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Confiabilidad Operacional una solución de Mejora para Centros de Automatización & Control de Plantas Industriales de Cemento

Víctor Emilio Molina Sigcho

Escuela Superior Politécnica del Litoral, Facultad de Ingeniería Mecánica y Ciencias de la Producción

Guayaquil - Ecuador

RESUMEN

La necesidad de mejorar la productividad minimizando los paros de equipos principales, hace que el departamento de ingenieria de automatización & control central optimice mejor la utilización de todos los recursos con que cuenta, con el fin de mejorar a niveles de excelencia, ayudando a la empresa a conseguir su objetivo principal, de ser una empresa de clase mundial.

El objetivo del presente artículo es proponer una solución que ayude a iniciar un proceso de mejora en dicho departamento, a fin de reducir el riesgo de paradas no programas. La mejora de los procesos utilizando todos los recursos de las empresas como son: recurso humano, procedimientos de trabajo, procesos operativos, mantenimiento de equipos es un concepto que lo tiene el Modelo de Confiabilidad Operacional.

Palabras claves: Mejora Continua y Confiabilidad Operacional.

Debido a una alta demanda de cemento en los países de Latinoamérica, las plantas de cemento se ven en la obligación de mantener sus procesos internos de producción y control en óptimas condiciones de operación, con la finalidad de garantizar una alta producción, garantizando siempre la calidad que se merece el cliente final.

Entre los procesos internos tenemos a los principales, a los de soporte y a los externos. Los procesos principales son: Materias Primas, Crudo, Clinker, Cemento y Despacho, el proceso de extracción es un proceso exterior que es manejado por un contratista, en algunos casos la propia planta se encarga de dichas operaciones. Finalmente los procesos de soporte como son: Laboratorio de Calidad y Automatización & Control Central. Estos últimos procesos son de vital importancia para el control, supervisión y optimización del proceso de producción, garantizando siempre la calidad del producto.

El proceso de automatización & control interactúa con el proceso de laboratorio de calidad como con los procesos principales antes descritos. Como sus principales funciones son las operaciones, supervisión & optimización de las áreas Crudo, Clinker y Cemento, el mantenimiento del hardware y software del sistema de automatización de toda la planta, además del diseño e implementación de nuevas lógicas de control o mejoras sugeridas por las partes interesadas, que son las demás áreas de proceso. El siguiente esquema muestra lo indicado:

Figura 1.- Interacción de los procesos principales y de apoyo en la producción de cemento

Esta interacción entre procesos hace que el departamento sea un pilar fundamental en la producción del cemento, por lo cual se tiene que garantizar una operación confiable y de calidad con el mínimo de paradas no programadas, a fin de cumplir con los objetivos de la empresa.

Uno de los problemas más críticos con respecto al sistema de control automático en dichas plantas de producción es la incorrecta lógica de operación de algunos equipos y la falta de mantenimiento de este sistema. Un sistema de control deficiente dificulta la operación de todo el proceso de producción

La incorrecta lógica de control se puede evidenciar algunas veces por errores humanos (operadores) causando paradas no programadas de las áreas, pero esto no se justifica del todo, ya que hoy en día un sistema de control bien implementado facilita la vida a los operadores, dejando así tiempo para que operen el proceso con mayor análisis y no de una manera monótona.

La falta de mantenimiento en equipos de control automático como son PLC’s (Controladores Lógicos Programables), tarjetas de señales, equipos de redes de comunicación, etc., evidencian un deterioro que causan de igual manera paradas no programadas de equipos. Algunas veces no se evalúa, ni se analizan estos equipos como equipos principales que con una falla o daño de la misma pueden causar serios daños en la línea de producción.

El problema principal que confrontan actualmente estas empresas de producción es la “Perdida de Producción por Paradas no Programadas por Problemas en el Sistema de Control Automático”, lo que eleva sensiblemente los costos de la empresa.

El objeto del artículo es de presentar una propuesta de solución que ayude a iniciar un proceso de mejora en dicho departamento, a fin de reducir el riesgo de paradas no programas.

La mejora de los procesos utilizando todos los recursos de las empresas (recurso humano, procedimientos de trabajo, procesos operativos, mantenimiento de equipos), es un concepto que se utiliza hoy por hoy en la Administración de la Calidad Total, Gerenciamiento de la Calidad, Confiabilidad Operacional, Sistema de Gestión (ISO), etc. Al final se presentara la mejor opción para el trabajo de mejora.

