantenimiento. Ilustra las consecuencias del fallo de un componente o sistema. 232 Tesis Doctoral No se realiza en este caso debido al hecho de que los eventos que pueden producir un fallo potencial del pavimento, tales como accidentes o la caída de cargas, se excluyen en el contrato de mantenimiento. P9: Análisis del mantenimiento y de garantías. Tareas de conservación. La función mantenimiento tiene una influencia importante en la gestión de riesgos, y por tanto, en la rentabilidad económica del sistema técnico (Zoeteman, A., & Braaksma, E., 2001). De forma general, la función mantenimiento “hereda” un perfil de riesgo desde la fase de diseño (ingeniería) que ha de gestionar en base a las siguientes restricciones básicas: la estrategia de operación, limitaciones presupues - tarias y de tiempo. Los efectos de un análisis y diseño riguroso de esta función se traducen en una mejora de la disponibilidad, fiabilidad y operatividad, una mayor seguridad, menor nivel de pérdidas de producción, menores efectos medioambientales, costes de mantenimiento, entre otros. El objetivo general de las tareas de conservación consiste en alargar al máximo la vida de la construcción, manteniendo unos criterios mínimos de calidad técnica que garanticen la seguridad y comodidad del usuario. Así pues, parte de las activida - des que comprende la gestión de las tareas de conservación deben contemplarse desde el mismo momento del diseño del proyecto constructivo. El objetivo de este proceso (P9) es la definición y organización de las tareas de mantenimiento para la estimación y valoración de los recursos necesarios para la gestión del pavimento en servicio. Se distinguen básicamente tres tipos:  Actuaciones ordinarias. Por actuaciones ordinarias se entiende las que se lle - van a cabo de manera rutinaria y periódica a lo largo de la vida útil de la estructura, según la estrategia de conservación adoptada, sin implicar un nivel de modificación sustancial de los elementos originales del firme. Estas son todas las tareas asociadas a la reparación de desperfectos de carácter más bien puntual y de poca gravedad (reparación y resellado de juntas, sellado de nuevas fisuras, etc.).  Renovaciones superficiales. El objetivo de la renovación superficial es otor - gar al firme unas características superficiales (textura y regularidad superficial) cumpliendo con las exigencias de las normativas. En general, la mejora de la regularidad superficial se lleva a cabo mediante técnicas de eliminación parcial del material, recrecimiento (adición de material), o incluso una combinación de ambas.  Rehabilitaciones estructurales. Son las actuaciones correspondientes, de mo - do general, a la ejecución de refuerzos (recrecimiento) y al recalce de losas. Dan respuesta a un deterioro importante que ha hecho disminuir sustancialmente la capacidad estructural del firme. Es tarea de la función mantenimiento el reestablecer un equipo de producción, o mantener este, en las condiciones de funcionamiento especificadas. La política de mantenimiento elegida afectará al comportamiento al fallo, y por tanto, a la capa - cidad de producción disponible y los costes de operación. El plan de mantenimiento, para cada alternativa, se diseñará sobre la base de los resultados del FMECA obtenidos en P6.Con la información de los efectos asociados al modo de fallo de una alternativa puede ser estimado el número de fallos y la cantidad de downtime esperada para un periodo de mantenimiento . Esta información permite el cálculo de la fiabilidad de la alternativa(i). El uptime puede ser calculado 233 Antonio Luis Álamo Trujillo a partir del downtime y el tiempo total de operación. La disponibilidad será calculada a partir del uptime y el downtime. Cada alternativa tiene diferentes características y necesitan una estrategia de mantenimiento diferente (variables independientes). Por ejemplo, la vida técnica de la mezcla de asfalto ZOAB (alternativas 1 y 2) es de 10 años, y la de la mezcla de asfalto Microflex (alternativas 3 y 4) es de 20 años. Para asegurar un nivel adecuado de calidad dentro del periodo de mantenimiento para las alternativas 1 y 2 es necesario reemplazar la capa superior a los 10 años. Sin embargo, las alternativas 3 y 4 (Microflex) no requieren reemplazo de la capa superior en el periodo de mantenimiento especificado; sin embargo, necesita más mantenimiento durante su vida técnica. (*) Las actuaciones de conservación de carreteras, aún pareciendo de importancia secundaria respecto al proyecto y ejecución, ocupan un lugar fundamental en el desarrollo económico y so - cial de un país, ya sea por la propia explotación de las mismas como por el importante valor pa trimonial al que refieren. Por ello, es altamente recomendable la elaboración de una estra tegia de conservación desde el momento de proyecto , logrando de este modo, si la estrategia es buena, una prolongación de la vida con un menor coste.  Análisis de las garantías de desempeño y ecuaciones de compensación. Se considera un período de mantenimiento para el pavimento de 15 años y una vida residual de 5 años. Total, 20 años. El contratista tiene libertad para determinar la estrategia de mantenimiento. El plan de mantenimiento, para cada alternativa, se diseña sobre la base de los resultados del FMECA. Con la información de los efectos asociados al modo de fallo de una alternativa puede ser estimado el número de fallos y la cantidad de downtime esperada para un periodo de mantenimiento. El tiempo total de operación es de 175200 horas. Con esta información, los datos relevantes para la alternativa 1, son: - Fallos estimados durante el periodo de 20 años: 27. - Sustitución de la capa superior a los 10 años. - Fiabilidad: 99.98 %. - Disponibilidad: 99.86 %. - Downtime planificado: 252 horas. Para el modelo propuesto, las “garantías de desempeño” son los niveles mínimos (niveles de corte) de las Especificaciones de funcionamiento que debe cumplir una STM para ser aceptada. En este caso son: 1. Fiabilidad ≥ 99,8 %. 2. Disponibilidad ≥ 99,8 %. 3. Downtime menor de 350 horas. Como el uptime es clave en la estrategia de operación, la disponibilidad (o mejor la indisponibilidad) se convierte en el objetivo principal de la gestión del mantenimiento. Se considera un factor clave para el análisis, dado que una carretera es una infraestructura para la sociedad, el coste de la disponibilidad del uso que tenga en cuenta el tiempo que se tarda en hacer reparaciones y mantener una instalación (downtime planificado). Este tiempo se traduce en un coste importante para todos los usuarios de la infraestructura al que denominamos “coste social de indisponibi - lidad”. 234 Tesis Doctoral - Análisis de sostenibilidad. Ecuaciones de compensación: Coste social de no Disponibilidad (Principio de “alquiler de carril (lane rental) ”). En relación a las actividades de conservación de firmes y carreteras, la Or - ganización para la Cooperación y el Desarrollo Económico, en 1987, define la ges - tión intrínseca como: “el procedimiento consistente en coordinar y controlar todas las actividades encaminadas a conservar los firmes de carreteras, asegurando la mejor utilización posible de los recursos disponibles; es decir, haciendo máximo el beneficio para la sociedad”. Las situaciones que generan indisponibilidad de las instalaciones productivas repercuten negativamente en la rentabilidad y, en este caso particular, también al usuario de la vía. Para un proceso productivo no hay nada más ruinoso que la improductividad de los capitales invertidos en los activos fijos que sustentan las funciones esenciales del proceso. Sin embargo, a nivel técnico, es muy poco frecuente encontrar instrumentos que permitan conectar las actuaciones de mantenimiento con la repercusión económica que estas actuaciones tienen sobre la rentabilidad de la empresa, y consecuentemente, sobre su cuenta de resultados. Se utilizarán las ecuaciones de compensación para poner en valor, a través de las consecuencias (efectos económicos diferidos), el modelo propuesto de toma de decisiones basado en el riesgo. Otro aspecto que refuerza este análisis, es la búsqueda equilibrada de una forma soportable, viable y equitativa, de la sostenibilidad de las diferentes alternativas en sus tres ámbitos fundamentales: el económico, el social y el medioambiental (Adam, 2006; UN, 2005) . En este caso, se plantea la traducción económica del downtime como coste social de indisponibilidad, a través del principio de “alquiler de carril ( l ane rental)”. Este principio se utiliza para minimizar el impacto sobre el usuario de la vía de la solución adoptada; transfiere los costes diferidos al contratista (compensación negativa). Obliga al contratista a valorar, a la hora del diseño de la solución, la tasa de compensación entre cerrar o alquilar un carril; ello genera un doble efecto: un incentivo financiero en el contratista para minimizar el tiempo en que un carril no está en funcionamiento y una reducción del perjuicio sobre el usuario. En este caso, el cliente (administración) exige una cantidad mínima de manteni - miento y de interrupción del servicio para el usuario (contribuyente) de la calzada. Es muy importante traducir el downtime (o la indisponibilidad) en términos de coste. Este aspecto se considera clave para la selección de la STM+C que garantice un nivel de competitividad sostenible en el tiempo (sostenibilidad económica). El modelo general para evaluar las pérdidas de ingreso debidas a este factor es una función lineal del downtime. La ecuación de compensación por cierre de un vial por mantenimiento contractual sería: Coste social de no disponibilidad (penalización) = 3000 x Downtime(horas) = ( € ) ( 12) 235 Antonio Luis Álamo Trujillo P10: Cálculo del LCC .Cálculo del coste total. Los costes son ajustados de forma proporcional por motivos de confidencialidad. Uno de los objetivos principales del análisis LCC es cuantificar el “Coste Total de Propiedad” a lo largo del ciclo total de vida establecido para el subsistema. Es muy importante identificar todos los elementos de costes que de forma significativa afectan al LCC total. Dado la variedad de sistemas, es difícil establecer un modelo universal que permita definir los elementos de costes asociados a cada análisis LCC. La recomendación generalizada es que se particularice el CBS y las categorías de costes para cada área de aplicación del análisis LCC. Sin embargo, existen unas categorías de costes que son comúnmente usadas en muchos estudios: Costes de Adquisición y Costes de Propiedad (adoptada por IEC 60300-3-3). Estas dos categorías pueden ser alternativamente denominadas, según ISO15663, como”Gastos