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Evolución y Fundamentos del Mantenimiento Industrial: De la Revolución Industrial al TPM
1. Breve Historia del Mantenimiento
El mantenimiento, como disciplina formal, tiene sus raíces en la Revolución Industrial, durante los siglos XVIII y XIX, con la introducción de las primeras máquinas que requerían trabajos de reparación.
Evolución Histórica
- Inicios (S. XVIII – XIX): Comienzo de los trabajos de reparación asociados a la maquinaria industrial.
- Nacimiento del Mantenimiento Correctivo (MC): Se consolida durante la Primera Guerra Mundial.
- Aparición del Mantenimiento Preventivo (MP): Surge alrededor de 1950, impulsado por las prácticas japonesas.
- Mantenimiento Predictivo (MPred): Aparece en 1966, asociado a asociaciones nacionales de mantenimiento, al incorporar nuevos métodos de medición para predecir fallas y al planteamiento y control asociado.
- Mantenimiento Proactivo (MPro): Nace con una perspectiva más profesional, enfocado en eliminar las causas raíz.
- Globalización y Modelos Avanzados: Surgen modelos modernos como el TPM (Mantenimiento Productivo Total), 5S, Kaizen y RCM (Mantenimiento Centrado en Fiabilidad).
2. Objetivos del Mantenimiento
Los objetivos fundamentales de una gestión de mantenimiento eficaz son:
- Evitar, reducir y, en su caso, reparar las fallas en los bienes productivos.
- Disminuir la gravedad de las fallas que no se logran evitar.
- Evitar detenciones o paradas inútiles de máquinas.
- Evitar incidentes y aumentar la seguridad para las personas.
- Conservar los bienes productivos en condiciones seguras y preestablecidas de operación.
- Balancear el costo de mantenimiento con el correspondiente al lucro cesante.
- Alcanzar o prolongar la vida útil de los bienes.
3. Clasificación de las Fallas
Las fallas se clasifican según el momento en que ocurren durante la vida útil de un activo:
Fallas Tempranas
Ocurren al principio de la vida útil y constituyen un porcentaje pequeño del total. Suelen ser causadas por problemas de materiales, diseño o montaje.
Fallas Adultas
Son las fallas que presentan mayor frecuencia durante la vida útil normal del equipo. Se derivan de las condiciones de operación y se presentan más lentamente (ejemplo: suciedad en un filtro de aire, desgaste de rodamientos).
Fallas Tardías
Representan una pequeña fracción de las fallas totales. Ocurren en la etapa final de la vida del bien debido al envejecimiento (ejemplo: degradación del aislamiento de un motor eléctrico).
4. Tipos de Mantenimiento y sus Características
Mantenimiento Correctivo (MC)
Es el mantenimiento efectuado a una máquina o instalación después de que la avería se ha producido, con el fin de restablecerla a su estado operativo habitual. No requiere inversión previa, pero sus costos a mediano plazo suelen ser más elevados, requiriendo a menudo el reemplazo completo del componente fallado.
Mantenimiento Preventivo (MP)
Diseñado para prever y anticiparse a los fallos, utilizando datos sobre los sistemas y sub-sistemas. Se programa con frecuencias basadas en el calendario o el uso del equipo para realizar cambios de partes, reparaciones, ajustes, o cambios de lubricantes. Se ejecuta independientemente del estado real de la máquina, respetando la fecha u horas de funcionamiento programadas.
Mantenimiento Predictivo (MPred)
Consiste en un conjunto de técnicas instrumentadas de medida y análisis de variables para caracterizar la condición operativa de los equipos y predecir fallas potenciales. Su misión es optimizar la fiabilidad y disponibilidad al mínimo costo. Requiere instrumentos como cámaras termográficas y análisis de vibraciones.
Mantenimiento Proactivo (MPro)
Técnica enfocada en la identificación y corrección de las causas raíz que originan las fallas en equipos e instalaciones. Implementa soluciones que atacan el origen del problema, no solo sus efectos. Beneficios clave: solución a causas de falla recurrentes e incremento del tiempo medio entre fallas (MTBF).
5. Ventajas y Desventajas de los Tipos de Mantenimiento
Mantenimiento Correctivo (MC)
Ventajas:
- Su implementación inicial es casi nula.
- Puede ser fácilmente subcontratado a empresas externas, sin ser un gasto fijo permanente para la empresa solicitante.