Al final del artículo se presenta una referencia bibliografica completa, sacada de libros, artículos, páginas Web, etc.

Como se indico brevemente en la introducción, el problema principal que confrontan hoy por hoy las empresas dedicadas a la producción de cemento, es la “Perdida de Producción por Paradas no Programadas por Problemas en el Sistema de Control Automático”.

El siguiente es un esquema de las principales causas raíces del problema es cuestión.

FIGURA 2.- Diagrama Causa-Efecto de las Perdidas de Producción por Paradas no Programadas por el Sistema de Control

Como se observa las causas de este problema son numerosas, entre ellas algunas de las más importantes son: cambios innecesarios en la lógica de control no comunicada a los operadores, motivada por la falta de un análisis previo y la falta de conocimiento del proceso, incorrecta estrategia de lógica de control, mantenimiento, etc.

Por lo tanto la solución global del problema requiere de la elaboración de un sistema de gestión.

El problema científico es por lo tanto la existencia de numerosas pérdidas de producción por paradas no programadas por problemas en el sistema de control automático de la planta.

Como se indicó desde el principio, el presente artículo es acerca de problemas que se presentan en el departamento de automatización & control central de plantas de producción de cemento, para lo se presentara un resumen de paradas relacionadas por cada campo de aplicación, estas se detallan a continuación:

La parte eléctrica tiene dos campos de aplicación, la de fuerza y la de control. Esta ultima la de estudio por la relación al departamento. Las causas principales de los paros no programados por la parte eléctrica de control de campo se tienen lo siguiente:

En la parte de instrumentación se tienen varios problemas, aunque la mayoría de ellos se refieren a la calibración y ajustes de elementos en campo, teniendo como resultado una mala señal de referencia, dificultando la operación normal del proceso para los operadores.

En la parte de proceso - producción se tienen varios detalles por paradas no programadas, se tienen las siguientes:

Analizando dichas paradas la mayor parte es por una incorrecta operación del proceso, debido a que la lógica de control tiene errores o no ayuda a tener una operación más estable.

Al no existir una documentación de la descripción funcional por área y equipos, no se puede optimizar mejor el proceso, ya que existen diferentes criterios sin llegar a un solo punto de mejora. Adicionalmente este documento ayuda como capacitación para los operadores ya que conocerían mejor el área la cual están operando.

Otros problemas adicionales se dan al no tener procedimientos de trabajo para gestionar cambios y registrarlos, ya que existen muchos cambios que causan desconocimiento al operador de cómo se deja el sistema de control, para su correcta operación. De igual manera no existen procedimientos para gestionar nuevos proyectos o de mejora para el sistema de control.

Adicionalmente a la situación por paradas no programadas, se han detectado problemas debido una falta de una estructura organizativa en la gestión del departamento de automatización & control central, debido a que no se analiza de manera técnica los campos de mantenimiento, procesos operacionales y de trabajo, seguridad operacional y física, recurso humano, teniendo como problema principal:

· El no cumplimiento de la política y de los objetivos del sistema de gestión de la planta, así como sus metas de mejora continúa.

No realizar un mantenimiento en el software y hardware de control, podría ser causa del no cumplimiento de la Norma ISO 9001 en su literal 6.3 (Infraestructura), ya que es de vital importancia para la operación de las maquinas principales del proceso productivo. [7].

Una perdida de producción causa una disminución en el stock del producto afectando directamente el despacho normal del producto hacia nuestro cliente final, existiendo el riesgo de dañar la imagen como empresa, causando el no cumplimiento de la Norma ISO 9001 en su literal 8.2.1 (Satisfacción al cliente) [7].

Tener problemas operacionales y de control del proceso además de no cumplir con la Norma ISO 18000 en su literal 4.4.6 (Control Operativo), puede causar graves problemas de seguridad para el personal propio y/o contratista, además de grandes pérdidas económicas para este tipo de plantas [8].

De igual manera que en la Norma ISO 18000, la norma 14000 en su literal 4.4.6 (Control Operativo) indica la responsabilidad de tener procedimientos antes problemas ambientas causados por el proceso de producción, por lo tanto es importante a la hora de la elaboración de las descripciones funcionales considerar los riesgos y acciones a tomar con el sistema de control cuando se tienen parámetros de análisis ambientales que se encuentran fuera de lo permitido, ya que se evitaría una posible contaminación ambiental por una mala operación [9].