de Capital (CAPEX)”y“Gastos de Operación (OPEX)”. Esto no debe ser considerado una referencia rígida; todo lo contrario, flexible en función del sistema en estudio. Otra categoría de clasificación de costes al más alto nivel del CBS común para las plantas de producción continua (energía, gas, petróleo) es la siguiente: “Costes de adquisición”, “Costes de operación” y “Costes diferidos de producción”.Esta última categoría hace referencia a la penalización (penaltis) por incumplimiento de las condiciones de suministro establecidas en contrato (normalmente referenciadas a la cantidad a suministrar en un periodo dado). Su cuantificación se hace, generalmente, sobre la base de la indisponibilidad de funcionamiento del sistema de producción y una unidad de coste del producto (ecuación de compensación negativa). El coste de esta categoría puede tener un impacto importante sobre el LCC si la indisponibilidad del sistema y/o la unidad de coste del producto son altos. Luego, para este tipo de industrias, o similares (industrias de proceso continuo), es una categoría muy importante a tener en cuenta en el análisis LCC. Para el caso en estudio, esta categoría se cuantifica a través de (12) (“lane rental”). Las categorías de costes relevantes consideradas para el caso en estudio son: coste inicial, coste de mantenimiento, coste de la dimensión riesgo y costes diferidos (penalizaciones). Los costes inicial y de mantenimiento son obtenidos a través de la información proporcionada por el contratista. El coste de la dimensión riesgo se calcula en base a los resultados del FMECA (P6). Se plantea como aportación en el LCCA la evaluación de las alternativas desde el punto de vista de su” sostenibilidad social” en base a lo que se ha denominado” coste social de no disponibilidad”. La tabla 20 y la figura 102 muestran los costes de las alternativas sobre la base del LCCA para los casos 1 y 2: Caso 1 (modelo propuesto): Considera compensaciones (sostenibilidad social). Caso 2: No considera compensaciones. 236 Tesis Doctoral Tabla 20: Trade-off requerimientos (casos 1 y 2). Caso 1: Modelo propuesto. Considerando compensaciones (Coste social de indisponibilidad). Mejor alternativa Caso 1: (X) Criterio Alternativa 1 Alternativa 2 Alternativa 3 Alternativa 4 Alternativa 5 Fiabilidad (R) 99.98% 99.98% 99.99% 99.99% 99.99% Disponibilidad (A) 99.86% 99.86% 99.89% 99.89% 99.91% Downtime (horas) 252 255 188 188 156 (1) Coste Inicial CAPEX (€) 240.750 202.700 179.550 217.600 321.800 (2)Compensación Downtime (€) Coste social de indisponibilidad 756.000 765.000 564.000 564.000 468.000 (3) Mantenimiento coste (€) 151.800 151.800 128.687 128.687 96.086 (4) Riesgo (€) 97.000 97.000 54.620 54.620 17.578 OPEX: 4 2 ∑ 1.004.800 1.013.800 746.977 747.307 581.664 CosteTotal (€): 4 1 ∑ 1.245.550 1.216.500 926.527 964.907 903.464 Caso 2: Sin compensación. Mejor alternativa Caso 2: (X) Criterio Alternativa 1 Alternativa 2 Alternativa 3 Alternativa 4 Alternativa 5 Fiabilidad (R) 99.98% 99.98% 99.99% 99.99% 99.99% Disponibilidad (A) 99.86% 99.86% 99.89% 99.89% 99.91% Downtime(horas) 252 255 188 188 156 (1) Coste Inicial (€) CAPEX 240.750 202.700 179.550 217.600 321.800 (2) Coste social de indisponibilidad Downtime (€) No se considera No se considera No se considera No se considera No se considera (3) Mantenimiento coste (€) 151.800 151.800 128.687 128.687 96.086 (4) Riesgo (€) 97.000 97.000 54.620 54.620 17.578 OPEX: 4 3 ∑ 248.800 248.800 182.977 183.307 113.664 CosteTotal (€): 4 1 ∑ 489.550 451.500 362.527 400907 435464 (*) Los costes son ajustados de forma proporcional por razones de confidencialidad. (**) Ecuación de compensación: Coste social de indisponibilidad (€) = 3000 x Downtime (horas). Se observa que la alternativa con mayor CAPEX (alternativa 5) es la más económica en términos de coste total de ciclo de vida para el periodo de mantenimiento contratado. Por lo tanto, LCCA es necesario para tomar decisiones con rigor cuando se consideran varias alternativas para un proyecto DBM. 237 Antonio Luis Álamo Trujillo Figura 102: Análisis del coste total de las alternativas. P11: Elección de la STM+C para el subsistema. Comparación y análisis de alternativas. Influencia de las garantías de desempeño en el proceso de selección. (a) Caso 1 (Consideración de las compensaciones). El trade-off se realiza sobre la base del coste total, desempeño y la compensación de downtime (Coste social de indisponibilidad). La tabla 20 muestra que la compensación del downtime (penali - zación) tiene un peso importante sobre el coste total de cada alternativa. Se conside - ra que es una buena forma de cuantificar el desempeño, la sostenibilidad social y económica y la efectividad total de una alternativa. En base al trade-off asociado al caso 1, la mejor elección es la alternativa 5. La tabla 20 muestra que es la de mayor coste inicial, la más económica en el resto de las componentes de coste y la que mejores garantías de desempeño presenta. También es la que presenta mejor comportamiento en la fase de operación (menor mantenimiento y costo de riesgo), y por lo tanto, mejor servicio de cara al usuario (sostenibilidad social) y menos incertidumbre (sostenibilidad económica). La alternativa 3 está próxima a la 5 en cuanto al coste total (la 3 es un 2.55% superior a la 5); sin embargo, en base a los datos de la tabla 20, su comportamiento en la operación, y por tanto su certidumbre y calidad de servicio, es inferior a la 5. Las alternativas 1 y 2 son significativamente más caras que las 3, 4 y 5. Ello es debido, en parte, a que necesitan más mantenimiento, lo que se traduce en una mayor indisponibilidad y penalización por downtime (mayor coste social). 238 Tesis Doctoral La figura 102 también muestra que la alternativa de menor CAPEX no es la de menor LCC total. Otros dos elementos interesantes para el análisis que surgen al introducir en el trade – off las ecuaciones de compensación (figura 103) son los “datos perdidos (ocultos)” y las “zonas de sombras” asociadas a las siguientes situaciones: 1.- La influencia de los bonus (compensación positiva) en el trade-off LCC vs. proceso de decisión: Coste Total (€) = [(1) + (2*) + (3) + (4)] – (compensación positiva: bonus) (13) 2.- El efecto sobre el OPEX y la curva de coste total al introducir conjuntamente compensaciones positiva y negativa a la hora de determinar el intervalo de LCC mínimo (figura 103): Figura 103: Efecto de los bonus y penalizaciones sobre el intervalo de LCC mínimo vs. proceso de decisión. (b) Caso 2 (No se consideran las compensaciones). El trade-off se realiza sobre la base del coste total y el desempeño. Las compensaciones (factor de sostenibilidad) no son consideradas en este caso como dato en el proceso de decisión. La tabla 20 muestra que la mejor elección, para el caso 2, es la alternativa 3. Sin embargo, presenta menores garantías de desempeño, peor comportamiento en la fase de operación (mayor coste de mantenimiento y de riesgo), y por lo tanto, peor servicio de cara al usuario y más incertidumbre que la alternativa 5. La alternativa 3 está próxima a la 5 en cuanto a coste total (la alternativa 5, bajo este análisis, es un 20% superior a la 3); sin embargo, en base a los datos de la tabla 20, su comportamiento en la operación, y por tanto, su certidumbre y calidad de servicio, es inferior a la 5. La alternativa 3 está próxima a la 4, pero esta última presenta un mayor coste inicial. Las alternativas 1 y 2 son significativamente más caras que las 3, 4 y 5. El proceso de selección asociado al caso 2 desplazada al tercer lugar la alternativa 5, a pesar de que presenta mejor comportamiento en la fase de operación y mejores garantías de desempeño. Por tanto, menos incertidumbre y mayor con - fiabilidad. 239 Antonio Luis Álamo Trujillo • Inspección y/o limpieza de palas (Esto es un tema opcional, en la mayoría de los contratos, dado que no es muy importante en las turbinas de paso variable, y sí, en las que controlan potencia por entrada en pérdida aerodinámica. Estas últimas prácticamente ya están fuera del mercado. Lo que sí se oferta actualmente es la inspección de las palas). (c) Evaluación de la GMA (%) para cada periodo de producción y la CPG estimada para las alternativas STM( i). (d) Estimación de los Costes totales para las i - alternativas (C Total (i)). (e) Determinación de la gama de alternativas STM+C y estrategia de negociación en función de las restricciones y “Requisitos del Cliente”. 2.3. Elementos necesarios para el análisis. • Proceso de modelizado del sistema. En general, el sistema puede ser modelizado desde diferentes puntos de vista: disponibilidad, mantenibilidad, fiabilidad, logística, riesgo, error humano, etc. Para las industrias de producción continua e intensivas en capital, la disponibilidad y la mantenibilidad representan los más relevantes “con - ductores de costes” en el análisis. Dado que el uptime de los equipos es clave en la estrategia de operación, la disponibilidad se convierte en uno de los principales objetivos de la gestión del mantenimiento. • Modelización de la disponibilidad. Su definición y formulación dependerá de los elementos que se decidan incluir en el análisis del uptime y downtime. Su modeliza - ción suele ser un problema complejo dado que hay que considerar muchos aspectos: distribución del fallo y del tiempo de reparación, mantenimiento preventivo, retrasos (en los suministros, en el mantenimiento, etc.). Consideraciones acerca de las diferentes formas de medir la disponibilidad son discutidas en Keeter, B. (2002). El hecho de que existan diferentes formas de medir la disponibilidad exige la búsqueda de definiciones de consenso entre las partes, lo requerirá el uso de técnicas semicuantitativas. Para el caso en estudio, habrá que considerar los términos de disponibilidad inherente (parámetro de diseño del equipo: nivel 1); operacional (vinculada a la efectividad y eficiencia de las operaciones de mantenimiento); y contractual (a caballo entre la inherente y la operacional). • Los datos. Es necesario una amplia variedad de datos (de fiabilidad, de operación, costes, otros). Es relativamente fácil encontrar fuentes disponibles al público de datos de fiabilidad. Lo difícil es para los “datos sensibles” de operación y costes. • La exactitud de los datos. Es crucial para mejorar la certidumbre de la pre - dicción y el diseño del sistema. Previamente hay que definir, con precisión, los datos de entrada y sus requerimientos. Los cálculos estarán basados frecuentemente en costes de funcionamiento de equipos similares con historial de uso. • Construcción de la Gráfica del Perfil de Costes (figura 1) para el ciclo de vida total del sistema. Es un proceso esencial del análisis. Permitirá la evaluación, a nivel financiero, de cada diseño con la referencia tomada como base (línea de referencia). Figura 104: Comparación de los perfiles de costes del sistema de referencia con un sistema alternativo. 