Desventajas:
- Generalmente requiere intervenciones mayores, resultando en costos altos por reparación.
- Puede producirse una falla en cualquier momento, deteniendo los procesos productivos.
- Altos tiempos de espera por repuestos.
Mantenimiento Preventivo (MP)
Ventajas:
- Menos fallas inesperadas en los procesos de producción.
- Las intervenciones pueden programarse en horas de parada de la empresa (ej. fines de semana o noche).
- Puede ser subcontratado.
Desventajas:
- Se realizan cambios de elementos sin conocer su estado real, pudiendo acortar su vida útil.
- Genera desperdicio de repuestos sobrantes.
- Alto costo general al intervenir las máquinas frecuentemente.
Mantenimiento Predictivo (MPred)
Ventajas:
- Control permanente de los equipos y muy baja probabilidad de fallas en producción.
- Las intervenciones se programan solo cuando es necesario, en horarios de parada.
- Control permanente de gastos en insumos y repuestos sobrantes.
Desventajas:
- Implica un costo fijo asociado a personal especializado.
- Alto costo de implementación debido a los equipos de medición necesarios.
Mantenimiento Proactivo (MPro)
Ventajas:
- Control permanente de los equipos y casi nula probabilidad de falla en producción.
- Las intervenciones se programan solo cuando es necesario, en horarios de parada.
- Control permanente de gastos en insumos y repuestos sobrantes.
Desventajas:
- Generalmente implica un costo de personal especializado para la empresa.
- Alto costo de implementación por la tecnología y equipos de medición requeridos.
6. Descripción del Modelo de Ishikawa
El Diagrama de Ishikawa, también conocido como diagrama causa-efecto o diagrama de pescado, es una herramienta gráfica que representa las múltiples relaciones de causa-efecto entre las variables que intervienen en un proceso.
Estructura y Uso
La espina central es una línea horizontal que representa el problema o efecto a analizar (escrito en la cabeza del pescado). Muestra gráficamente las entradas, el proceso y las salidas del sistema, incluyendo la retroalimentación (feedback).
Pasos para su elaboración:
- Decidir la característica de calidad, salida o efecto a examinar y colocarla en una caja a la derecha del diagrama.
- Escribir las categorías apropiadas para el problema. Las más comunes son: Máquina, Mano de Obra, Materiales, Métodos, Medio Ambiente y Medición.
- Realizar una lluvia de ideas de posibles causas y relacionarlas con cada categoría.
- Generar ideas adicionales utilizando la herramienta de los 5 Porqués para cuestionar cada causa identificada.
- Interpretar los resultados buscando causas que se repiten entre las categorías mayores o votando para seleccionar las causas con mayor potencial de impacto.
7. Modelo 5S: Concepto y Componentes
Las 5S son conceptos de origen japonés que forman parte integral de los procesos de mejoramiento continuo, buscando lograr el funcionamiento más eficiente y uniforme de las personas en los centros de trabajo.
Las 5S
- Seiri (Clasificar): Desechar lo que no se necesita, organizar y arreglar apropiadamente.
- Seiton (Orden): Un lugar para cada cosa y cada cosa en su lugar.
- Seiso (Limpieza): Limpiar el sitio de trabajo y los equipos, previniendo la suciedad y el desorden.
- Seiketsu (Limpieza Estandarizada): Preservar altos niveles de organización, orden y limpieza mediante la estandarización.
- Shitsuke (Disciplina): Crear hábitos basados en las 4S anteriores.
Definiciones Adicionales
- Seiri: Desechar lo que no se necesita.
- Seiton: Un lugar para cada cosa y cada cosa en su lugar.
- Seiso: Limpiar el sitio de trabajo y los equipos y prevenir la suciedad y el desorden.
- Seiketsu: Preservar altos niveles de organización, orden y limpieza.
- Shitsuke: Crear hábitos basados en las 4’s anteriores.
Objetivo 5S
El objetivo central de las 5S es lograr el funcionamiento más eficiente y uniforme de las personas en los centros de trabajo.
8. Beneficios de las 5S
- Mayores niveles de seguridad que redundan en una mayor motivación de los empleados.
- Reducción en las pérdidas y mermas por producciones con defectos.
- Mayor calidad.
- Tiempos de respuesta más cortos.
- Aumenta la vida útil de los equipos.
