Optimizing Proactive Maintenance Using RCM

EL PROBLEMA DE LA CRITICIDAD

El gran desafío que enfrenta el personal de planta y la gerencia en la actualidad es cómo ofrecer prácticas comerciales rentables y sostenibles basadas en los requisitos de desempeño de la planta a lo largo del ciclo de vida de los activos. Esto puede resultar particularmente desafiante cuando se trata de reclutar y retener técnicos especializados que pueden operar y mantener un complejo industrial. Si bien se reconoce que la causa principal de este desafío se debe a un grupo cada vez más reducido de técnicos recién calificados para reemplazar a la fuerza laboral que se está por jubilar, la causa secundaria (y muy importante) es la asignación ineficiente de recursos que están presentes HOY EN DÍA. ¿Qué se puede hacer para abordar esta ineficiencia? Este artículo sugiere que existe una solución rápida cuando se detiene a reconocer que no todo en su planta tiene la misma importancia para lograr sus objetivos. Piense en la rentabilidad de la inversión (ROI). ¿Cómo puede identificar aquellos sistemas y equipamiento o maquinaria que son los mayores responsables (piense de manera crítica) de la pérdida de ROI? En el mundo de operaciones y mantenimiento (O&M), la aplicación selectiva del mantenimiento centrado en confiabilidad (RCM) en sus plantas puede mejorar el uso de los recursos disponibles. Este artículo describe una aplicación de RCM en el mundo real para enfocar el uso óptimo de sus recursos disponibles.

ANTECEDENTES DE LA PLANTA

Desde 1946, la planta Central Contra Costa Sanitary District (Central San) ha estado brindando servicios seguros y confiables de recolección y tratamiento de aguas residuales en el área central del condado de Contra Costa, California. En la actualidad, Central San presta servicios a más de 481 600 residentes y 3000 empresas en 147 millas cuadradas. Sus servicios incluyen una compleja planta de tratamiento, 19 estaciones de bombeo, agua reciclada para parques y campos de golf, operación de una instalación de recolección de desechos residenciales peligrosos y la operación de un laboratorio sofisticado de calidad del agua.

Durante el 2017, Central San puso a prueba un enfoque de RCM en dos sistemas como parte de un plan global de instauración de gestión de activos. El plan es parte de las metas estratégicas, con claros objetivos de línea de visión, desde la visualización y la misión hasta las medidas para alcanzar el éxito.

El objetivo de este programa piloto es establecer un marco para que Central San mejore la eficiencia del mantenimiento y la confiabilidad funcional de los activos. El proyecto se alinea con su plan estratégico, específicamente para:

“Ser una empresa de servicios públicos del sector del agua efectiva y sólida a nivel estructural; desarrollar y retener una fuerza laboral altamente capacitada; y mantener una infraestructura confiable”.

ORIGEN DEL RCM

Históricamente, el RCM fue inventado en la década del 1960 por el equipo de United Airlines (UA), liderado por el entonces vicepresidente de Planificación de Mantenimiento, Tom Matteson. Fue en respuesta a una preocupación seria sobre los costos del mantenimiento operativo para el nuevo avión “jumbo jet” 747. Lo primero que hizo el equipo basado en este enfoque creativo fue abordar la definición de los sistemas del avión, denominados ítems funcionalmente significativos (FSI), y luego ordenaron que se preservaran las funciones de los FSI críticos para los vuelos. Solo entonces, el equipo se puso a determinar cuáles modos de fallas de los componentes específicos podrían derrotar esas funciones. Este nuevo paso en el mundo de las decisiones de mantenimiento proporcionó un enfoque lógico sobre el que puede especificarse las acciones de mantenimiento que podrían prevenir, o mitigar, la pérdida de los FSI críticos para los vuelos. Además, también reveló que muchas de aquellas acciones de mantenimiento en las flotas de aviones operativos eran totalmente innecesarias o inefectivas. El resultado obvio de esta lógica también identificó el equipamiento en FSI no críticos, introduciendo así la posibilidad de tomar decisiones rentables de ejecutar para fallar (RTF).

La solución del equipo tuvo tanto éxito que se convirtió en el estándar para definir el programa de mantenimiento preventivo (PM) para casi todos los aviones comerciales nuevos. Los detalles de esa solución fueron registrados públicamente por primera vez en el libro patrocinado por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos de 1978 titulado Reliability-Centered Maintenance, con la coautoría de dos miembros del equipo original de UA, Stanley Nowlan y Howard Heap. En la década de 1980, el proceso RCM fue presentado ampliamente en la industria y se escribieron varios libros sobre RCM, en particular los de Anthony (Mac) Smith y John Moubray. (Ver la sección Referencias para conocer más sobre estas publicaciones).