246 Tesis Doctoral • Enfoque multidisciplinar. • Identificación de los conductores de costes que tienen impacto sobre el LCC total y sus relaciones causa - efecto. Son claves para orientar las acciones de mejora coste efectivo y la generación de alternativas STM+C. • Proyección de los “Costes de Propiedad”. Es necesario un estudio exhaustivo para conocer los principios de funcionamiento del sistema; ello permitirá identificar las categorías y la estructura de costes significativos con objeto de que el LCC cumpla con las funciones que se le exige. • Análisis de riesgo (PRA _ Probabilistic Risk Assessment y RPN-teórico). El análisis de riesgo es un punto importante para reducir los niveles de incertidumbre de la decisión. • Proceso de optimización. En un sentido amplio, buscar el conjunto de paráme - metros que minimicen el LCC del sistema total; en un sentido más estricto, la optimización puede ser aplicada a actividades específicas (optimización del diseño, del mantenimiento, de los repuestos, entre otras) que orientarán futuros proyectos de BPR, Reingeniería de organización o Reingeniería de procesos. • Búsqueda de diseños óptimos y no solamente adecuados. 2.4. Filosofía de operación. El objetivo es mejorar el nivel de competencia de la planta/sistema mediante la búsqueda de alternativas STM+C, altamente optimizadas, para el equilibrio dinámico sistema – entorno. 2.5. Elementos de coste. Una categoría de clasificación común para las plantas de producción de energía, gas o petróleo, es la siguiente: “Costes de adquisición”, “Costes de operación” y “Costes diferidos de producción”. Esta última hace referencia a la penalización esta - blecida por incumplimiento de las condiciones de suministro establecidas en contrato. Su cuantificación se hace generalmente en base a la indisponibilidad de funciona - miento del sistema de producción y una unidad de coste del producto. Puede tener un impacto importante sobre el LCC si la indisponibilidad del sistema y/o la unidad de coste del producto son altos. Es una categoría muy importante para este tipo de industrias y tiene un peso importante sobre el coste total de cada alternativa. 2.6. Ecuaciones del sistema. El Contratista-analista se enfrenta a un problema MCDM en el proceso de búsqueda de soluciones coste efectivas (gama de alternativas) que satisfagan, bajo las restricciones consideradas (atributos del emplazamiento, presupuesto, etc.), unos niveles de garantía. Hay tres elementos básicos sobre los que debe pivotar el proceso de integración de la toma de decisiones: - las especificaciones técnicas de diseño y la planificación de la O&M; - la disponibilidad contractual + costes; - las garantías. El compromiso contractual de un nivel de garantías lleva asociado unos costes, los cuales serán mayores cuanto mayores sean los niveles exigidos o comprometidos contractualmente. Los costes vinculados a un determinado nivel de garantías se obtendrán sumando las diferentes contribuciones (coste del riesgo, gastos de recur - sos en mantenimiento, otras). Por tanto, para el problema de optimización multiobje - tivo considerado, es importante tener una formulación detallada de las garantías. Los motivos básicos son: (a) han de ser consensuadas y aceptadas por las “Partes”. 247 Antonio Luis Álamo Trujillo (b) Son la base para cuantificar los riesgos económicos por penalizaciones (Cos - tes diferidos de producción). Las penalizaciones por compensación del downtime tienen un peso importante en el coste total de cada alternativa. (c) Representan un criterio relevante de decisión para definir los atributos de las alternativas. Por tanto, contribuyen, de forma importante, a la determinación de los candidatos a actuar como variables de decisión en el proceso MCDM. (d) Representan una buena forma de medir económicamente la efectividad total de una alternativa y de cuantificar su desempeño. (e) Es un buen indicador del nivel de sostenibilidad económica de una alternativa. 3. FUNDAMENTOS PARA LA EVALUACIÓN TÉCNICA DE ALTERNATIVAS. FACTORES DE DISEÑO. La rentabilidad económica de la inversión necesaria para la construcción y la operación de un parque eólico depende de tres factores principales: la inversión ini - cial, los costes de operación, y el retorno por la venta de la energía eléctrica generada. Los proyectos de energías renovables son típicamente intensivos en capital, por lo que las decisiones de inversión suelen estar precedidas por un análisis extensivo de su potencial atractivo .En Sousa de Oliveira, et al. (2011) se discuten los principales métodos para la evaluación económica de una inversión en la industria energética. Una panorámica de los principales factores que inciden en el proyecto y explotación de una instalación eólica, y que por tanto, hay que considerar en su diseño, puede verse en Bansal, R.C, et al. (2002), Jenkins, N. (1993(a) y (b)), Jonhson, G.L., Walker J.F., et al. (1997). 4. APLICACIÓN DEL MÉTODO I+I+D PARA LA DEFINICIÓN, CONFIGURACIÓN Y SELECCIÓN DE ALTERNATIVAS. PROCESO DE DECISIÓN PARA LA MEJORA DE LA EFICIENCIA DEL DISEÑO Y LA SELECCIÓN DE LA STM+C. La dinámica y complejidad de los mercados exige un alto nivel de competitividad a través de una elevada capacidad de respuesta. Sin embargo, las compañías afrontan severas dificultades para adoptar un enfoque estructurado a la hora de diseñar, rediseñar o reestructurar sus plantas productivas. Disponer de la máxima información posible de forma oportuna, clara, fiable y precisa, y tener la posibilidad de disponer de un kit de herramientas que permita simular escenarios de actuación técnico - económicos contribuiría a reducir los errores, y por tanto, los costes diferidos vinculados a equivocaciones o imprecisiones en la toma de decisiones, en la fase de adquisición, que pueden poner en riesgo la sostenibilidad de la inversión/proyecto en la fase de operación/explotación. Se propone como elementos claves del proceso de toma de decisiones para la selección óptima de STM+C con objeto de garantizar “óptimos dinámico absolutos” y un nivel de competitividad sostenible en el tiempo: el análisis de las garantías de desempeño para cada alternativa, la construcción de las ecuaciones de compensación (penalizaciones & bonificaciones), el análisis de escalabilidad (para adaptar la evolución del sistema a las disponibilidades de presupuesto y las demandas dinámicas del mercado) y el LLCA-dynamic (basado en el análisis de riesgos: RLCC (Risk-LCC) ). El objetivo principal del modelo es brindar al analista una herramienta para dos fines básicos: a) investigar, comparar , innovar y diseñar Soluciones Técnicas, y de O&M, mediante un proceso de “anidamiento de óptimos”. 248 Tesis Doctoral b) Seleccionar la configuración STM+C óptima en base al mejor equilibrio entre la componente de valor y de coste total, para el ciclo de vida considerado. Este caso se centra en la formulación de las garantías y las ecuaciones de com - pensación negativa por su influencia en el diseño y el coste total de cada alternativa. Por tal motivo, el desarrollo del caso se centra en la fase 2 (Fase de diseño Preliminar: Etapa de Desarrollo (D). Arquitectura de los subsistemas). 4.0. Benchmarking: Etapa de Investigación (I). Con objeto de que la STM seleccionada cumpla con las funciones (a nivel técnico y económico) que se le exigirá a lo largo del ciclo de vida, es necesario realizar un análisis riguroso y completo del sistema técnico a diseñar para determinar y conocer los principios de funcionamiento, identificar las categorías y la estructura de costes significativos, la/s causa/s raíz de los modos críticos de fallos potenciales, etc. La adopción, de forma conveniente, de las mejores prácticas, ayudará a construir diseños adaptados, más confiables, de mejor calidad y más coste efectivos en O&M. La finalidad de las conclusiones recogidas en este apartado es servir de base para el debate y la discusión a nivel técnico del diseño de las alternativas. El objetivo de la ingeniería (bajo el paraguas del ciclo de vida: enfoque concu - rrente) ha de ser el asegurar que el ciclo de vida total del sistema sea considerado desde el principio. Este enfoque ha de integrar todos los factores necesarios (desempeño, productividad, fiabilidad, mantenibilidad, factor humano, soportabili - dad, calidad, otros) para brindar, en función de las necesidades identificadas, opcio - nes de diseño viables y sostenibles en el tiempo. Esta orientación, o diseño concurrente, lleva aparejado la convivencia del ciclo de vida del sistema técnico con el ciclo de vida de su sistema soporte. Del análisis realizado para la concepción y planteamiento del sistema y subsis - temas, será importante tener en cuenta los siguientes aspectos específicos del proyecto: a) Planificación. Buscar oportunidades de innovación para avanzar con rela - ción a las soluciones existentes, adaptadas a circunstancias específicas de evolu - ción, de costes de materias primas, dependencia externa, aspectos sociales, etc. b) Proyecto : emplazamiento, Distribución de Viento Nominal (DVN) , Factor de Layout (F.L.) , Factor de Planificación (P.F.) , Eficiencia Total, CPG, E.P., etc. c) Ejecución. Hay que analizar el nivel tecnológico, el equipo humano, nivel de coordinación de los agentes que intervienen, etc., para cada alternativa. d) Materiales. Buscar soluciones que utilicen recursos locales no importados (mayor independencia estratégica); análisis de prestaciones funcionales, etc. e) Control de calidad. Verificar los controles exigidos a cada alternativa. f) Mantenimiento. Identificar las diferencias apreciables en las políticas de gestión del mantenimiento para cada alternativa. g) Sostenibilidad. Reflexionar desde una perspectiva más amplia para ayudar a valorar las alternativas, incorporando, no sólo los aspectos ambientales y sociales, sino también los económicos derivados de las alternativas planteadas. Dada la creciente relevancia del tema, es cada vez más frecuente el uso de un análisis amplio de la sostenibilidad en diversos sectores. Los datos aportados hay que entenderlos como una referencia para ayudar al técnico en el análisis de la decisión, debiéndose contrastar con datos provenientes de otras fuentes; hay que resaltar, a este respecto, la importancia de definir, de forma 249 Antonio Luis Álamo Trujillo precisa, los límites del sistema en el caso de querer hacer una evaluación (compara - ción) de forma directa. Uno de los factores críticos del éxito en la aplicación de este proceso es evitar la transferencia directa de las mejores prácticas (copia) sin una adaptación previa a las especificidades del sistema en proyecto (copia vs. adaptación). Por este motivo, se propone los siguientes cinco pasos para la definición del plan estratégico de mejora en la fase de diseño del sistema (figura 105): Figura 105: Esquema conceptual para la definición por comparación homogénea del plan de mejora propio en base a restricciones. Las etapas básicas del proceso, con especial énfasis en la gestión del mantenimiento, serían las recogidas en el Anexo I del presente trabajo de tesis. 