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31/10/2017

Solución AVAIL: La disponibilidad de los equipos calculada automáticamente para optimizar su mantenimiento y controlar su eficiencia

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Este reportaje presenta la solución AVAIL, desarrollada por SUEZ durante un proyecto piloto implementado en una planta depuradora de 95.000 habitantes-equivalentes en 2014

 
AVAIL permite calcular automáticamente los indicadores de fiabilidad, mantenibilidad y disponibilidad de equipos electromecánicos a partir de datos de supervisión.
 
Estos indicadores automáticos constituyen una preciosa ayuda en la toma de decisiones para:
 
  • el operador, a fin de medir los resultados de su política de mantenimiento y disponer de elementos objetivos para la mejora continua.
  • el propietario de la planta, a fin de garantizar el nivel de prestación proporcionado por su operador y comprobar la conformación en el tiempo de los resultados de su planta a sus expectativas.
 
Así, se reúnen todas las condiciones para una relación de confianza entre socios. El operador puede optimizar la instalación y el propietario asegurarse de que obtiene una prestación de calidad.
 

Introducción

 
Existe una divergencia de intereses respecto al mantenimiento entre el propietario de una instalación de tratamiento de agua y el prestatario de operación. En efecto, la cuestión legítima del propietario respecto al mantenimiento y la conservación de su instalación será: «¿el prestatario hace lo suficiente?». Por su lado, el prestatario podrá abordar el tema bajo la formulación inversa: «¿no hago demasiado?». Este dilema evidencia una necesidad patente de objetividad en la evaluación de la política de mantenimiento y del estado de las instalaciones para beneficio de ambas partes.
 
Ahora bien, ¿cómo medir objetivamente el estado de los equipos electromecánicos? En verdad, no existe una respuesta sencilla ni inequívoca sobre esta cuestión.
 
SUEZ utiliza un método basado en la objetividad de 4 criterios que son el rendimiento, los signos exteriores de degradación, la obsolescencia y la disponibilidad. Este último criterio engloba, en particular, dos componentes: la fiabilidad y la mantenibilidad.
 
Los indicadores relativos a la disponibilidad, la fiabilidad y la mantenibilidad son esenciales puesto que traducen una dimensión importante del estado de los equipos electromecánicos, y reflejan su comportamiento. Proporcionan también una indicación sobre la calidad de la prestación efectuada por la función mantenimiento (calidad y rapidez de las intervenciones).

 

Algunas definiciones

 
Respecto a los principales conceptos que aquí nos interesan, la norma Afnor X60-500 nos proporciona las siguientes definiciones:
 
Fiabilidad: “Aptitud de una entidad para realizar una función requerida, en las condiciones dadas, durante un periodo de tiempo especificado. A menudo, el concepto de fiabilidad se traduce en la práctica como la aptitud de un entidad para tener una débil frecuencia de fallos”.
 
Para el caso de AVAIL, hemos elegido medir la fiabilidad a través del tiempo medio entre fallos.
 
Mantenibilidad: “En las condiciones dadas de utilización, es la aptitud de una entidad para ser puesta en estado de funcionamiento o restablecida, en un periodo de tiempo dado, en un estado en la que ésta pueda cumplir su función, cuando el mantenimiento se ha realizado en las condiciones dadas, con procedimientos y medios prescritos”.
 
Se ha elegido medir la mantenibilidad a través del tiempo medio de reparación de la función perdida.
 
Disponibilidad: “Aptitud de una entidad para ser capaz de asegurar una función requerida en las condiciones dadas, en un instante dado o durante un periodo de tiempo dado, suponiendo que el suministro de los medios exteriores necesarios está garantizado. Esta aptitud se relaciona con la fiabilidad, la mantenibilidad y el Servicio de Mantenimiento de la Entidad”.
 
Hemos elegido medir la disponibilidad a través de la tasa de tiempo durante la cual el equipo es capaz de cumplir su función.
 

Necesidad

 
Estos indicadores sencillos en teoría son reconocidos desde hace tiempo por la profesión de mantenimiento, pero raramente utilizados en la práctica. Para comprender el porqué, basta sencillamente con intentar calcularlos para los centenares de equipos que conforman una planta depuradora de agua de tamaño medio. Rápidamente se evidencia la naturaleza altamente cronófaga de dicha tarea, así como la extraordinaria cantidad de datos necesarios.
 
El enfoque tradicional consiste en buscar estos datos en la GMAO (Gestión de Mantenimiento Asistida por Ordenador) tratando el historial de las órdenes de trabajo. Se observa que, demasiado a menudo, estos datos están incompletos, su calidad es discutible e incluso no están disponibles.
 