- Genera cultura organizacional.
- Acerca a la compañía a la implantación de modelos de calidad total y aseguramiento de la calidad.
9. ¿Qué es el TPM?
El TPM (Mantenimiento Productivo Total) surgió en Japón gracias a los esfuerzos del Japan Institute of Plant Maintenance (JIPM). Es un sistema destinado a lograr la eliminación de las llamadas seis grandes pérdidas de los equipos, con el objetivo de facilitar la implantación de la forma de trabajo “Just in Time” o “justo a tiempo”.
10. Filosofía del TPM
El TPM es una filosofía de mantenimiento cuyo objetivo es eliminar las pérdidas en producción debidas al estado de los equipos. Busca mantener los equipos en disposición para producir a su capacidad máxima, con la calidad esperada y sin paradas no programadas. Esto implica:
- Cero averías.
- Cero tiempos muertos.
- Cero defectos achacables a un mal estado de los equipos.
- Sin pérdidas de rendimiento o de capacidad productiva.
De ahí su nombre: mantenimiento que aporta una productividad máxima o total.
11. Principios Fundamentales del TPM
El TPM se basa en cinco principios fundamentales:
- Participación de todo el personal: Desde la alta dirección hasta los operarios de planta. Incluir a todos garantiza el éxito del objetivo.
- Cultura corporativa orientada a la eficacia: Creación de una cultura orientada a obtener la eficacia global en el sistema de producción y gestión de equipos.
- Sistema de gestión para la eliminación de pérdidas: Implantación de un sistema que facilite la eliminación de pérdidas antes de que se produzcan.
- Mantenimiento Preventivo como base: Implantación del mantenimiento preventivo como medio básico para alcanzar el objetivo de cero pérdidas, apoyado en el mantenimiento autónomo.
- Aplicación de sistemas de gestión: Aplicación de sistemas de gestión a todos los aspectos de la producción, incluyendo diseño, desarrollo, ventas y dirección.
12. Las Seis Grandes Pérdidas del TPM
Estas pérdidas son las que el TPM busca eliminar:
- Fallos del equipo: Producen pérdidas de tiempo inesperadas.
- Puesta a punto y ajustes de las máquinas (tiempos muertos): Pérdidas de tiempo al iniciar una nueva operación o etapa (ej. inicio de jornada, cambio de matriz).
- Marchas en vacío, esperas y detenciones menores (averías menores): Pérdidas de tiempo durante la operación normal por problemas de instrumentación o pequeñas obstrucciones.
- Velocidad de operación reducida: El equipo no funciona a su capacidad máxima, generando pérdidas productivas.
- Defectos en el proceso: Pérdidas productivas por tener que rehacer partes o reprocesar productos defectuosos.
- Pérdidas de tiempo en puestas en marcha: Pérdidas propias del inicio de un proceso nuevo, marcha en vacío o periodo de prueba.
13. Implantación del TPM en la Empresa (Método JIPM)
El JIPM desarrolló un método en siete fases cuyo objetivo es lograr el cambio de actitud indispensable para el éxito del programa:
Fase 1: Aseo Inicial
Se busca limpiar la máquina de polvo y suciedad para dejar todas sus partes visibles. Se implementa un programa de lubricación, se ajustan componentes y se realiza una puesta a punto (reparación de todos los defectos conocidos).
Fase 2: Medidas para Descubrir Causas de Suciedad y Fallas
Una vez limpia, es indispensable evitar que la máquina vuelva a ensuciarse o caer en el mismo estado. Se deben evitar las causas de suciedad y funcionamiento irregular (ej. fugas de aceite), mejorando el acceso a lugares difíciles de limpiar y lubricar, y reduciendo el tiempo necesario para estas funciones.
Fase 3: Preparación de Procedimientos de Limpieza y Lubricación
Se preparan procedimientos estándar para que las actividades de limpieza, lubricación y ajustes menores sean realizadas por el personal de producción en tiempos cortos (mantenimiento primario).
Fase 4: Inspecciones Generales
Entrenar al personal de producción para que pueda inspeccionar y chequear el equipo en busca de fallos menores y fallos en fase de gestación, y solucionarlos.
Fase 5: Inspecciones Autónomas
Se preparan las gamas de mantenimiento autónomo (operativo). Se crean listas de chequeo (check list) realizadas por los propios operarios y se ponen en práctica. Aquí se produce la verdadera implantación del mantenimiento preventivo periódico realizado por el personal que opera la máquina.