Un resumen de los problemas típicos que se pueden encontrar en plantas de tipo industrial, y de preferencia de cemento son:

Gestión de procesos: no se tienen procedimientos o instructivos claros que ayuden a realizar las actividades de mejor forma. Además no existen procedimientos operacionales (descriptivos funcionales) que hallan sido analizados con alguna herramienta de análisis contra posibles riesgos que puedan existir en el proceso, además de controlar mejor la operabilidad.

Gestión de recursos humanos: no existe una estructura clara para poder gestionar el conocimiento de cada uno de los empleados que colaboran en el departamento.

En el contexto del cambio de paradigmas la gestión del conocimiento permite: mejorar la toma de decisiones, impulsar el desarrollo humano y organizacional, aprovechamiento de los recursos y el mejoramiento del desempeño, resultados que se esperan tener cuando una empresa trabaja hacia una excelencia de clase mundial.

Gestión de mantenimiento: no existe una gestión de mantenimiento, ni índices de confiabilidad para equipos de control automático como PLC’s, tarjetas, red de comunicación, computadores, etc.

No cumplimiento de las Normas ISO: no existe un sistema de gestión específicamente para las actividades de este departamento. No tener un sistema de gestión en dicho departamento que asegure a la empresa el cumplimiento de los literales principales de la Norma ISO, podrían ocasionar desvíos que afecten a una posible certificación de dichas empresas.

Obsolescencia de equipos: con la finalidad de evitar riesgos de paradas de equipos existe una recomendación técnica por parte de los fabricantes de cambiar cada 10 años los equipos de control automático tanto el software como el hardware, algunos equipos de control de industrias de cemento o de otro tipo de manufactura tienen mas de 15 años de trabajo en sus plantas por lo cual existe un alto riesgo de paradas no programadas.

Stock de repuestos: al tener equipos descontinuados se corre el riesgo de que los fabricantes ya no tengan repuesto para este tipo de equipos de control, teniendo un problema crítico a la hora en que falle uno de estos equipos obsoletos.

Hoy por hoy los problemas no son solo problemas de maquinas y equipos en los que se puedan decir que por falta de mantenimiento se tiene problemas en la producción normal de una empresa. Las empresas grandes o que trabajan y luchan por crecer día a día, son empresas que tienen sus ojos puestos en su gente, en sus procedimientos, en sus procesos de producción y por su puesto en sus equipos o maquinarias [2]. Por ello estas empresas saben que sin la mejora diaria y continua en conjunto del recurso humano, maquinas y procesos no pueden llegar a su objetivo principal que es de ser una empresa de clase mundial.

Con la finalidad de mejorar la rentabilidad de los procesos productivos, las denominadas organizaciones de categoría Clase Mundial, dedican enormes esfuerzos para visualizar, analizar, implantar y ejecutar estrategias para la solución de problemas, que involucren decisiones en áreas de alto impacto: seguridad, ambiente, metas de producción, calidad de productos, costos de operación y mantenimiento. La mayor parte de estos esfuerzos, no sólo buscan garantizar la máxima eficiencia en sus procesos productivos, sino que adicionalmente, buscan satisfacer las necesidades de sus clientes y del personal que labora en estas organizaciones. [6].

Para poder conseguir lo antes expuesto, las empresas de Clase Mundial, deben focalizar sus esfuerzos en cuatro aspectos básicos: [5].

1) Iniciativa permanente de educación y entrenamiento a todos los niveles de la compañía para el desarrollo de los recursos humanos que permite a todos participar activamente en el proceso de mejora.

Las compañías de Clase Mundial proveen un mínimo de cuarenta horas anuales de educación y entrenamiento por empleado, lo cual asegura que la única ventaja competitiva que se mantiene en el largo plazo es el aprendizaje organizacional.

2) Incansable búsqueda de la Mejora Continua en todas las actividades del negocio.El énfasis de la gerencia está en establecer indicadores del desempeño operativo que dirijan el comportamiento de manera congruente y consistente con las metas de la Mejora Continua, tanto en el producto como en el proceso. Las mediciones se realizan en incrementos porcentuales o índices de mejora.

3) Dedicación al desarrollo de ventajas competitivas basadas en productos y servicios de calidad superior.

La compañía de Clase Mundial crea un nivel de satisfacción al cliente por medio de no tan sólo “ser fáciles para hacer negocios”, sino de satisfacer y exceder sus expectativas. El término “deleitar al cliente” es una expresión usada comúnmente al proveer los productos o servicios de una compañía de Clase Mundial.