El gran interés de estos indicadores se ve así enturbiado por los escollos de su aplicación práctica. Así, aunque muchos coinciden en su interés, al margen de los estudios puntuales y limitados a unos equipos, casi nunca llegan utilizarse sistemáticamente en todos los equipos de una instalación de tratamiento.
 

Solución - concepto

 
La solución AVAIL descansa principalmente en dos ideas:
 
1. El uso del sistema de supervisión (y no la GMAO) que gestiona, en continuo y en tiempo real, las informaciones que permiten caracterizar el estatus de los equipos y saber en cada instante si están o no en medida de realizar su función.
 
2. La modificación en el sistema de supervisión de la orden "parada" de los equipos a fin de ser capaces de distinguir las diferentes causas de parada.
 
AVAIL también es capaz de explotar la mina de información contenida en la supervisión, raramente explotada a falta de una herramienta adaptada para calcular los indicadores evocados anteriormente.
 
Hemos implementado esta solución en una planta depuradora en el marco de un proyecto piloto.
 

Solución - técnica

 
Obtención de datos brutos
 
La explotación de los datos de supervisión supone, en un primer tiempo, adaptar el sistema para generar automáticamente una base de datos fechada de todos los estatus sucesivos leídos en cada uno de los equipos.
 
La lista de los diferentes estatus caracterizados en esta base de datos en estado bruto se presenta en la siguiente tabla con una ilustración pedagógica que utiliza el ejemplo de uso de un automóvil.
 
 
 
Para que la interfaz Humano-Máquina (HMI) sea completa en los supuestos de parada por efecto de una actuación manual, ésta deberá ser adaptada para permitir a los operarios declarar la naturaleza planificada o no de las paradas voluntarias de los equipos (cf. Figura 1).
 
 
 
Formato de los datos en estado bruto
 
Los datos en estado bruto así generados por la supervisión se presentan bajo la forma de un archivo de texto. Cada cambio de estatus de equipo da lugar a la creación de un registro con la referencia del equipo en cuestión, la fecha, la hora y el nuevo estatus.
 
 
 
Tratamiento de los datos
 
El archivo de texto se trata a continuación a través de una aplicación especialmente desarrollada a este fin. Las grandes etapas del tratamiento automático se resumen así:
 
1. Importación
2. Formateado
3. Clasificación por TAG y fecha
4. Cálculo de las duraciones de cada estatus
5. Cálculo de los indicadores
6. Edición del informe
 
 
Cálculo de los indicadores
 
Los tres tipos de indicadores seleccionados (fiabilidad, mantenibilidad y disponibilidad) se calculan para varios perímetros:
 
  • indicadores individuales relativos a cada uno de los equipos siguientes;
  • indicadores por familia de equipos (máquinas giratorias, electromecánicos, instrumentos, compuertas);
  • indicadores relativos a un grupo de equipos críticos;
  • indicadores globales relativos a un taller o a toda la planta (para los equipos vigilados por la supervisión).
 
Indicador de fiabilidad F: para uno o varios equipos en un período dado, el indicador de fiabilidad se obtiene por la relación siguiente:
F = (N4 + N5)/ta
Nota: ver a continuación las definiciones de las notaciones
 
Indicador    de    mantenibilidad    M1 (mantenimiento correctivo): para uno o varios equipos en un período dado, el indicador de mantenibilidad M1 se obtiene por la relación siguiente:
M1 = [∑(T4) + ∑(T5)] / [∑(N4) + ∑(N5)]
 
Indicador    de    mantenibilidad    M2 (mantenimiento preventivo): para uno o varios equipos en un período dado, el indicador de mantenibilidad M2 se obtiene por la relación siguiente:
M2 = ∑(T6) / ∑(N6)
 
Indicador de disponibilidad D: para uno o varios equipos en un período dado, el indicador de disponibilidad D se obtiene por la relación siguiente:
D= 1–{[∑(T4)+∑(T5)+∑(T6)]/th}
 
Indicador de factor humano FH: Este indicador persigue    estimar    la    proporción    de acontecimientos de indisponibilidad declarados por los operarios respeto al conjunto de indisponibilidades. Para uno o varios equipos en un período dado, el indicador de factor humano FH se obtiene por la relación siguiente:
 
FH = [∑(N5) + ∑(N6)] / [∑(N4) + ∑(N5) + ∑(N5)]
 
 
Con...
 
