Summary of Operations Management and Industrial Maintenance

## Introducción La **confiabilidad de equipos** estudia la probabilidad de que un equipo o sistema funcione sin fallos durante un intervalo de tiempo determinado bajo condiciones específicas. Este material explica conceptos clave, indicadores numéricos y ejemplos prácticos para evaluar y mejorar la confiabilidad en sistemas técnicos. > **Definición:** La confiabilidad es la capacidad de un equipo para desempeñar su función requerida bajo condiciones establecidas durante un período de tiempo especificado. ## Conceptos básicos: sistemas en serie y paralelo ### Sistemas en serie - En un sistema en serie, todos los componentes deben funcionar para que el sistema opere. Si un componente falla, el sistema completo puede dejar de funcionar. > **Definición:** Sistema en serie: conjunto de componentes dispuestos de modo que la falla de cualquiera implica la falla del sistema. ### Sistemas en paralelo - En sistemas en paralelo, existen ramas redundantes. La falla de una rama afecta sólo a esa rama; el sistema puede continuar operando si otras ramas están disponibles. > **Definición:** Sistema en paralelo: conjunto de componentes redundantes donde el funcionamiento de al menos una rama permite la operación del sistema. ### Tabla comparativa: serie vs paralelo | Característica | Serie | Paralelo | |---|---:|---:| | Tolerancia a fallos | Baja | Alta | | Complejidad | Baja | Alta | | Coste típico | Bajo | Alto | | Ejemplo | Circuito de luces en serie | RAID en discos duros | ## Redundancia - **Redundancia**: añadir elementos en paralelo para aumentar la confiabilidad. Tipos: 1. **Redundancia activa**: todos los elementos funcionan simultáneamente. Ejemplo práctico: arreglos RAID con discos en uso activo. 2. **Redundancia secuencial (stand-by)**: los respaldos se activan sólo tras una falla. Ejemplo práctico: generador de emergencia que entra en servicio cuando falla la red principal. Did you know que añadir redundancia mejora la confiabilidad pero incrementa el coste y la complejidad del sistema? ## Envejecimiento y la curva de la bañera - A medida que el equipo envejece con el uso, su tasa de fallos $\lambda(t)$ suele aumentar al final de su vida útil. Esta evolución típica se representa mediante la "curva de la bañera" (bathtub curve). Fases de la curva de la bañera: - Fallos iniciales: debidos a defectos de fabricación, diseño o ajustes. - Fallos aleatorios: ocurren de forma impredecible durante la vida útil útil. - Fallos por desgaste: por fatiga de materiales y desgaste al final de la vida. > **Definición:** Curva de la bañera: representación de $\lambda(t)$ a lo largo del tiempo, con tres fases: inicial, constante (aleatoria) y desgaste. Importante: No todos los sistemas muestran exactamente la misma forma; algunos carecen de una fase clara de fallos iniciales o de desgaste marcado. ## Indicadores estadísticos de fallos - La tasa de fallos puede expresarse como $\lambda(t)=f(t)$. Una aproximación simple de tasa media es $\lambda = \dfrac{N}{t}$, donde $N$ es el número de fallos en el intervalo estudiado $t$ (horas, km, ciclos, etc.). Principales indicadores: - **MTTF** (Mean Time To Failure): tiempo medio hasta la falla para equipos no reparables. - **MTTR** (Mean Time To Repair): tiempo medio de reparación. - **MTBF** (Mean Time Between Failures): tiempo medio entre fallos en equipos reparables. Relación básica: $$\text{MTBF} = \text{MTTF} + \text{MTTR}$$ Eficiencia de disponibilidad (modelo simple): $$A = \dfrac{\text{MTTF}}{\text{MTTF} + \text{MTTR}} = \dfrac{\lambda}{\lambda + \mu}$$ donde $\lambda = \dfrac{1}{\text{MTTF}}$ y $\mu = \dfrac{1}{\text{MTTR}}$. > **Definición:** MTBF, MTTF y MTTR son medidas estadísticas que resumen comportamiento de fallos y reparaciones; al calcularlas también deben considerarse mínimo, máximo y desviación estándar. Did you know que la disponibilidad instantánea depende tanto de la rapidez de reparación como de la fiabilidad intrínseca del equipo? ## Efectividad global del equipo