4) Sistema de negocio integral que une a la gente con el proceso. Todas las funciones del negocio buscan activamente un proceso de simplificación del negocio, que resulte en un enfoque integral de sistemas.

El concepto de satisfacción al cliente no es solo de empresa hacia fuera, sino es pensar en que necesidades puede tener mi cliente siguiente o parte interesada, en este caso, cualquier proceso de una planta puede tener muchos clientes internos o partes interesadas. Para el proceso de Automatización & Control Central de las plantas industriales como las cementeras, es pensar en sus otros procesos de producción, satisfacerlos cumpliendo con todas sus necesidades, para que si aumente la confiabilidad hacia el proceso.

Pero el campo de la confiabilidad operacional es muy amplio por lo tanto se tratara de embarcar al lector un poco más dentro de este tema mediante un poco de reflexión, para ello se indicara a continuación una serie de hechos relacionados con una baja confiabilidad, se podrían enumerar las siguientes: [5]

Como se puede evidenciar existen muchas oportunidades de mejora cuando uno piensa en hechos que estén relacionados con una baja confiabilidad, es por ello que existe mucho trabajo aun por hacer y muchas metas por cumplir a fin de alcanzar el gran objetivo principal, pero estos trabajos no solo lo hace un departamento, estos trabajos de mejora son responsabilidad de todos, desde la parte operativa hasta la alta gerencia, solo con el compromiso de todos se pueden lograra tan apreciado objetivo.

La Ingeniería de la Confiabilidad se destaca como el marco teórico en el cual conviven las metodologías y técnicas necesarias para la optimización del uso de los activos físicos. La Confiabilidad Operacional incluye procesos de mejoramiento continuo, nuevas tecnologías, metodologías y herramientas de diagnóstico, con el objetivo de mejorar la Productividad Industrial.

Existen conceptos como la Administración de la Calidad Total (TQM), muy conocido en los proyectos de mejora continúa, ahora detallaremos a continuación algunos conceptos de autores para llegar a una conclusión más profunda, estas son:

S. Nahmias indica que es un sistema efectivo para integrar las actividades de desarrollo, mantenimiento y mejoramiento de la calidad, con el objetivo de permitir el desarrollo de la producción y de la ingeniería. [3].

Philip E. Hicks indica que es el mejoramiento continuo de la calidad, con respecto a la revisión, evaluación y desarrollo de políticas, procedimientos y prácticas operacionales, con el objetivo de satisfacer las necesidades del cliente [4].

Dale H. Besterfield indica que consiste en la aplicación de métodos cuantitativos y recursos humanos tendientes a mejorar todos los procesos de la organización y así satisfacer las necesidades de hoy. Además indica que lo más importante es la medición del desempeño de los procesos. [5].

Se puede concluir que la Administración de Calidad Total (TQM) es el mejoramiento continuo de políticas, procedimientos y prácticas operacionales, permitiendo el desarrollo de la producción y de la ingeniería, siempre pensado en la satisfacción del cliente, ya sea este interno o externo, controlado siempre con la medición del desempeño de cada uno de los procesos.

La Administración de Calidad Total al igual que la Confiabilidad Operacional son conceptos muy similares por no decir iguales ya que ambos se enfocan en mejorar la productividad utilizan los recursos de la empresa. Aunque la confiabilidad operacional enfoca mucho mejor en que puntos hay que trabajar de manera conjunta para poder conseguir una seguridad en las operaciones.

El presente artículo se basa en la teoría de la Confiabilidad Operacional, hace el estudio de las estrategias básicas de implementación, presenta los elementos y las políticas para generar una nueva cultura, que permita trabajar en equipo, con el objeto de optimizar los programas, minimizar los costos totales de operación y mantenimiento y aumentar la competitividad de la organización. También analiza aspectos relacionados con el uso eficiente de la información y los criterios para mejorar la confiabilidad de la gestión de los activos físicos y del Talento Humano.

La Confiabilidad Operacional se define como una serie de procesos de mejora continua, que incorporan en forma sistemática, avanzadas herramientas de diagnóstico, metodologías de análisis y nuevas tecnologías, para optimizar la gestión, planeación, ejecución y control, de la producción industrial [1].