F: media de paradas no planificadas por año
M1: duración promedio de las paradas no planificadas, en horas 
M2: duración promedio de las paradas planificadas, en horas
D: disponibilidad media de los equipos en % de tiempo
N4: número de registros con estatus de incapacidad propia (fallo)
N5: número de registros con estatus de incapacidad voluntaria no planificada
N6: número de registros con estatus de incapacidad voluntaria planificada
T4: duración de los estatutos de incapacidad propia (fallo), en horas
T5: duración de los estatutos de incapacidad voluntaria no planificada, en horas
T6: duración de los estatutos de incapacidad voluntaria planificada, en horas
ta: duración del periodo considerado expresado en años
th: duración del periodo considerado expresado en horas (th = 8760 x ta)
 
Más allá de los indicadores, el informe generado comprende asimismo, la lista de los 20 equipos menos fiables, los menos sujetos a mantenimiento y los menos disponibles.
 

Aplicación práctica

 
La solución AVAIL ha sido implementada y experimentada con éxito en una planta depuradora de 95.000 habitantes equivalentes.
 
El sistema produce en promedio cerca de 220 registros diarios para 425 equipos monitoreados. Los acontecimientos de indisponibilidad son en promedio de 135 al mes, de los cuales 35 implican una entrada manual (Factor Humano = 35/135= 26%).
 
Los informes automáticos se editan y utilizan con regularidad por parte de los operadores.
 
 
 

Resultados

 
Los beneficios asociados al cálculo automático de estos indicadores con un alto grado de precisión y de confianza son múltiples.
 
Beneficios obtenidos
 
La solución AVAIL de SUEZ produce datos objetivos que permiten al operador facilitar y mejorar su comprensión del comportamiento de los equipos gracias a, particularmente, a la identificación de los equipos más problemáticos. AVAIL ayuda, de esta manera, a establecer las prioridades para un mantenimiento más eficaz.
 
AVAIL procura adicionalmente una ganancia de productividad evidente en términos de tratamiento de datos, de cálculo de indicadores y de edición de informes.
 
Beneficios esperados
 
En un marco contractual aún por definir, fijar objetivos medibles contribuirá a establecer una comunicación fluida y objetiva entre el propietario y el operador sobre el tema del mantenimiento. Por ejemplo, tras un período de observación, ambas partes podrían convenir un objetivo de disponibilidad respecto a los equipos más críticos, incluso a toda la planta en su conjunto.
 
Límites
 
Conviene, no obstante, señalar que el perímetro de la solución AVAIL se limitará a los equipos gestionados por la supervisión, excluyendo entre otros a la ingeniería civil, las tuberías, las estructuras metálicas y tanques, así como los equipos electromecánicos no controlados por la supervisión.
 
Además, el factor humano apuntado anteriormente comporta un riesgo de error asociado a la declaración de la naturaleza planificada o no de las paradas voluntarias, así como a su duración. Una formación adecuada de los usuarios a veces permite evitar este riesgo que, en el caso de nuestro piloto, sólo concierne al 26% de los acontecimientos de indisponibilidad. La posibilidad de medir las proporciones entre los datos automáticos y los datos declarativos (minoritarios) puede resultar en una fuente rica en enseñanzas.
 

Conclusión

 
El proyecto piloto ha permitido demostrar la viabilidad del uso de datos de supervisión para el cálculo automático de indicadores de fiabilidad, mantenibilidad y disponibilidad de equipos, para medir el rendimiento y ofrecer ayuda a la decisión.
 
El cálculo automático de estos indicadores con un factor humano limitado, representa un elemento de objetividad y de confianza que podrá utilizarse contractualmente a favor, tanto de la entidad propietaria como del prestador de servicios de operación de una instalación de tratamiento de aguas. Esto reforzaría la confianza del propietario en la calidad del mantenimiento efectuado y, por la misma vía, procurarían una mayor libertad al operario, en los límites de la consecución de los objetivos establecidos.
 
La próxima etapa de desarrollo de la solución AVAIL consiste en industrializar la aplicación de tratamiento de datos mediante su integración en las herramientas estándar de operación utilizadas por SUEZ.
 
 
Autores
Guy GAUDY Ingeniero de Informática Industrial, Zoubir AIT MANSOUR Asset Manager (Gestión de activos), Jean-Pierre HANGOUET Director de Actividad O&M, Bénédicte GUY Responsable de Centro Técnico de Gestión de activos.
 
Referencias
Norma X 60-500. Terminología relativa a la fiabilidad, mantenibilidad, disponibilidad. AFNOR. Edición 2010.
HANGOUËT Jean-Pierre, AÏT MANSOUR Zoubir, GUY Bénédicte. Optimización de la gestión del patrimonio de las plantas depuradoras de agua. L’eau, l’industrie, les nuisances, 2015, n°380 p66- 72.
 
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