Análisis bibliográfico de la confiabilidad operacional en sistemas técnicos complejos

Abstract

To demonstrate the non-existence of a mathematical model that involves the 4 elements of operational reliability was the subject of this work. The methods of tabular analysis by reference fields were used, consisting of the grouping, by means of an Excel sheet, of the references used for their analysis and from the use of the Minitab, to perform a cluster analysis from a dendrogram. As results it was obtained that the elements most present are the reliability analysis of equipment, the maintainability and availability, as well as the least treated are logistics and quality. This research demonstrated the non-existence of a mathematical model that involves the different elements of operational reliability for decision support.

Full text

Ingeniería Mecánica. Vol. 21. No. 2, mayo-agosto, 2018, p. 77-81
ISSN 1815-5944
Sitio web: http://www.ingenieriamecanica.cujae.edu.cu
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Artículo Original
Análisis bibliográfico de la confiabilidad operacional en sistemas
técnicos complejos
Bibliographic analysis of operational reliability in complex technical systems
Armando Díaz-ConcepciónI, Leisis Villar-LedoII, Alberto J. Rodríguez-PiñeiroI,
Alfredo del-Castillo-SerpaIII, Jesús Cabrera-GómezI
I. Universidad Tecnológica de la Habana. Centro de Estudios en Ingeniería de Mantenimiento. La Habana, Cuba
II. Universidad Tecnológica de la Habana. Facultad de Ingeniería Industrial. La Habana, Cuba
III. Universidad Tecnológica de la Habana. Centro de Estudios de Matemática. La Habana, Cuba
Correo electrónico: adiaz@ceim.cuaje.edu.cu
Este documento posee una licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial 4.0 Internacional
Recibido: 16 de diciembre de 2017 Aceptado: 3 de marzo de 2018
Resumen
En este trabajo se tuvo como objetivo demostrar la no existencia
de un modelo matemático que involucre los 4 elementos
integrantes la confiabilidad operacional. Se utilizaron los métodos
de análisis tabular por campos de la referencia consistente en la
agrupación, mediante una tabla Excel, de las referencias usadas
para su análisis y a partir del uso del Minitab, realizar un análisis
de agrupamiento o clúster a partir de un dendograma. Entre los
resultados se obtuvo quelos elementos más presentes son los
análisis de confiabilidad de equipos, los de mantenibilidad y los
de disponibilidad, así como, los menos tratados son la logística y
la calidad. En esta investigación se demostró la no existencia de
un modelo matemático que involucre a los diferentes elementos
integrantes de la confiabilidad operacional para el apoyo a la
toma de decisiones.
Palabras claves: confiabilidad operacional, análisis de
agrupamiento o clúster, modelo matemático.
Abstract
To demonstrate the non-existence of a mathematical model that
involves the 4 elements of operational reliability was the subject of
this work. The methods of tabular analysis by reference fields
were used, consisting of the grouping, by means of an Excel
sheet, of the references used for their analysis and from the use
of the Minitab, to perform a cluster analysis from a dendrogram.
As results it was obtained that the elements most present are the
reliability analysis of equipment, the maintainability and
availability, as well as the least treated are logistics and quality.
This research demonstrated the non-existence of a mathematical
model that involves the different elements of operational reliability
for decision support..
Key words:. operational reliability, cluster analysis,
mathematical model
Introducción
Diferentes autores definen la confiabilidad operacional como la capacidad de un sistema formado por
equipos, procesos, tecnologías y personas para cumplir las funciones para las cuales ha sido concebido,
dentro de ciertos límites y para un contexto operacional dado [1]
Entre los primeros estudios encontrados en la bibliografía se pueden mencionar los del Enfoque de
Valoración de Seguridad Probabilística [2]y la Evaluación Probabilística de Riesgos [3]]. Ambas investigaciones
se basan en un enfoque a riesgo proponiendo métodos lógicos estructuradospara la identificación y evaluación
de estos riesgos en sistemas tecnológicos complejos.Entre las principales desventajas de la aplicación de
estos métodos es que son muy costosos, sus análisis tienen en cuenta elementos de la confiabilidad de
activos, de procesos y humana pero vista de forma no integrada, limitándose a análisis cualitativos entre otras
desventajas.
En Sistema de Confiabilidad Operacional, [4], se presenta un manual compuesto por un conjunto de guías y
de metodologías de cómo usar las mismas para implementar un Sistema de Confiabilidad Operacional. El
objetivo de esta propuesta es elevar los niveles de confiabilidad operacional, mediante la mejora de los 4
elementos que la integran,enunciándose por primera vez la necesidad de integrarlos a través de una matriz de
integración sin embargo no propone un indicador integrado que mejore la toma de decisiones.
En Calculation of OEE foranAssemblyProcess [5], se comienza a enunciar la utilización del mismo también
en las propuestas para la mejora de la confiabilidad operacional. Este indicador evalúa el rendimiento del
equipo mientras está en funcionamiento y mide la condición operativa y la confiabilidad de un proceso respecto