4.1. Fase de diseño conceptual. Arquitectura del sistema: definición del P.F. y planificación de la O&M. En esta fase se define la configuración inicial del sistema a nivel abstracto (Etapa de Innovación(I)). Actúa como marco de referencia para la optimización del diseño y la planificación de la O&M. La definición rigurosa y realista del Factor de Planificación (P.F.) es importante para la valoración de la rentabilidad de la inversión. La atención debe centrarse en la definición de la estrategia de O&M que minimice el downtime y maximice la “disponibilidad técnica” por su influencia directa y positiva sobre los ingresos y el beneficio. El problema de minimización del downtime es complejo dado que depende de muchos factores: velocidad de diagnóstico, cadena de suministro de repuestos, capa - cidad, preparación y experiencia del equipo de mantenimiento, condiciones ambientales. Es importante pues, una acertada planificación de la O&M. Por tanto, la E.P., el P.F., y la estrategia de O&M, han de ser definidos en la fase de diseño para la identificación de la mejor solución STM que haga económicamen - te rentable la inversión, en la fase de operación, y garantice un nivel de competiti - vidad sostenible. Se realizaría el análisis de necesidades, los requerimientos, a nivel operativo y de mantenimiento del sistema, y los estudios de viabilidad. 4. 1.-1. Claves para la mejora de la rentabilidad económica de un parque eólico. Factores críticos para el diseño de soluciones técnicas y de O&M coste efectivas. Varios estudios japoneses (relacionadas con el TPM) muestran que las pérdidas vinculadas a la eficiencia son mayores que las pérdidas vinculadas al downtime. Sin embargo, la eficiencia ni se registra ni se controla. Una forma de controlar esta variable sería a través de la utilización combinada de datos de mantenimiento con datos financieros, lo que contribuiría a identificar y resolver problemas crónicos que afectan negativamente al ROFA de un sistema. El ROFA es un indicador utilizado en la planificación estratégica de los activos físicos de una instalación. El objetivo es producir con menores costes que la competencia para mejorar el nivel de competiti - vidad y favorecer la captación de clientes e inversores. 250 Tesis Doctoral En consecuencia, es importante considerar que la productividad no sólo puede ser influenciada actuando sobre la efectividad, sino también, sobre la eficiencia (fase de diseño). Por tanto, el programa para la mejora de la rentabilidad económica de un parque eólico debería estar centrado sobre la mejora de su Eficiencia y Efectividad. Tam y Price (2008a) consideran que existen tres dimensiones críticas en el proceso de toma de decisiones para optimizar la planificación del mantenimiento: dimensión salida, riesgo y recursos. Para la gestión de los activos vinculados a un parque eólico, quedan definidas del siguiente modo: a) Dimensión salida: Esquema energético de un parque eólico. Un parque eólico, en base a la definición general input/output utilizada para la descripción de los procesos de fabricación (Wauters J, Mathot J.) , está formado por una instalación en la que se realiza un proceso de conversión de energía mecánica (entrada (input) = viento) en energía eléctrica (salida = output) para exportar a la red. Las componentes básicas del esquema energético serían:  Energía eléctrica de referencia: Entrada (Input) de referencia (E ref (parque) ). Representa la energía máxima que teóricamente podría ser exportada a la red en el punto de conexión si no existieran pérdidas o interrupciones. Será función del nú - mero de aerogeneradores (NAG) , el tipo de Convertidor seleccionado (WEC) y la Distribución de Viento Nominal (DVN) : () 1 () () N ref tot i i E park E WEC = = ∑ (14)  Energía eléctrica teórica: Salida (Output) de referencia (E teor (parque)). El emplazamiento para la construcción del proyecto suele pertenecer, en el supuesto práctico más habitual, al dominio de la solución (restricción). Su análisis (Validación del emplazamiento) es importante para evaluar, en función a las carac - terísticas del mismo (orográficas, geotécnicas, de acceso, lindes, distancia a la subestación de conexión a la red de distribución, DVN, etc.) la eficiencia de la solución técnica propuesta, y por tanto, la energía de referencia a la salida (E teor. (parque)). Un término crítico de este análisis es la determinación de la “Eficiencia del Proyecto (EP)” para la solución propuesta. Este valor lo establece el Contratista en % (ámbito de la negociación del Contrato de Mantenimiento) y se caracteriza a través del denominado Layout Factor (LF). Aparece como factor en las fórmulas de energía y de disponibilidad en el cálculo de compensaciones. Es un Factor Corrector por el que la producción energética de referencia se reduce debido al: - “Efecto parque”(Eficiencia del parque( parque η ): pérdidas debidas a la distri - bución de los aerogeneradores, etc.). - Las pérdidas en la red eléctrica del proyecto (Eficiencia eléctrica ( .el η ): pérdidas eléctricas en cables y dispositivos dispuestos “aguas abajo” de los WECs hacia el punto de conexión a red. Por tanto: .... () teor ref ref parque el E parque E LF E η η = = (15) 251 Antonio Luis Álamo Trujillo  Energía eléctrica disponible (E dispon (parque)). Representa la Producción Energética Neta anual disponible por año para ser exportada a la red. Se obtiene restando a la E teor (parque) las pérdidas de producción asociadas al downtime planificado. Estas pérdidas, debido a su naturaleza, son deno - minadas “pérdidas externas”. Se planifican en la fase de diseño y formalmente se recogen y contabilizan en el denominado Factor de Planificación (PF): .. . . ()() () dispon teo ref parque el E parque E parque PF E parque PF η η == (16) Se define la Eficiencia Total ( η ) del parque como un factor que incluye las pérdidas que son contempladas en la fase de diseño (fases de ingeniería y planifica - ción de O&M): . () parque el Eficiencia LF PF PF η ηη = = (17)  Energía exportada o activa (E valor (parque)). La energía eléctrica disponible no es completamente exportada a la red debido, básicamente, a las denominadas “pérdidas técnicas”. La energía activa o exportada es la que se recoge en factura (finalmente vendida). Por tanto, es la que indica la productividad real del parque. Justifica los ingresos (Valuable electrical energy) y la rentabilidad de la inversión. La productividad del parque (p < 1) se verá afectada por las pérdidas energé - ticas vinculadas a los problemas técnicos que puedan aparecer en los procesos de operación y mantenimiento. Por tanto, la energía realmente exportada dependerá de la eficiencia de la instalación ( η : Fase de diseño) y la productividad de los procesos de O&M (Efectividad: Fase de operación): .. () () () valor dispon ref E parque E parque p E parque p η == (18) La figura 106 muestra el esquema energético de los procesos de un parque eólico. En ella se recogen los factores críticos que han de tenerse en consideración para el diseño de soluciones coste efectivas (gama de alternativas STM) al proyecto de ejecución y explotación de un parque eólico, tanto en la Fase de diseño (Concurso) como de O&M (Adjudicación). 252 Tesis Doctoral Figura 106: Esquema energético de un parque eólico. Mapa conceptual para el diseño y la planificación de la O&M. (Adaptado de Krokoszinski, H-J., 2003) El esquema define claramente la responsabilidad en cada nivel y la influencia de las áreas de Ingeniería y Planificación de la Operación (Nivel1), y Operación y Man - tenimiento (Nivel 2). Una vez el parque es construido, las posibilidades de mejorar la producción energética de referencia y la teórica son nulas, pues en los trabajos de ingeniería las turbinas y el emplazamiento ya han sido “seleccionados” y fijado el LF ( . , parque el η η ) En base a esta restricción, y a partir de la definición del PF en la ingeniería y la fase de planificación de la O&M, se valora la producción energética disponible. La definición realista y detallada de este factor es importante para la valoración de la rentabilidad de la inversión. La atención debe centrarse en la definición de la estrategia de O&M que minimice el downtime y maximice la “disponibilidad técni - ca”, y por tanto, los ingresos. Se deben utilizar técnicas “semicuantitativas” que per - mitan: 1. Consenso tecnólogo - propietario - contratista. 2. Un análisis estructurado y detallado del problema con base científica. Por tanto, el LF, el PF, y la estrategia de O&M, han de ser definidos en la fase de diseño (Nivel1) para facilitar la identificación de la mejor solución STM que haga económicamente rentable la inversión. Las paradas planificadas (recogidas en el PF) están en la frontera entre la ingeniería y la fase de planificación de la O&M. Ello dará la posibilidad al Contratista de reducir las pérdidas energéticas vinculadas a las mismas a través de una acertada definición de la estrategia de O&M. Para favorecer este análisis sería interesante un método que permita la definición estructurada de alternativas, la definición de los parámetros críticos para su gobierno en la fase de operación y mantenimiento y la definición, evaluación y comprensión de la estructura desagregada de costes asociada a cada alternativa. b) Dimensión riesgo: Pérdidas externas y técnicas en un parque eólico. De acuerdo con la teoría general de procesos de producción ( Wauters J, Mathot J. ) las pérdidas (externas y técnicas) pueden ser clasificadas en función de las causas que las producen: pérdidas por downtime, por velocidad y por calidad. 