En resumen, la metodología RCM se compone básicamente de cuatro características.

1. Preservar función
2. ¿Cómo se derrotan las funciones (modos de fallas)?
3. ¿Cuáles son las prioridades del modo de falla?
4. Para los modos de fallas de alta prioridad:
   • definir candidatos de tareas aplicables,
   • seleccionar el más efectivo (es decir, el menos costoso).

EL PROCESO DE RCM CLÁSICO

En la actualidad, casi todos los practicantes de RCM incorporan las cuatro características en sus trabajos de análisis. El descriptor “clásico” fue conferido por el Electric Power Research Institute para la forma específica de análisis utilizada por Mac Smith en su trabajo de asesoramiento porque seguía la creación original de United Airlines (UA) en la mayor medida posible (ver referencia N.º 1).

El RCM clásico está compuesto por un protocolo de análisis del sistema de 7 pasos, tal y como aparece en la tabla 1. Esto se formuló hace algunos años a través de un proceso de ensayo y error para asegurar que capturara todas las características destacadas que utilizaban los creadores de United Airlines (UA). Estos siete pasos también sentaron las bases para el software RCM WorkSaver, que fue introducido a finales de la década de 1990. En la actualidad es el único software conocido dedicado por completo al análisis del sistema de 7 pasos. Estos siete pasos también sentaron las bases para el proyecto que aparece en este artículo.

El paso 1 de la tabla 1 se usa para seleccionar los sistemas 80/20 “con agentes defectuosos” en una planta o un establecimiento y es el equivalente industrial de los ítems FSI utilizados por el equipo de UA. (Hay más detalles sobre el proceso para “Seleccionar la criticidad del sistema” en una sección por separado). Los pasos 2 y 3 aseguran los límites del proceso clásico claramente identificado y registrado en el software para los sistemas 80/20 críticos, luego los componentes internos y finalmente el diagrama de bloque funcional y la descripción del sistema seleccionado.

Las cuatro características del proceso RCM están capturadas en los análisis realizados en los pasos 4, 5, 6 y 7. El paso 4 es crucial para un proyecto exitoso ya que es un paso que captura lo que hace el sistema seleccionado y lo debe preservar para que no se produzca una falla funcional. El paso 5 combina información de los pasos 2 y 3 con el paso 4; destaca específicamente los modos de fallas que se deberían prevenir o mitigar. El paso 6 lleva los problemas de criticidad al nivel del modo de fallas y distingue si es la fuente de una falla de seguridad o ambiental, un apagón o una falla oculta, siendo el problema de incumplimiento una falla insignificante (la sección “Selección de la criticidad del modo de fallas de componentes” describe en detalle este proceso de asignación). Luego, el paso 7 abarca los modos de fallas con una denominación crítica, ya que los responsables necesitan una tarea de mantenimiento preventivo (PM) realista.

EL EQUIPO

Un proyecto de RCM exitoso requiere tener en cuenta dos consideraciones organizacionales. Primero, debido a que el proceso de RCM es relativamente nuevo para la mayoría de las organizaciones, un proyecto de RCM requiere de liderazgo y facilitación de alguien que tenga amplio conocimiento de la metodología básica de RCM. Esta persona debe ser un buen maestro que pueda explicar los detalles del análisis de sistemas de 7 pasos y todas las reglas básicas asociadas con su aplicación.

Segundo, requiere el compromiso de un equipo dedicado de técnicos altamente calificados que conozcan los equipos y sistemas de la planta y cómo funcionan en conjunto para fabricar el producto. El equipo debe compartir su experiencia personal ya que casi siempre son la fuente exclusiva de datos para “completar” las dudas y el formato de los pasos del análisis. Este equipo también precisa de un líder que sea respetado por los miembros del equipo y pueda asumir el papel de representante del RCM para este y otros proyectos de RCM subsiguientes. La figura 1 muestra la organización del equipo élite que produjo los resultados de los que se habla en este artículo.

Figura 1: Estructura organizacional del equipo élite

SELECCIONAR LA CRITICIDAD DEL SISTEMA

Como se sugirió anteriormente, hoy en día el gran problema está en cómo se pueden utilizar mejor los recursos limitados de la planta que, por lo general, están a disposición. Incluso podríamos sugerir que no todos los activos de una planta tienen la misma importancia para alcanzar la misión y los objetivos de esta. Entonces, ¿cómo puede hacer para identificar los activos que son los más críticos para esos objetivos? En el mundo de operaciones y mantenimiento (O&M), la criticidad a menudo se asocia con los costos y la disponibilidad del sistema. Por lo tanto, ¿qué parámetros pueden usarse para medir mejor esto?