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al nivel de operaciones deseado. Entre las desventajas que presenta están no puede determinar cuál de los
sistemas, subsistemas o componentes estuvo disminuyendo la disponibilidad, la efectividad o la calidad del
activo, no tiene en cuenta la confiabilidad humana entre otras.
Becerra y García Palencia [6],presenta los elementos y las políticas para generar una nueva culturade
confiabilidad operacional en las organizaciones con el objeto de optimizar los programas, minimizar los costos
totales de operación y mantenimiento y aumentar la competitividad de la organización. Plantea que para una
aplicación efectiva de la confiabilidad operacional se debe lograr la integración entre los 4 elementos
integrantes de esta y no limitarse a la actividad de mantenimiento.
Benítez y Díaz [7], realizan un análisis de confiabilidad atendiendo al cálculo de los 4 elementos integrantes
de la confiabilidad operacional pero de forma independiente y en el caso de la confiabilidad humana se realiza
solamente un análisis cualitativo para su estimación. Como recomendación de la investigación, los autores
exponen la necesidad de contar con un modelo de confiabilidad operacional que involucre a todos los
elementos presentes en proceso y que sirva como indicador para la toma de decisiones.
El objetivo de este trabajo fue demostrar la no existencia de un modelo matemático que involucre los 4
elementos integrantes la confiabilidad operacional. Para esto se utilizó al análisis tabular y el agrupamiento o
clúster por observaciones. En esta investigación se demostró la no existencia de un modelo matemático que
involucre a los diferentes elementos integrantes de la confiabilidad operacional para el apoyo a la toma de
decisiones.
Métodos y Materiales
Este trabajo se basa en el estudio de referencias para llegar a resultados relacionados con la Confiabilidad
Operacional. Los métodos utilizados son:
1. Análisis tabular por campos de la referencia consistente en la agrupación, mediante una tabla Excel, de
las referencias usadas para su análisis.
2. A partir del uso del Minitab, realizar un análisis de agrupamiento o clúster. [8-9]
Análisis tabular por campos de las referencias
Para el análisis se utilizaron un total de 58 referencias. Los elementos analizados en cada una de ellas
fueron:
Elementos generales: autores, país y tipo de publicación.
Análisis: cualitativo o cuantitativo.
Análisis realizados con respecto a los elementos integrantes de la confiabilidad operacional: confiabilidad de
equipos, confiabilidad de procesos y sistemas, confiabilidad humana, mantenibilidad, calidad, logística,
disponibilidad, costos. Se le otorga valor 1 si el elemento está presente y valor 0 si no lo está o se menciona
pero no se analiza.
En el estudio del idioma se le asigna 0 si es español y 1 si es inglés.
En el Anexo I se muestra una tabla donde se describen las 58 bibliografías analizadas sobre la base de los
componentes antes mencionados (descargar Anexo 1)
Herramienta multivariable de agrupamiento o clúster por observaciones
Utilizando el Anexo I se realiza un análisis de agrupamiento o clúster para detectar las posibles similitudes
entre las referencias, utilizándose un análisis de conglomerados o análisis clúster por observaciones, con el
método simple, la distancia euclidiana y un 65 % de similitud. Para esto se utilizó el software Minitab.
Resultados y Discusión
Análisis bibliográfico
Como un resultado del análisis bibliográfico se obtuvieron 4 modelos personalizados desarrollados de
criticidad en investigaciones para diferentes actividades, pero, no cubren todo el campo de posibilidades que
abarcan los sistemas técnicos complejos. Estos modelos son:
 Modelo de Análisis de Criticidad obtenido por la Empresa Petróleos de Venezuela S.A. [PDVSA][10].
 Modelo de análisis de Criticidad para Plantas de Bioproductos [11].
 Modelo de criticidad de grupos electrógenos de la tecnología fuel oil en Cuba [12].
 Modelo de criticidad para sistemas tecnológicos [1].
Estos 4 modelos, teniendo en cuenta el contexto de aplicación, proponen una metodología con el objetivo de
jerarquizar los sistemas y activos a partir del análisis de un conjunto de variables, sin embargo por sí mismos
no permiten la mejora de la confiabilidad operacional al no tener en cuenta indicadores de confiabilidad.