253 Antonio Luis Álamo Trujillo La figura 107 muestra el efecto de las pérdidas sobre el tiempo de producción teórico y el tiempo de producción disponible: Figura 107: Matriz de evaluación de los tiempos de producción. De la figura anterior se extraen las siguientes relaciones de interés: Tiempo de producción Disponible = Tiempo de producción Teórico – Pérdidas externas (19) El Tiempo de producción Disponible es responsabilidad de producción y manteni - miento. Se verá afectado por las pérdidas causadas por los procesos o malfunciona - miento de las máquinas; esto es, por las denominadas “pérdidas técnicas”. Tiempo de producción real neto = Tiempo de producción Disponible – Pérdidas técnicas (20) La expresión (19) muestra que el Tiempo de producción Teórico se ve afectado por las denominadas Pérdidas externas . Estas pérdidas tienen gran importancia a nivel estratégico, y por tanto, para la Alta dirección. Han de ser examinadas con rigurosidad y nivel de detalle pues las decisiones orientadas a su reducción influyen directa, y positivamente, en el nivel de ingresos y los beneficios. La subdivisión e interpretación para el caso de un parque eólico sería (Krokoszinski, H-J., 2003) :  Pérdidas Externas. La tabla 21 recoge la subdivisión e interpretación en términos específicos para un parque eólico de las pérdidas externas y la capacidad de influencia en la fase de planificación de O&M. La tabla muestra que las pérdidas externas sólo pueden ser planificadas parcialmente (e.j., mantenimiento programado); otras vienen impuestas por factores externos (condiciones climatológicas, huelgas, etc.) donde el nivel de influencia es bajo o nulo. Sin embargo, todas deben ser trazadas en el PF. Es conveniente tener valorado y previsto planes de contingencia para aquellos factores poco frecuentes y poco o nada controlables. Respuestas estratégicas posibles serían: asegurar el riesgo, acuerdo contractual, clasificar como fuerza mayor, entre otras. La tabla 21 resulta de gran utilidad como matriz de decisión semicuantitativa para orientar la estrategia de O&M y los aspectos claves en la negociación del contrato. 254 Tesis Doctoral Tabla 21: Subdivisión de las pérdidas externas en base a la teoría general (Krokoszinski, 2003). Matriz de Evaluación. Tipos de pérdidas Causas de Pérdidas Externas (Teoría General) Causas de Pérdidas Externas (Parques eólicos) ¿Influenciable por O&M? Estrategia de O&M (PF) Autocontrol stops: i.e. parada controlada remotamente,system test y autorestart Proceso de planificación Mantenimiento Regular Proceso de planificación (a) Pérdidas Exter – nas (downtime) Downtime Planificado (para mtto.preventivo) (mantenimiento programado) Overhauls principales: actualizaciones y modifijaciones de hard/ software Sí Proceso de planificación (i) Caída de la deman da. Limitación exportación a red No Definir Estrategia (acuerdo contractual) Menor viento del esperado en función a los datos estadísticos (DVN) No Definir Estrategia (ii) Caída o pérdida de suministro materia pri ma. Disminución de la E.P. por desviación de la rosa de los vientos No Definir Estrategia Protección sobrecarga aerogenerador (multipli cadora, bancada, gene rador, transformador, etc.) Sí Proceso de planificación (iii) Exceso de oferta (viento) Protección sobrecarga instalación eléctrica Sí Proceso de planificación (iv) Pérdida de perso nal Enfermedad, huelga, epidemia, … No Estrategia (e.j. Fuerza mayor) (b) Pérdidas Exter – nas (speed losses) (v) Regulación medio ambiental Reducción de la producción para preservar el medioambiente, redu cción de ruido de forma continua o a determinadas horas, o dependien do de la dirección del viento, por efecto som - bra, por avifauna, fli - ckers, etc. No Estrategia (e.j. Fuerza mayor) (c) Pérdidas Exter – nas (External quality losses) Pérdida de calidad (e.j. durante start-up) Degradación de la potencia activa debido a una mala calidad de la energía No Estrategia  Pérdidas Técnicas. 1. Downtime no planificado (Disponibilidad, A). La causa principal es el fallo (de misión o de demanda). El downtime total no planificado de un elemento del sistema (WEC, subestación, otros) depende de factores que fundamentalmente están relacionados con la ingeniería y el proceso de planificación de O&M: - errores o falta de validación en los cálculos de las instalaciones críticas (instalación eléctrica, cimentación, etc.), - falta de supervisión en la ejecución de obras críticas, - política de mantenimiento, - tipo de fallo, accesibilidad, - experiencia y cualificación del equipo humano, tiempo de respuesta, asisten - cia técnica del tecnólogo. 255 Antonio Luis Álamo Trujillo P3: Gama de alternativas. En este paso se identifican y evalúan diferentes configuraciones de diseño. P4: Análisis del factor humano (opcional). Su análisis será útil cuando se determine que la persona, o sus decisiones, son importantes en el funcionamiento del sistema. Una forma de valorar este aspecto sería mediante un análisis del “camino del fallo” (figura 112). En el Anexo II del presente trabajo de tesis se propone una guía básica del equipo de gestión para el área de mantenimiento y se realiza una descripción de sus funciones y responsabilidades. Esta guía sería de utilidad para la planificación de los recursos necesarios, especialmente humanos (“Guías de Planificación”). Actuaría como documento de referencia para el desarrollo de un programa de mantenimiento preventivo realista y comprensivo. P5: Realización FTA. Análisis del sistema. Se utilizará para mostrar los pasos específicos implicados en un fallo del sistema, discriminado su naturaleza (mecánico o humano). Esta técnica será de utilidad para el modelizado y análisis de los mecanismos de fallo del sistema. Será necesario articular un proceso para la obtención de datos acerca de las “causa raíz” del fallo. Podría recurrirse a diferentes fuentes: consulta a proyectistas expertos, constructores especializados, bases de datos existentes, otras. Para la comprensión y el seguimiento del camino del fallo y la búsqueda de soluciones se proponen los siguientes esquemas (figura 112) para el análisis: Figura 112: Esquemas para la comprensión y el seguimiento del camino del fallo y la búsqueda de soluciones al diseño (adaptado de Daley, D.T., 2008). 262 Tesis Doctoral P6: Realización FMECA de los subsistemas. Documentación de los modos de fallo. Se propone esta técnica para la identificación, estudio de los efectos y conse - cuencias (sobre producción, medioambiente, seguridad, sostenibilidad económica) de los principales modos de fallo que pueden ocurrir durante la vida de los subsiste – mas (FMEA) y la prevención de problemas, especialmente los que se califiquen como críticos. El análisis de criticidad es posterior al FMEA. La combinación de ambos estudios es el FMECA. El análisis de criticidad tendrá por objeto calificar cada modo de fallo de acuerdo a la influencia combinada de la severidad (consecuencia del fallo, si ocurre) y la ocurrencia (probabilidad o frecuencia del fallo). El riesgo de un modo de fallo y sus efectos se determinará por tres factores: la severidad, la ocurrencia y la probabilidad de detectarlo antes de que se produzca (detección); se evaluará a través del RPN-teórico y se expresará, en general, en tér - minos de coste. Este valor será utilizado para calificar el nivel de criticidad. La tabla 22 muestra la matriz propuesta para el análisis: Tabla 22: Matriz de análisis del riesgo de un item o función (adaptada de Schram, G., 2003b y c). Item o función Modo de fallo Efectos Severidad (S) Causas/ mecanismos potenciales Ocurrencia (O) Controles/ Métodos predictivos Detección (D) RPN (Teórico) Coste Recomendaciones /Responsable Los resultados serán de gran utilidad para:  El diseño del sistema, de los procesos, la estrategia y plan de mantenimiento.  Identificar los modos de fallo más probables, establecer un lenguaje común, obtener información sobre MTBF y el downtime, pérdidas de producción debidas al fallo, etc.  Determinar las características físicas del fallo potencial, y por tanto, el/los parámetro/s de condición y las técnicas de medida para su monitorización.  Determinar las tolerancias (boundary failure, desviaciones del setpoint admi – sibles), los intervalos de monitorización, etc., para la planificación del mantenimien - to ( correctivo, preventivo, etc.).  Tomar decisiones sobre recomendaciones sobre mantenimiento preventivo, soporte logístico (sparing), documentación, predicciones de LCC, entre otras. Los objetivos básicos son: (a) identificar las limitaciones y debilidades de (algunos) subsistemas y definir la/s estrategia/s para su elevación (STM “libres de fallos”) para el análisis coste - be - neficio. Con la probabilidad de ocurrencia y los efectos – consecuencias de un modo de fallo, el nivel de riesgo para ese modo de fallo, el riesgo total y el coste del riesgo para una alternativa (RDC i ) puede ser calculado. La ocurrencia de un modo de fallo se supone diferente para cada alternativa. (b) Adquirir una buena comprensión de la relación coste del riesgo (RDC i ) vs. coste de los recursos, para cada alternativa. P7: Análisis de seguridad. Será realizado si las características del proyecto lo requiere. La base para su estudio y cálculo será el análisis de riesgos. 263 Antonio Luis Álamo Trujillo P8: Realización ETA .Desarrollo de escenarios posibles. Este análisis es necesario para identificar los sucesos vinculados a fallos que estén recogidos en el contrato de mantenimiento. Ilustra las consecuencias del fallo de un componente o sistema. Los resultados serán utilizados para el proceso lógico de evaluación de probabilidades y plantear la Matriz de Evaluación para orientar la toma de decisiones acerca de: - La estrategia y política de mantenimiento en base a los riesgos del modo de fallo. - La estrategia y política de negociación de las condiciones del contrato de man - tenimiento con el cliente. - La formulación de las ecuaciones de compensación (penalizaciones y bonifica - ciones). - La gestión del ciclo de vida del sistema (entre 20 y 25 años). P9: Análisis del mantenimiento y de garantías. Este paso es muy importante en el modelo. La función mantenimiento tiene una influencia importante en la gestión de riesgos, y por lo tanto, en la rentabilidad de la inversión. Los efectos de un análisis y diseño riguroso de esta función se traducen en una mejora de la disponibilidad, fiabilidad y operatividad de los equipos, una mayor seguridad, menor nivel de pérdidas de producción, menores efectos medioam - bientales, reducción de pérdida de calidad y costes de mantenimiento, entre otros. La complejidad de la función mantenimiento obliga, con objeto de brindar la máxima contribución a los objetivos del negocio, que su organización se diseñe sobre un enfoque holístico donde se contemplen todas las partes críticas al mismo tiempo. - Análisis de riesgo y de garantías de desempeño. Trade-off niveles espe - cificaciones de funcionamiento vs. coste total. El análisis de riesgo es un punto importante para