El paso 1 en el proceso de RCM clásico abarca directamente esta pregunta al ilustrar un enfoque fáctico que identificará los sistemas con agentes defectuosos en la planta. Esto lo hace empleando la técnica del diagrama de Pareto para clasificar, desde lo peor hasta lo mínimo, los contribuyentes individuales del sistema de la planta en uno de estos parámetros de fácil medición: conteos de órdenes de trabajo (WO) de mantenimiento correctivo, costos de mantenimiento correctivo (mano de obra y materiales) o tiempos de inactividad no planificados. Por lo general se evalúan los tres en un periodo previo de 24 meses. En el estudio para la planta de tratamiento de Central Contra Costa Sanitation District, se utilizó el historial de conteo de órdenes de trabajo (WO) de 24 meses previos para cada uno de los 33 sistemas que componen la planta de tratamiento. El diagrama de Pareto resultante se muestra en la figura 2. Recordando algunos de los 60 proyectos de RCM clásico, SIEMPRE existió el patrón que se muestra en la figura 2. Se puede determinar fácilmente con una inspección visual cuáles son los sistemas que menos bien le hacen a la planta. Además, como norma, es común que se haya visto que el diagrama reflejara un patrón de 80/20 o 70/30 (el 80 % de las WO ocurren en el 20 % de los sistemas, etc.). En este estudio, los dos principales sistemas con agentes defectuosos, el sistema de desagüe y la generación de vapor, fueron seleccionados inicialmente para los dos estudios piloto. Dentro de los límites de esos sistemas, existían varios subsistemas, por lo que se usaron los mismos datos para seleccionar los peores subsistemas de cada uno para los detalles llevados a cabo en los pasos 2 al 7 del proceso de análisis de sistemas de 7 pasos.

Figura 2: Diagrama de Pareto

SELECCIÓN DE LA CRITICIDAD DEL MODO DE FALLAS DE COMPONENTES

Los pasos 4 y 5 en el proceso RCM clásico de análisis de sistema de 7 pasos proporciona detalles de la manera en que el sistema o subsistema seleccionado puede generar fallas en los componentes que pueden degradar o eliminar las funciones del sistema. El paso 5 es uno de los pasos más detallados en el proceso de análisis ya que aborda sistemáticamente cada componente dentro del sistema y enumera los modos específicos de fallas que podrían causar esto (algunos de los cuales quizás ya hayan ocurrido en los registros de órdenes de trabajo –WO– de la planta).

Tenga en cuenta que este proceso de análisis del paso 1 al paso 6 ha identificado dos niveles de decisiones de criticidad: modo de fallas del sistema y de los componentes. Esto proporciona una hoja de ruta detallada para el lugar donde se puede aplicar con efectividad el recurso de mantenimiento, ¡ya no más conjeturas!

RESULTADOS DE ANÁLISIS - PERFILES DE SUBSISTEMA

Después del último paso en el proceso de análisis de sistema de 7 pasos del RCM para cada subsistema, se han registrado unas cincuenta a sesenta páginas de información detallada en el software de RCM como informe final. La acción del equipo al finalizar el paso 7 es resumir un grupo de estadísticas que proporcionen un panorama general del contenido de este informe y lo más destacado de los descubrimientos. La tabla 2 presenta las estadísticas para este perfil de análisis del sistema de RCM. Este perfil contiene información que es bastante descriptiva e incluye detalles que el equipo ha examinado y discutido. Estas son algunas de las observaciones.

• Del paso 4. Funciones y fallas funcionales del sistema/subsistema (S/S): se considera que cada S/S tiene una función, quizás dos; suelen tener más de dos funciones para cumplir su papel designado de manera completa. Este es el caso aquí. Además, observe que hay más fallas funcionales que funciones; esto se debe a que un S/S puede tener más de una manera de noem> completar su trabajo (p. ej., no frena del todo, sino de a poco).
• De los pasos 2 y 3. Componentes del S/S: estos números son un promedio, pero muchos S/S tienen una cantidad de números dos veces mayor, quizás más.
• De los pasos 5 y 6. Modos de fallas analizados: este es el núcleo de los descubrimientos del análisis, porque: a) es el modo de fallas que causa todos los problemas, y b) es el modo de fallas que se debe abordar a través de una acción de mantenimiento preventivo u otro tipo de acción correctiva. Observe que, en promedio, cada componente tenía unos tres modos de fallas por componente y la gran mayoría (63 % y 44 %) son críticos, es decir, categorías “A” o “B” del paso 6. Son estos modos de fallas los que hicieron que estos S/S fueran críticos en primer lugar. Observe también que algunos de ellos están ocultos para los operadores (23 % y 11 %). En comparación con diversos estudios, estos porcentajes son bajos.
• Del paso 7. Tareas especificadas de mantenimiento preventivo activas: note que algunos modos de fallas tienen más de una tarea especificada de PM activa. Es probable que la razón sea la introducción de la tecnología de mantenimiento predictivo (PdM) y las tareas específicas para las características ocultas.