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Resultados del análisis tabular de confiabilidad operacional
De la tabla del Anexo I se puede concluir:
En cuanto a los elementos generales se puede concluir que:
Tipos de publicaciones
1. Atendiendo al tipo de publicación el 57 % (33) de las mismas son artículos, 9 son tesis de maestría y
pregrado, 4 son libros, eventos 3, procedimientos y manuales son 5 y reportes 4 por lo que se puede inferir que
el campo revisado contiene los diferentes tipos de referencias que se encuentran publicadas, figura 1.
Fig. 1. Tipos de referencias
Período de publicación
2. Que el 53 % (31) es encuentran en el período de 2011 al 2017 por lo que las mismas tienen actualidad en el
tema investigado, figura 2:
Fig. 2. Períodos de tiempo de las referencias
Idioma
3. El 59 % español y el 41 % inglés, figura 3.
Fig. 3. Idiomas de las referencias

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Elementos integrantes
4. Resultados del análisis de los elementos integrantes de la confiabilidad operacional.
 El 67 % utilizan métodos cuantitativos.
 Los elementos más presentes son los análisis de confiabilidad de equipos, los de mantenibilidad y los
de disponibilidad.
 Los elementos menos tratados son la logística y la calidad.
En la figura 4 se muestran los resultados obtenidos.
Fig. 4. Resultados de las variables analizadas
Herramienta de agrupamiento clúster por observaciones
Los resultados del análisis de agrupamiento se muestran en el dendograma de la figura 5.
Fig. 5. Dendograma del agrupamiento bibliográfico

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Como se observa en la figura 5, se conforman 4 grupos o clúster. El primero de ellos agrupa más del 75 %
de las referencias (45), el segundo y el tercero agrupa cada uno 6 referencias y el último grupo una referencia.
A continuación se caracterizan cada uno de los grupos.
Grupo I
Caracterizado por realizar análisis cuantitativos y abordar los temas de confiabilidad de equipos, la
mantenibilidad y la disponibilidad y en menor medida la confiabilidad de procesos y sistemas y los costos; no
abordando los temas de calidad, la logística y la confiabilidad humana. Es de señalar que en el caso de la
confiabilidad humana 7 referencias sí la tienen en cuenta.
Grupo II
Caracterizado por realizar análisis cualitativos y abordar los temas de mantenibilidad y confiabilidad humana,
no tratando de manera general los otros elementos.
Grupo III
Caracterizado al igual que el grupo anterior por realizar análisis cualitativos pero abordando las diferentes
confiabilidades exceptuando la mantenibilidad, y no abordadisponibilidad, costos, calidad y la logística.
Grupo IV
Es una referencia contraria al resto, centra su análisis en la disponibilidad, calidad y la logística, no
abordando ninguna de las confiabilidades.
Conclusiones
Se demuestra, en la bibliografía estudiada, la no existencia de un modelo matemático que involucre a los
diferentes elementos integrantes de la Confiabilidad Operacional para el apoyo a la toma de decisiones.
Referencias
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[Consultado el: 2 de noviembre de 2017] Disponible en:
http://www.es.scribd.com/2-Sistema-Confiabilidad-Operacional-
de-PEP
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