reducir los niveles de incer - tidumbre de una decisión. En un entorno complejo y de alta competitividad, la toma de decisiones informada en la fase de adquisición es extremadamente importante debido a su impacto sobre los resultados económicos. Los efectos de adoptar una solución deficiente (“patologías de diseño”) normalmente emergen en la fase de utilización, lo cual podría poner en riesgo la rentabilidad y sostenibilidad de la inver - sión. Para que un problema de análisis de riesgo resulte manejable es fundamental definir claramente los objetivos, los cuales pueden especificarse en términos de disponibilidad, fiabilidad, seguridad (operacional, etc.), financieros, otros. En esta etapa se abordan básicamente dos problemas: I. Identificar y comprender, de forma pormenorizada, los riesgos/peligros poten - ciales asociados a una solución/decisión (Evaluación/valoración). II. Conocer cómo gestionar las consecuencias asociadas a cada escenario probable (Gestión). Por tanto, en este análisis es importante distinguir dos fases bien diferenciadas: (a) La fase de Valoración /evaluación. Chequea el logro de los objetivos. (b) La fase de Gestión. Busca satisfacer los objetivos. En esta segunda fase se proponen las alternativas, se evalúan (para cada alternativa) las curvas de riesgo, se eligen las alternativas coste-efectivas para el control de riesgos y se definen los cursos de acciones correctivas. Es importante remarcar que las alternativas se definen en base a los siguientes criterios: 264 Tesis Doctoral - Minimizar la probabilidad de ocurrencia. - Reducir el impacto de las consecuencias. - Transferir el riesgo (por ejemplo, vía póliza de seguro, contratos llave en mano, o contratos integrados a largo plazo (815 años). Esta segunda fase se corresponde con la toma de decisiones en base a los tradeoff entre los costes de las alternativas, los riesgos y las curvas de riesgos. Se propone tomar una alternativa libre de riesgo (baseline) para realizar la evaluación de las alternativas. El plan de mantenimiento, para cada alternativa, se diseñará sobre la base de los resultados del FMECA obtenidos en P6. Con la información de los efectos asociados al modo de fallo de una alternativa puede ser estimado el número de fallos y la cantidad de downtime esperada para un periodo de mantenimiento. Esta información permite el cálculo de la fiabilidad de la alternativa(i). La disponibilidad será calcu - lada a partir del uptime y el downtime. El uptime puede ser calculado a partir del downtime y el tiempo total de operación. (*) Normalmente, las horas base para el cálculo de la disponibilidad se calculan en función de las horas en las que la instalación ha tenido capacidad para producir energía; es decir, que ha estado conectada a la red, y ha estado dentro de parámetros (tensión y frecuencia). Si no hay capacidad de producción por avería en la SET o LAAT, o por restricciones del operador del sistema (REE)), no computa el tiempo como horas base. En el Anexo III del presente trabajo de tesis se recogen los estándares aplicables a los procesos de evaluación de riesgos, y una guía básica para la planificación óptima de la función mantenimiento en la fase de diseño en base al análisis de riesgo.  Análisis de las garantías de desempeño y ecuaciones de compensación. Se considera muy importante tener una definición consensuada y detallada de las garantías de desempeño y sus ecuaciones de compensación en la fase de concurso y adjudicación por su impacto sobre la componente de coste total de cada alternativa. En el modelo propuesto forman parte del proceso de decisión y de selección de la mejor alternativa. Se definen en la Fase 3 (fase de diseño definitivo) en base a la información de los efectos de los modos de fallo y sus consecuencias para una alternativa y una rigurosa comprensión de la relación coste de riesgo vs. coste de recursos, para cada alternativa . Para la selección rigurosa y fiable de una STM+C que garantice un nivel de rentabilidad y competitividad sostenible en el tiempo se considera fundamental tra - ducir las garantías de desempeño en términos económicos. Para el modelo, las “garantías de desempeño” son los umbrales mínimos (niveles de corte) de las especificaciones de funcionamiento que debe cumplir una STM para ser aceptada. Serán consensuadas por las “Partes”en el marco “ganar-ganar”. Para el caso del sistema técnico en estudio (parque eólico onshore) podrían venir definidas por los siguientes tres factores: GMA para cada periodo de producción, CPG y “Efi - ciencia del Parque/Proyecto (EP)”. Su conversión/traslación a términos económicos será realizada a través de las denominadas “fórmulas de compensación”, en cuya expresión deberán aparecer como términos; pueden ser positivas (bonus) y negativas (penaltis); serán utilizadas para cuantificar económicamente los costes/beneficios diferidos de una STM. Se considera que el análisis de las garantías de desempeño (y la formulación de sus ecuaciones de compensación) es muy importante en las fases de concurso y adjudicación para crear un incentivo económico en el contratista que le motive a mejorar los niveles de RAMS de la solución seleccionada y a reducir los efectos 265 Antonio Luis Álamo Trujillo diferidos (económicos, accidentes, otros) asociados a errores en el diseño o a la toma de decisiones en la Fase de Adquisición. Se propone ser usadas para minimizar las consecuencias sobre el cliente/usuario de una solución y transferir los costes /benefi - cios de la misma al contratista o subcontratista. Ponen en valor, a través de las consecuencias (efectos económicos diferidos), el modelo de toma de decisiones basado en el riesgo expuesto en este trabajo de tesis. Su consideración en el proceso de decisión en la fase de concurso y adjudicación sería interesante para los siguientes fines: a. Como incentivo financiero para el contratista y subcontratista para la mejora de los niveles de los requisitos funcionales establecidos (fiabilidad, disponibilidad, CPG, GMA, E.P., entre otros). b. Reducción de los efectos diferidos (económicos, accidentes, otros) asociados a errores en el diseño o la toma de decisiones en la fase de adquisición. c. Reducción de los efectos diferidos sobre el cliente. d. Iniciar un cambio cultural en aras a introducir un modelo que enfatice los procesos de decisión basados en el riesgo, las consecuencias y los factores asociados a la sostenibilidad (ambiental, social, económica, etc.). e. Buscar la mejor solución desde un enfoque centrado en el ciclo de vida global del sistema (ingeniería concurrente). Se considera una buena forma de cuantificar económicamente la efectividad total de un sistema y de imputar los costes diferidos a la parte responsable de los mismos. P10: Cálculo del LCC. Fases del análisis y mapa conceptual. Un aspecto que refuerza el uso de la metodología LCC en el Nivel 1 es que a medio plazo, la demanda de producción sobre los activos aumenta, y con ello, el nivel de stress sobre los equipos de producción, lo que conduce a una caída de la disponibilidad realizada. Al mismo tiempo, la gestión del mantenimiento trata de aumentar la disponibilidad operacional con objeto de cumplir con las demandas de producción. La solución está en actuar sobre la disponibilidad inherente (etapa inicial del diseño). La búsqueda del equilibrio coste vs. beneficio en base al interés y objetivos del cliente justifica la aplicación y uso del LCCA, en base al análisis de riesgo, en el proceso de selección de alternativas. Los procedimientos y el conjunto de técnicas para realizar el análisis dependerá del alcance del estudio. En el Anexo IV de este trabajo de tesis se da una visión del LCCA. Resultados del análisis: Matrices de decisión. Los resultados deben apoyar la toma de decisiones informada, tanto a priori como a posteriori, para: - Evaluar y comparar alternativas de diseño: Gama de alternativas. - Evaluar la viabilidad económica del proyecto. - Identificar los “conductores de costes e ingresos”. - Orientar las ”acciones de mejora coste efectivo”. En base al consenso de los agentes responsables de su cumplimiento, obtención de los ratios y los clusters de ratios ad-hoc para la gestión. - Alinear objetivos a nivel estratégico, operativo y táctico. - Evaluar y comparar estrategias alternativas de productos, operación, test, inspecciones, mantenimiento, mercados, otras. 266 Tesis Doctoral - Evaluar y comparar diferentes enfoques para la renovación/rehabilitación/ extensión de vida o eliminación de instalaciones. - Los análisis de sensibilidad e incertidumbre del proceso de evaluación per - mitirán: estimar la E.P. para la STM+C seleccionada; el establecimiento de las tole - rancias, y por tanto, los niveles de desviación admisibles para la consecución de los resultados (“Coeficientes de elasticidad”); el establecimiento de los niveles de” alerta temprana” y los Planes de Actuación relacionados; determinar los grados de libertad admisibles para las variables de decisión seleccionadas; lanzar los escenarios para orientar los procesos de simulación. - Planificación financiera a largo plazo. - Implicar a operación y mantenimiento en la fase de adquisición. - Generar una base de datos relevantes para la toma de decisiones futuras, etc. P11: Proceso de decisión para el Diseño de Soluciones Técnicas y de O&M. Método de “óptimos anidados”. El programa para el aumento del nivel de los factores de RAMS y la rentabilidad económica de un sistema técnico debería estar centrado sobre la mejora de su Eficiencia y Efectividad. Debería ser un” programa vivo”. El marco de referencia considerado en el modelo para la optimización del diseño y la planificación de la O&M es el propuesto por Tam y Price (2008a), quienes consideran que existen tres dimensiones críticas en el proceso de toma de decisiones para optimizar la planificación del mantenimiento: dimensión salida (output), dimensión riesgo y dimensión recursos (figura 113): Figura 113: Marco de referencia para la optimización del diseño y la planificación de la O&M (Tam y Price, 2008a). Método de “Óptimos anidados”. 