Toda esta información representa entradas de los técnicos del equipo. Implicó un acuerdo colectivo del equipo, con discusiones frecuentes y más investigaciones para acumular todos los datos durante un periodo escalonado de 20 días, 7 horas por día.

RESULTADOS DE ANÁLISIS - COMPARACIONES DE TAREAS

En la tabla 3, otra parte muy importante del análisis muestra la comparación entre el programa de tareas de PM actual y el programa de tareas de PM recomendado por el estudio de RCM clásico. Se muestran seis categorías diferentes de comparación. Las 62 tareas de PM del subsistema de centrifugado y las 70 tareas de PM del subsistema de la caldera de recuperación se han asignado a los descriptores apropiados de las categorías que aparecen en la tabla 3. El análisis final en el paso 7 también asignó tareas de PM actuales a cada modo de fallas correspondiente en el estudio para obtener las estadísticas comparativas.

CATEGORÍA I. Haciendo referencia al diagrama de Pareto en la figura 2, los dos subsistemas en el estudio provinieron de los sistemas con agentes defectuosos N.º 1 y N.º 2, el sistema de desagüe y la generación de vapor, respectivamente. Entonces, antes de que se realizara el estudio, se sabía que era probable que estos dos subsistemas iban a necesitar ajustes importantes en sus programas de PM. Los datos en la Categoría I reflejan esa expectativa. En el subsistema de centrifugado, no se recomendó en ninguna tarea de PM actual que permaneciera “tal y como está”, y en el subsistema de caldera de recuperación solo se recomendó retener el 16 por ciento.

CATEGORÍAS II Y III. Dados los resultados de la Categoría I, ¡no sorprende ver los resultados de estas dos categorías!

CATEGORÍA II. Los resultados de ambos subsistemas son mayores en un 34 por ciento cada uno que los números promedio que se suelen ver con frecuencia en muchos otros estudios. Además, le brindaron al equipo una valiosa lección. Lo que estas estadísticas evidenciaron es que, si bien la tarea de PM actual es en general lo que se debe hacer, no queda claramente establecido o escrito cuáles son las acciones específicas que se deben realizar. Por ejemplo, la tarea puede ser inspeccionar el aparato trimestralmente, pero no se brindan detalles sobre lo que hay que inspeccionar, medir, limpiar, ajustar, etc., o registrar para que quede en el archivo. El término para estos detalles faltantes en dicha tarea es conocimiento intrínseco del equipo de trabajo o, dicho de otra manera, “secretos de oficio de la tribu”. En otras palabras, para asegurarse que el mantenimiento preventivo (PM) se concrete de manera apropiada, una organización confía únicamente en el conocimiento y la minuciosidad de un técnico individual para completar un trabajo, sin decirle de antemano qué es lo que debe hacer. Los problemas con utilizar los “secretos de oficio de la tribu” son los siguientes: a) la tribu que sabe los “secretos” está por jubilarse y todos los detalles de los procedimientos de la tarea están a punto de salir por la puerta con ella; b) la tribu se toma vacaciones, una licencia por enfermedad, etc., o c) la tribu tiene un nuevo miembro que no está del todo familiarizado con el aparato. Este problema de los “secretos de oficio de la tribu” es común y, sin un RCM, tiende a pasar inadvertido.

CATEGORÍA III. ¡A esta categoría se la suele denominar “choque inminente”! En el subsistema de centrifugado, casi la mitad (47 %) de los modos de fallas actualmente no reciben PM y en el subsistema de caldera de recuperación, un tercio de los modos de fallas no reciben PM. Básicamente, esta situación es el motivo por el cual estos dos sistemas están en la cima de la lista de agentes defectuosos y generan una gran cantidad de actividad de mantenimiento correctivo. También son la causa detrás de los grandes gastos de recursos no planificados, ya que el mantenimiento correctivo puede ser diez veces más costoso que una tarea de PM que podría haber prevenido dichos gastos. El conocimiento obtenido de los datos de la Categoría III, si se aprovechan, pueden reducir fácilmente sus costos reactivos en un 50 por ciento, o más.

