Trabajo de grado - Maestría
Modelamiento de una estrategia que permita realizar actividades de planeación del mantenimiento, mediante el uso de eventos discretos y cadenas de Markov, para la evaluación de la disponibilidad y confiabilidad
Registro en:
Universidad Tecnológica de Pereira
Repositorio Institucional Universidad Tecnológica de Pereira
Autor
Moreno, Yamid Alexander
Institución
Resumen
Las máquinas industriales son artefactos que desempeñan una función específica, y que tienen como finalidad transformar la materia prima en un producto elaborado, utilizando algún tipo de fuente de energía. Se puede decir que los sistemas industriales complejos están sujetos a muchos componentes y variables aleatorias, y que de ellos depende su funcionalidad y fiabilidad. La creciente demanda de productos individuales, específicos, la rápida fabricación de ellos, y la competencia global, afectan las estrategias de producción en la industria; por lo que el mejoramiento de la disponibilidad de la maquinaria y el desarrollo de nuevas estrategias de confiabilidad y mantenibilidad se han destacado en las últimas décadas, con el fin de obtener un alto índice de manufactura al elaborar productos de alta calidad con el mínimo coste y el máximo nivel de seguridad para el personal que lo utiliza, además de una mínima degradación del medio ambiente.
Analizar los parámetros de confiabilidad ayuda a comprender el efecto de disminuir las tasas de reparación y falla de un sistema o subsistema en particular, la predicción y evaluación de la fiabilidad, la detección de fallos a tiempo, y la evaluación de riesgos es importante para determinar una correcta planeación a la hora de realizar un mantenimiento preventivo. Todo esto con el fin de aumentar el funcionamiento continuo
de los equipos o sistemas, el mayor tiempo posible, sin fallas o reparaciones; donde se espera que estén en funcionamiento y que continúen desempeñando sus funciones previstas, y que al sufrir cierto desgaste, pérdida parcial o total de su funcionalidad, puedan ser restituidos a su condición inicial, dentro de sus características originales de diseño, para una utilización más racional. Si se logra la debida atención estratégica a la conservación de la maquinaria, a la planeación, al manejo de los recursos, a la toma de
decisiones y a las necesidades del sostenimiento del sistema, se puede disminuir el costo total de inspección, reparación y tiempo de inactividad del sistema, logrando ahorros considerables al tema en cuestión. Industrial machines are artifacts that perform a specific function, and whose purpose is to transform raw material into an elaborated product, using some type of energy source. It can be said that complex industrial systems are subject to many components and random variables, and that their functionality and reliability depend on them. The growing demand for individual, specific products, their rapid manufacturing, and global competition affect production strategies in the industry; Therefore, the improvement of
the availability of machinery and the development of new reliability and maintainability strategies have been highlighted in recent decades, in order to obtain a high manufacturing index by producing high quality products with the minimum cost and the maximum level of security for the personnel that uses it, in addition to a minimum degradation of the environment.
Analyzing the reliability parameters helps to understand the effect of reducing the repair and failure rates of a particular system or subsystem, the prediction and evaluation of reliability, the detection of failures in time, and the evaluation of risks is important to determine proper planning when performing preventive maintenance. All this in order to increase the continuous operation of the equipment or systems, as long as possible, without failures or repairs; where they are expected to be in operation and continue to perform their intended functions, and when they suffer some wear, partial or total loss of their functionality, they can be restored to their initial condition, within their original design characteristics, for a more efficient use rational. If proper strategic attention is paid to machinery maintenance, planning, resource management, decision making, and system maintenance needs, the total cost of inspection, repair, and downtime can be
reduced system inactivity, achieving considerable savings to the issue in question. Maestría Magíster en Ingeniería Eléctrica CONTENIDO
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1. INTRODUCCIÓN 10
1.1. DEFINICIÓN DEL PROBLEMA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
1.2. JUSTIFICACIÓN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
1.3. OBJETIVOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
1.3.1. Objetivo General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
1.3.2. Objetivos Específicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
1.4. DECLARACIÓN DE ORIGINALIDAD . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
2. MARCO TEÓRICO Y CONCEPTUAL 17
2.1. ESTADO DEL ARTE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.2. REDES DE PETRI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.2.1. Componentes de un RdP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.2.2. Funcionamiento de una RdP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
2.2.3. Propiedades de las RdP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
2.3. TEORIA DE LA CONFIABILIDAD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
2.4. CADENAS DE MARKOV . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.5. BASE DE DATOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
3. METODOLOGÍA Y RESULTADOS 34
3.1. Metodología para convertir un sistema en RdP . . . . . . . . . . . . . . 34
5
3.2. Pseudocódigo para rutas y tiempos en RdP . . . . . . . . . . . . . . . . 38
3.3. Metodología para convertir un sistema de eventos discretos a un modelo
de cadenas de Márkov . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
3.4. Pseudocódigo para definir estados de Markov . . . . . . . . . . . . . . . 44
4. Resultados y Conclusiones 46
4.1. Marco experimental . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
4.1.1. Modelo con mantenimiento correctivo . . . . . . . . . . . . . . . 46
4.1.2. Mejorando el modelo con mantenimiento correctivo . . . . . . . 49
4.1.3. Modelo con mantenimiento preventivo . . . . . . . . . . . . . . 52
4.1.4. Modelo para el mantenimiento predictivo . . . . . . . . . . . . 54
4.1.5. Modelo Markoviano con varios grupos de mantenimiento . . . . 59
4.2. Conclusiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
BIBLIOGRAFÍA 67