267 Antonio Luis Álamo Trujillo Las etapas del proceso propuesto serían: - Etapa 1: Formulación de Garantías de desempeño y ecuaciones de compen – sación: Costes diferidos de producción. Análisis de sostenibilidad económica. Dado su impacto sobre la componente de coste total de cada alternativa y de su factor de sostenibilidad económica, se considera clave tener una definición consensuada y detallada de las garantías de desempeño, y sus ecuaciones de compensación, en la fase de concurso y adjudicación para orientar el proceso de diseño y de selección de la mejor solución, y su gama de alternativas, en el nivel 1. La formulación aquí expuesta se corresponde con el análisis de un caso real. • (a) Garantía de Disponibilidad. Para cada periodo de producción, dentro del periodo de garantía, el Contratista ha de garantizar el nivel de GMA de los aero - generadores en una cantidad, expresada en %, que suele variar desde la fecha de inicio o de emisión del certificado de aceptación provisional (normalmente > 90%) hasta un periodo de tiempo posterior establecido por el contratista (donde normal - mente se fija en una cantidad igual o superior al 95%). La Disponibilidad de cada aerogenerador se calcula en base a una “fórmula acordada/consensuada” entre las “Partes” y que se introduce en contrato (Disponibilidad contractual”): 100 %( HUA) Ejemplo: Disponibilidad Contractual = HUR (22) - HUR (Horas Uptime Red): Nº de horas en que los parámetros de la red están en condiciones de funcionamiento. - HUA (Horas Uptime del Aerogenerador): Nº de horas en las que el Aerogenerador está preparado para funcionar y generar energía dentro de las horas HUR. Se pueden consensuar causas para períodos durante los cuales el aerogenerador no genera energía sin afectar a las horas HUA. (*) Una de las consideraciones a tener en cuenta en esta definición es la referencia de tiempo: tiempo de calendario o tiempo de operación programada. - “Compensación negativa” por Falta de Disponibilidad ( acuerdo entre las “Partes”): Condición de “Compensación negativa”: GMA < RA. I. Resultado de Disponibilidad (Kwh )= EGA - EMDA = (GMA * DVN * CPG* NAG *EP) – (RA * DVN * CPG* NAG* EP) = (GMA – RA) * (DVN * CPG* NAG *EP) (23) II. Ec. de Compensación: (E G A – E M D A ) * PFE= udes monetarias (24) - CPG: Curva de Potencia Garantizada. Acordada entre las “Partes”. - GMA: Disponibilidad Media Garantizada (cantidad constante, en %, garantizada en contrato por el Contratista para cada periodo de producción). Factor de referencia. - RA: Disponibilidad Real Media de cada aerogenerador (calculada en base a la información proporcionada por el SCADA). - EGA (KWh) : Energía Garantizada Anual (Calculada en función de las garantías ofrecidas por el Contratista en contrato). - DVN: Distribución de Viento Nominal. - NAG: Nº de aerogeneradores. - EP: Eficiencia del Proyecto ( . ()) p ark el LF Layout Factor ηη = . - EMDA (Kwh): Energía Medida Disponible Anual (Calculada en base al valor de RA). - PFE: Precio Final de la Electricidad ( €/KWh) . Se calcula como el cociente entre el ingreso neto recibido por el Cliente (mes o año) dividido entre la energía activa producida en el periodo de tiempo considerado como referencia de cálculo. 268 Tesis Doctoral • (b) Garantía de Curva de Potencia. 1b. “Régimen transitorio”: Puesta en marcha = primer periodo de producción. Tiene como finalidad compensar la inversión. El Contratista ha de garantizar para el proyecto que: PEAMT ≥ xx,00 % PEAN (Garantía fijada por el Contratista): - Si PEAMT ≥ xx,00 % PEAN : 1. - No aplica compensación de la inversión. 2. - PEAR = xx, 00% PEAN (para todos los restantes Periodos de Producción) - Si PEAMT < xx,00 % PEAN : 1. Aplica compensación negativa de la inversión (acuerdo entre las “Partes”). 2. PEAR = PEAMT (para todos los restantes Periodos de Producción). (*) Normalmente xx, 00% ≥ 95 %. - PEAMT: Producción Energética Anual Medida en el Régimen Transitorio (en kWh). - PEAN: Producción Energética Anual Nominal (en kWh). Es la suma de los productos calculados multiplicando CPG y DVN para cada velocidad del viento indicada en tabla y multiplicando dicha suma total por el número de Aerogeneradores y Eficiencia del Proyecto. - PEAR: Producción Energética Anual de Referencia. Se utilizará para el cálculo de compensaciones por pérdida energética (en kWh). Se establece en base a las condiciones expuestas anteriormente. Ecuación compensación negativa de la Inversión (PEAMT < xx,00 % PEAN): I. Producción Energética Anual Nominal: PEAN = [CPG* DVN] * NAG * EP (25) II. Producción Energética Anual Medida en el “Régimen Transitorio”: PEAMT = [CPMT * DVN] * NAG * EP (26) III. Referencia: Condición económica de compensación consensuada por las “Partes” (normalmente un % del Precio Contractual correspondiente por cada % que xx,00 % de PEAMT < PEAN). “Ecuación Compensación Negativa de la Inversión” (fijada en contrato): (PEAN – PEAMT) * (referencia) = udes monetarias (27) (*) Esta Garantía se verifica mediante empresa cualificada externa e independiente, aceptada por las “Partes”, a través de la medición de la curva de potencia en un Aerogenerador (Aerogenerador de Prueba) del Proyecto, siguiendo un procedimiento normalizado (norma IEC-61400-12 y procedimientos MEASNET). (**) El resultado del procedimiento de medición será la curva de potencia medida (CPM T ) para el Proyecto y el perio - do de producción considerado. 2b. Régimen permanente. “Compensación por Pérdida Energética”. Su cálculo se establece en función del valor de PEAR, el cual depende de que aplique o no la compensación por inversión. La condición de aplicación la ha de establecer el Contratista. Condición de Compensación por pérdida energética: PEAM P ≥ PEAR (Garantía fijada por el Contratista). Si no se cumple la condición aplica la compensación, la cual se puede plantear en los siguientes términos: 269 Antonio Luis Álamo Trujillo - Sin compensación de la inversión: I. Producción Energética Anual de Referencia: PEAR = xx,00 % PEAN = xx,00 % [CPG* DVN] * NAG * EP (28) II. Producción Energética Anual Medida en los periodos de producción correspondiente al “régimen permanente”: PEAMp = [CPMp * DVN] * NAG * EP (29) III. Fórmula de Compensación negativa (sin pérdida de inversión): (xx, 00% PEAN – PEAMP ) * PFE = udes monetarias = (xx,00 % CPG - CPMp) * DVN * NAG * EP * PFE (30) - PEAM P : Producción Energética Anual Medida en los periodos de producción correspondientes al régimen permanente (2º periodo de producción y sucesivos). - Con compensación por pérdida de inversión: I. Producción Energética Anual de Referencia: PEAR = PEAMT = [CPM T * DVN] * NAG * EP (31) II. Producción Energética Anual Medida en los periodos de producción correspondiente al “régimen permanente”: PEAM p = [CPM p * DVN] * NAG * EP (32) III. Fórmula de Compensación(con pérdida de inversión): (PEAMT – PEAM P ) * PFE = udes monetarias = (CPM T - CPM p ) * DVN * NAG * EP * PFE (33) (*) La verificación de la garantía es por el mismo procedimiento. (**) El resultado del procedimiento de medición será la curva de potencia medida (CPM P ) para el Proyecto y el periodo de producción considerado. En cada medición de cada periodo de producción se define un valor de PEAM P . - Etapa 2: Optimización de la eficiencia. Elección de alternativas STM(i) para los subsistemas. Proceso de priorización y ordenación: Análisis de escalabilidad. En términos generales (nivel macro), las alternativas se evaluarán en base a los cálculos de desempeño y coste total. El modelo integra en el proceso de toma de decisiones las dimensiones críticas para priorizar y ordenar las alternativas con objeto de obtener el máximo ROI. Para equilibrar la componente de valor y coste total se propone que la evaluación y priorización se establezca en base a tres índices básicos: índice de desempeño (PI), índice de ROI (IRoi) e índice de Presupuesto (BI). Estos índices se definirán en base a las características del proyecto y los requeri - mientos del cliente (trade-off requerimientos). El IRoi considera la relación gasto en recursos vs. coste de la dimensión riesgo. Se utiliza para medir el retorno de la inversión en términos de reducción del coste de la dimensión riesgo (RDC): () ReDC+ODC RDC IRoi ∆ = (34) El gasto en mantenimiento considera el coste de los recursos para las acciones de mantenimiento (ReDC) más los costes de pérdida de operación (ODC), donde se contemplarían las compensaciones por downtime. Las “penalizaciones y bonifica - ciones diferidas” se contemplarían en el numerador. 270 Tesis Doctoral Los índices serán usados como indicadores para la tarea de priorización y el análisis de escalabilidad. Todos los sistemas, subsistemas y componentes serán evaluados y ordenados de acuerdo a los índices (tablas 23, 24 y 25) . La lista de subsistemas y componentes será usada para el diseño óptimo de la STM de acuerdo a las restricciones y las dinámicas consideradas (STM+C). En base al marco de referencia adoptado, el proceso de priorización consta, básicamente, de las siguientes fases (figura 114): Figura 114: Marco conceptual para el análisis de escalabilidad. Evaluación y priorización de las STM(i) (adaptado de Tam, A.S.B. & Price, J.W.H., 2008b). (a) En base a las necesidades, requerimientos del cliente y las restricciones contem - pladas (presupuesto, riesgo tolerable, otras) se definen las entradas principales al proceso: objetivos estratégicos (a nivel financiero, de producción, etc.), nivel de riesgo tolerable y presupuesto. 271 Antonio Luis Álamo Trujillo al proceso: objetivos estratégicos (a nivel financiero, de producción, otros), nivel de riesgo tolerable y presupuesto. (b) Recopilación de datos del activo a analizar (de condición, averías, trabajos de preventivo, etc.) para estimar su rendimiento y proponer tareas de mantenimiento correctivo y preventivo. En base al análisis de estos datos se adoptan decisiones estratégicas (definición de áreas que necesitan mantenimiento, evaluación de los efectos y consecuencias, determinación del nivel de criticidad, otras). (c) En base a las políticas estratégicas consideradas se determina el presupuesto y el tiempo disponible para el mantenimiento planificado para un periodo de planifica - ción p. (d) Cálculo de los índices MII, TI y BI. Son necesarios los tres índices para equilibrar las dimensiones financiera (MII), económica (BI) y temporal (TI). Para este proceso no es necesario un método “abso - solutamente matemático”; se puede utilizar un método semicuantitavo a la hora de asignar los Rank MII , Rank BI y Rank TI en las” tablas tipo” (tablas 26 y 27). (e) Evaluación y priorización de las tareas de mantenimiento en base a los índices propuestos. (f) Diseño óptimo del plan de mantenimiento bajo restricciones de tiempo y presu - puesto (STM coste efectivas). En el supuesto que no todas las tareas puedan ser realizadas debido a las restricciones de tiempo y presupuesto establecidas, la incor - poración de tareas para la definición y diseño del plan de mantenimiento se realiza - rá en base al nivel de prioridad establecido en función de los índices. La reducción del riesgo también se puede ver afectada por factores tales como la disponibilidad de piezas de repuestos, las habilidades, experiencia