CATEGORÍAS IV Y V. En este estudio no hay valores o significados especiales. No obstante, en otros estudios, se han visto datos en la Categoría V en el rango del 10 al 20 por ciento, lo que significa que los recursos de PM se están desperdiciando en modos de fallas que no son tan importantes.

CATEGORÍA VI. Esta categoría indica que sin ningún proceso formal de decisiones de RCM, el programa de PM actual no está desperdiciando recursos en algún pequeño porcentaje de los modos de fallas. En otras palabras, tuvo suerte, pero no se dio cuenta hasta que hizo este estudio de RCM.

RESUMEN DE DESCUBRIMIENTOS SIGNIFICATIVOS

Ambos subsistemas en los programas piloto N.º 1 y N.º 2 reflejan la necesidad de realizar cuatro acciones muy importantes y beneficiosas.

• Actualizar las tareas de PM seleccionadas en el programa existente para eliminar los “secretos de oficio de la tribu” como procedimiento básico o modus operandi;
• Agregar tareas de PM a varios componentes que actualmente no tienen cobertura para prevenir posibles modos de fallas;
• Tener un mejor conocimiento de los activos y de cómo pueden fallar;
• Reemplazar necesariamente, y de manera progresiva, el gran porcentaje de tareas de PM invasivas enfocadas al tiempo (TDI) usando la tecnología de PM no invasiva disponible y la metodología de mantenimiento predictivo (PdM).

Otros hallazgos importantes incluyen lo siguiente:

• se identificaron varios ítems de interés (IOI);
• énfasis en la importancia de integración con un Sistema Computarizado de Gestión del Mantenimiento (CMMS);
• procedimientos operativos estándar (SOP) nuevos y actualizados;
• códigos de faltas, causas y acciones;
• actualizar los atributos de los activos;
• revisar los repuestos y el inventario del almacén;
• métrica.

OTRAS CONSIDERACIONES ESTRATÉGICAS

La figura 2 sugiere un problema más amplio, que los sistemas 20/80 también podrían estar albergando algunos modos de fallas que podrían provocar graves interrupciones en la planta (es decir, “fallas críticas”). Se examinaron tres métodos adicionales para abordar dicha posibilidad. Estos métodos suelen demorar entre 4 y 8 horas por sistema para eliminarlos.

Identificación de umbral de riesgo (RTI)

Si bien no es 100 por ciento infalible, la idea es organizar sesiones especiales para compartir ideas con los expertos en la materia (SME). Estos deben enumerar las funciones de un sistema seleccionado y luego, informar sus experiencias sobre los lugares en los que los componentes específicos podrían manifestar un problema que pudiera causar una o más consecuencias graves para la planta. A la fecha, ha habido algunos “hallazgos” que antes se desconocían y que necesitan de acciones correctivas inmediatas.

Eliminación de defectos (DE)

La metodología y la lógica para incluir la eliminación de defectos (DE), además del análisis de causa raíz (RCA), son deshacerse de defectos conocidos causados por: el paso del tiempo (edad); el desgaste diario; los hábitos laborales descuidados o mal ejecutados; condiciones operativas que han cambiado y requieren componentes más robustos; o partes de repuesto inadecuadas que no cumplen con los niveles actuales de estrés presentes en el activo. El análisis de eliminación de defectos (DE) se puede completar, por lo general, en un día porque se trata a defectos conocidos.

Análisis de causa raíz (RCA)

Una investigación a profundidad de por qué una falla específica ocurrió es más bien el resultado de una falla actual que provocó grandes consecuencias (p. ej., paradas, violaciones de seguridad o regulatorias, etc.) y menos sobre querer responder satisfactoriamente “por qué” ocurrió en primer lugar. En cierta forma, el análisis de causa raíz (RCA) se puede considerar una forma especial de eliminación de defectos (DE) combinado con la situación de grandes consecuencias.

Estos tres métodos son el eje de un futuro artículo de Uptime

REFERENCIAS

1. NOWLAN, F. Stanley; HEAP, Howard F., Reliability-Centered Maintenance, Alexandria, National Technical Information Services. Reporte N.º AD/A066-579, 29 de diciembre de 1978.
2. MITH, Anthony M., Reliability-Centered Maintenance, Dallas, McGraw Hill, 1992.
3. SMITH, Anthony M.; HINCHCLIFFE, Glenn, RCM – Gateway to World Class Maintenance, Waltham, Butterworth-Heinemann, 2003.
4. MOUBRAY, John, Reliability-Centered Maintenance, RCM II, 2.ª ed., Norwalk, Industrial Press, 1997.