Fase 6: Orden y Armonía en la Distribución
Se busca crear procedimientos y estándares para la limpieza, inspección, lubricación, gestión de registros, gestión de herramientas y repuestos, reflejando la esencia de la Gestión de la Calidad Total (TQM).
Fase 7: Optimización y Autonomía en la Actividad
El objetivo es desarrollar una cultura hacia la mejora continua en toda la empresa: se registra sistemáticamente el tiempo entre fallos, se analizan estos y se…
14. Metodología Kaizen
La metodología Kaizen es un famoso sistema de producción japonés que revolucionó sectores gracias a marcas como Toyota, Honda o Sony.
El kaizen es un proceso de mejora continua (改良). A diferencia de las mejoras externas que requieren grandes inversiones materiales o financieras, la definición real de Kaizen es más personal y ocurre dentro de la propia mente para los japoneses.
15. Significado de Kaizen
La palabra Kaizen se compone de dos términos:
- KAI significa ‘cambio’.
- ZEN significa ‘bueno’.
El significado de la palabra Kaizen es mejoramiento continuo. Esta filosofía se compone de varios pasos que permiten analizar variables críticas del proceso de producción y buscar su mejora en forma diaria con la ayuda de equipos multidisciplinarios.
16. Círculo de Deming
El Círculo de Deming (PDCA: Planificar, Hacer, Verificar, Actuar) es fundamental para la mejora continua.
17. Modelo RCM (Reliability Centred Maintenance)
RCM o Reliability Centred Maintenance (Mantenimiento Centrado en Fiabilidad) es una técnica avanzada para elaborar un plan de mantenimiento en una instalación industrial, desarrollada inicialmente para el sector de la aviación por sus implicaciones en la seguridad.
El plan de mantenimiento es solo uno de los productos del profundo análisis que debe efectuarse en la instalación.
18. Fases del Modelo RCM
El RCM se basa en siete fases principales:
- Fase 0: Codificación y Listado: Recopilación de esquemas, diagramas funcionales y lógicos de todos los subsistemas, equipos y elementos del sistema estudiado.
- Fase 1: Estudio Detallado del Funcionamiento: Listado de funciones del sistema en su conjunto, y de cada subsistema y equipo significativo.
- Fase 2: Determinación de Fallos Funcionales y Técnicos: Identificación de cómo el sistema o equipo puede dejar de cumplir su función.
- Fase 3: Determinación de Modos de Fallo: Identificación de las causas de cada uno de los fallos encontrados en la fase anterior.
- Fase 4: Estudio de Consecuencias: Estudio de las consecuencias de cada modo de fallo y clasificación de estos en críticos, importantes o tolerables.
- Fase 5: Determinación de Medidas Preventivas: Definición de acciones que eviten o atenúen los efectos de los fallos.
- Fase 6: Agrupación y Elaboración del Plan: Agrupación de las medidas preventivas y elaboración del Plan de Mantenimiento, lista de mejoras, planes de formación y procedimientos operativos.
- Fase 7: Puesta en Marcha: Ejecución de las medidas preventivas definidas.
19. Diagrama de Espina de Pescado
El Diagrama de Espina de Pescado (Ishikawa) se utiliza para visualizar las causas potenciales de un problema específico.
20. Definición de Indicadores Clave
MTBF (Mean Time Between Failures)
Tiempo medio entre fallas. Corresponde al número de horas promedio que un equipo opera hasta presentar fallas. Mide la confiabilidad del equipo.
$$\text{MTBF} = \frac{\text{Suma tiempos entre intervenciones}}{\text{Número de intervenciones}}$$
MTTR (Mean Time To Repair)
Tiempo medio de reparación. Corresponde al promedio de horas que toma la reparación de una falla. Mide la mantenibilidad (a menor MTTR, mejor mantenibilidad).
$$\text{MTTR} = \frac{\text{Suma tiempos reparación}}{\text{Número de intervenciones}}$$
Disponibilidad (D)
Corresponde al porcentaje de horas de trabajo efectivo de un equipo respecto al tiempo total disponible.
$$\text{Disponibilidad (D)} = \frac{\text{MTBF}}{\text{MTBF} + \text{MTTR}} \times 100 \quad (\%)$$