y formación del personal y la calidad de los trabajos de mantenimiento. El objetivo será asegurar el máximo MII bajo las restricciones contempladas. Por tanto, la solución pasa por definir Paquetes de Mantenimiento (MP) que presenten el mayor MII con objeto de garantizar el mejor ROI_M. Luego, la priorización de las tareas de mantenimiento puede ser planteada como un problema de optimización donde las funciones características serían: (max ): (35) (): 1. Pr sup : Re (36) 2. ( 0): (37) k k k k k k Función objetivo a imizar MII Funciones de condición restricciones euestarias DCB Tiempo para ODC MDT NOT −≤ −→≤ ∑ ∑ ∑ Las condiciones de restricción no tienen por qué ser absolutas; se pueden aumen - tar si se justifica con una importante reducción del riesgo y sus consecuencias. Para este propósito se consideran los índices TI y BI. 278 Tesis Doctoral  Notación. La notación que se utilizará en la descripción del proceso de evaluación y priorización es la siguiente: B (Budget): Presupuesto. BI (Budget index): Índice del presupuesto. K: Tarea número k del paquete de tareas de mantenimiento (MP). MDT k (Maintenance Downtime para la tarea k): Tiempo requerido para la realiza - ción de la tarea k. Si se ejecutara dentro de un “mantenimiento oportunista” el tiempo asignado a esta tarea sería cero. MII (Maintenance Invesment Index): Índice de inversión en mantenimiento. MP (Maintenance Package): Paquete de tareas de mantenimiento. NOT (Non-operating Time): Tiempo de parada disponible (de no operación) para el periodo p. ODC (Output Dimension Cost): medida de las necesidades de producción y de los objetivos de prestación de servicios para operar un activo. La dimensión salida incluye las interrupciones planificadas requeridas para cumplir con los requeri - mientos de seguridad, calidad y normativos/legales. Se utiliza como base para defi - nir el tiempo disponible para mantenimiento. OR p (Operation rate en el periodo de planificación p): Factor de utilización en el periodo p. P: periodo p de planificación de la planta. RDC (Risk Dimension Cost): Coste de los sucesos y eventos no planificados y no esperados. Se consideran las consecuencias, es decir, los costes diferidos (penaliza - ciones, multas, etc.) y las primas del seguro para cubrir eventos de baja probabili - dad de ocurrencia. Se contemplarían, en general, los costes relacionados con la indisponibilidad y la corrección del daño por no mantenimiento. Base para estimar el ROI_M. ReDC (Resources Dimension Cost): Gastos de mantenimiento y soporte logístico T p : Tiempo de producción para el periodo p: NOT = (1OR p ) T p . TI: Índice de tiempo.  Indices. Todas las tareas de mantenimiento serán evaluadas y ordenadas de acuerdo a tres índices (tabla 26): MII, TI y BI. La lista de tareas será usada para el diseño óptimo del plan de mantenimiento de acuerdo a las restricciones de tiempo y presupuesto. Para el cálculo de los índices se procede: (a) Índice de Inversión en Mantenimiento: MII (Maintenance Invesment Index). Se utiliza para medir el retorno del mantenimiento en términos de reducción del RDC en base al gasto requerido (en recursos y soporte logístico). Se define como: _() RDC ROI M MII Gasto en mantenimiento Coste de disponibilidad = (38) El ROI_M se interpreta como una reducción del RDC en un periodo de tiempo dado (normalmente el ciclo de vida establecido). Se estima en función a la reducción de los costes de indisponibilidad y daño por actuaciones de mantenimiento (costes indirectos de mantenimiento o de no mantenimiento). Por su parte, el gasto en mantenimiento considera el coste de los recursos para las acciones de mantenimiento más los costes de pérdida de operación (ODC), donde se contemplarían las 279 Antonio Luis Álamo Trujillo compensaciones por downtime. Las penalizaciones y bonificaciones se contem - plarían en el numerador: () ReDC+ODC RDC MII ∆ = (39) El coste del riesgo será función del coste de los recursos. La principal variable controlable en el proceso de optimización será el coste de los recursos destinados a la formación y preparación del personal y la calidad del mantenimiento. Este índice se utilizará para asegurar que el objetivo de priorización de las tareas de mantenimiento es obtener el máximo retorno en términos de reducción del riesgo. Además, las pérdidas en producción, al ser medidas en relación al ODC, son preferibles que sean nulas, a no ser que se justifiquen por una elevada reducción del riesgo. (b) Índice de Tiempo: TI (Time Index). Se utiliza para medir el tiempo necesario para completar una tarea de mantenimiento con respecto al tiempo de interrupción disponible (NOT). Es un indicador para comparar el tiempo requerido por una acción con respecto a otra para un programa de mantenimiento alternativo. Se define como: ,1 NOT k k MDT TI TI=≤ ∑ (40) (c) Índice de Presupuesto: BI (Budget index). La dimensión recursos está condicionada, para un periodo p, por el presupuesto asignado para mantenimiento y reemplazo, lo cual limita el nivel de recursos que pueden ser consumidos. Indica la parte de fondos que absorbe una tarea en relación al total dispuesto en presupuesto. Se define como: Re ,1 B k DC BI BI=≤ (41)  Método de ordenación. Para cada MP se obtienen sus tres índices por suma de los valores de los índices asociados a cada tarea (tablas 26 y 27). Otras formulaciones serían posibles. Es importante tener la información desagregada por tarea para poder hacer los análisis oportunos para diferentes combinaciones y supuestos. Por ejemplo: si se considera que el peso asignado a cada índice, en función de las características del proyecto, no es el mismo; se quiere realizar una comparación en sólo dos dimensiones (MII y BI, si el downtime no es un factor dominante; MII y TI, si los costes diferidos del downtime son importantes). Con objeto de mostrar el mejor retorno en la reducción del riesgo de un plan, se propone ordenar los planes desde el MII más alto al más bajo (más coste efectivos). Esto es, el de mayor MII se le asigna un 1 en la su colum - na de Rank; el que le sigue un 2, y así sucesivamente. Se propone el criterio inverso para los índices BI y TI (desde el más bajo al más alto) para reflejar los que consumen menor tiempo y suponen menor coste. Esto es, el de menor BI se le asigna un 1 en su columna de rank; el mismo criterio para el TI. 280 Tesis Doctoral El valor medio (AverageRank) se calcula por suma simple, en el supuesto de que se considere el mismo peso para todos los índices; o de forma ponderada, en el caso contrario. Un número de prioridad es asignado en función del AverageRank. El número 1 (más alta prioridad) corresponde al del menor valor de AverageRank. La más alta prioridad indica que la tarea (o el MP) es la de mayor MII y menor BI y TI. Tabla 26: Tabla tipo para el análisis y diseño de un paquete de mantenimiento. MP i RDC ReDC ODC MDT MII BI TI Rank MII Rank BI Rank TI Average Rank Prioridad Task i 1 (*) Task i 2 (*) Task i 3 (*) ... De mayor a menor De menor a mayor De menor a mayor (*) k ∑ Tabla 27: Tabla tipo para la ordenación y priorización de un plan de mantenimiento. MP i RDC ReDC ODC MDT MII BI TI Rank MII Rank BI Rank TI Average Rank Prioridad MP1 (*) MP2 (*) MP3 (*) ... De mayor a menor De menor a mayor De menor a mayor (*) (*) (sin ) 3 R ank MII RankTI Rank BI AverageRank ponderación + + = . Otra formulación es posible. Para la resolución de problemas complejos se puede recurrir a la utilización de herramientas de programación dinámica, entre otras. Habrá que valorar el proceso de selección del plan óptimo de mantenimiento cuando se calcula el RDC introduciendo las garantías de desempeño (factor de sostenibilidad económica); esto va a afectar al valor del MII, parámetro crítico en el proceso de priorización.  Caso particular: Limitación del nivel máximo de riesgo. Aplicaría cuando se establece entre las “Partes” garantizar un nivel tolerable de riesgo. Para asegurar que dichos niveles no son superados se propone acordar la posibilidad de invertir más en mantenimiento y otras medidas que contribuyan a la reducción del RDC. El objetivo es asegurar que el nivel de riesgo tolerable no se excede con los mínimos recursos (ReDC) y mínimos costes de interrupciones: 0: RDC = nivel tolerable min Re k k ODC MDT NOT DC ⎧ ⎫ →≤ ⎪ ⎪ ⎨ ⎬ ⎪ ⎪ ⎩⎭ ∑ (42) En este caso, el marco de referencia propuesto para la toma de decisiones en el proceso de priorización para definir el plan óptimo de mantenimiento sería el siguiente (figura 119): 281 Antonio Luis Álamo Trujillo Figura 119: Marco conceptual para la evaluación y priorización bajo restricciones económicas, temporales y de riesgo de las tareas de mantenimiento (adaptado de Tam & Price, 2008b). En la base de datos de mantenimiento se recoge y registra diferentes tipos de datos, en base a los cuales, se generan diferentes tareas de mantenimiento a las que se les asigna sus índices de priorización. Las tareas son incorporadas al programa de mantenimiento hasta que el objetivo de riesgo tolerable es alcanzado. Si el programa diseñado excede las restricciones de tiempo y/o presupuesto se activaría un proceso de análisis, a nivel de Alta dirección, o de equipo nuclear de diseño, para decidir si es posible modificar los límites o ajustar los requerimientos de la salida. En el caso de que los límites económicos y de tiempo no sean modificables, se evalúa la posibilidad de aumentar el límite de riesgo tolerable. Es muy importante una buena comprensión de la relación ReDC vs. RDC para obtener la relación coste vs. riesgo, para cada plan. Se propone utilizar conjuntamente: - la tabla 28 para combinar diferentes tareas que brinden diferentes paquetes alternativos de mantenimiento, y - el gráfico ReDCRDC (figura 120) para seleccionar el mejor MP en base a los grados de libertad del sistema en cuanto a las restricciones. 282 Tesis Doctoral Tabla 28: Tabla tipo para la ordenación y priorización de un plan de mantenimiento. Package MP i RDC ReDC ODC MDT MII BI TI Rank MII Rank BI Rank TI Average Rank Prioridad 1 MP1 (*) 2 MP2 (*) 3 MP3 (*) 4 MP4 De mayor a menor De menor a mayor De menor a mayor (*) 12 MP1 MP2 13 MP1 MP3 14 23 24 34 123 124 134 234 1234 (*) (sin ) 3 R ank MII RankTI Rank BI AverageRank ponderación + + = . Otras formulaciones serían posibles. Figura 120: Gráfico ReDCRDC para seleccionar el mejor MP en base a los grados de libertad del sistema. En el gráfico se pueden caracterizar cuatro regiones: - Región (I): Planes de mantenimiento que cumplen las restricciones de presu - puesto y riesgo. - Región (II): Planes de mantenimiento que cumplen las restricciones de presupuesto. 283 [Document text truncated for crawler view.]