La filosofía de la Confiabilidad Operacional, forma parte de Las Diez Mejores Prácticas de las organizaciones de Clase Mundial, que son:

La Cultura de la Confiabilidad Operacional incluye el Enfoque Sistémico, la Priorización, de las actividades y la Proacción Humana, basados en la Visión, la Misión y los objetivos de la organización. Para que esta metodología se convierta realmente en parte de una nueva cultura, debe ser adoptada por todos, debe abarcar no solamente los activos físicos, sino cubrir las áreas relacionadas con los procesos de producción y el desarrollo del Capital Intelectual.

Si se quiere tener un mejoramiento continuo se debe actuar sobre los cuatro bloques que se tienen como entradas. Este proceso denominado Mejoramiento en la Confiabilidad Operacional (MCO) genera cambios en la cultura de la organización haciendo que esta se convierta en una organización diferente con un amplio sentido de la productividad, con una visión clara del negocio y gobernada por hechos. Cualquier hecho aislado de mejora en alguno de los cuatro bloques puede traer beneficios, de hecho los trae, pero al no tomar en cuenta los demás factores es probable que estos sean limitados y/o diluidos en la organización y pasen a ser solo el resultado de un proyecto y no de una transformación. Estos son los típicos casos de los proyectos aislados de Mantenimiento Centrado en La Confiabilidad (Reliability Centred Maintenance RCM) que está enfocado y es muy útil en la confiabilidad de los equipos, Gestión de Calidad Total (Total Quality Management TQM) enfocada y poderosa en la confiabilidad de los procesos/calidad de producción, etc.

Caso diferente es el manejado en la cultura Japonesa donde sus planes agresivos de mejoramiento continuo usan toda una mezcla de técnicas que les permiten avanzar al ritmo deseado y generar la revolución industrial de la Calidad, pero su TQM está acompañado del Mantenimiento Productivo Total (Total Productive Maintenance TPM) y de planes agresivos de mejoramiento de la confiabilidad humana, cubriendo de este modo los cuatro bloques que tiene la confiabilidad operacional.

En el mundo occidental la historia es diferente y generalmente se tienen fronteras muy definidas (alambradas y minadas) entre producción, mantenimiento, recursos humanos, ingeniería, etc. Esto también aísla los proyectos de mejoramiento y estos todo el tiempo chocan con la necesidad de que su "vecino" colabore y es allí donde salen a flote los limites (a veces letales) de los proyectos de mejoramiento continuo, ¿Por casualidad alguno de Uds. los ha vivido?, cuantas veces han escuchado decir de Mantenimiento: Si producción colabora sería estupendo, Producción: Ese no es mi trabajo y viceversa, eso suena muy bonito pero aquí es imposible!!

La Confiabilidad Operacional es una ruta flexible y a la medida para compañías que buscan la excelencia empresarial y la gerencia de todos sus recursos. Es un proceso de mejoramiento continuo basado en hechos, alcanzado por una armonía de implantación de herramientas y técnicas basadas en riesgo.

La solución ideal para industrias de proceso es de realizar un sistema de gestión específico por departamento o proceso que tenga serios inconvenientes, algunos como los indicados en el artículo.

Algunas empresas de carácter industrial obtienen una certificación que si bien ayuda a la imagen institucional, no causa un cambio radical de mejora como se desea, tal vez por que no se pensó como herramienta de mejora hacia el futuro.

El Modelo de Confiabilidad Operacional se ajusta mejor a las necesidades que hoy en día tienen las industrias ya que es un modelo que contempla todos los recursos con que cuentan las empresas. Esta metodología une la fuerza de trabajo en todos los campos, desde la parte de mantenimiento como la de procesos operacionales y procedimientos de trabajo.

Así el proceso de mejora no solo será mejorar unas maquinas con el grupo de mantenimiento, sino que será un trabajo en equipo de todas partes interesadas, desde la parte operativa hasta la gerencia, en busca de cambiar una cultura de trabajo mas segura para las operaciones.

La elaboración del modelo podrá integrar los campos de procesos operacionales y de seguridad, recursos humanos, mantenimiento, equipos y maquinas en un proceso de control automático nuevo o en el que existe actualmente, incrementando así la confiabilidad en las operaciones del proceso de producción de este tipo de industrias.

· La interacción del departamento (proceso) de automatización & control central con las otras áreas de proceso hace que el departamento sea un pilar fundamental en la producción del cemento, por lo cual se tiene que garantizar una operación confiable y de calidad con el mínimo de paradas no programadas, a fin de cumplir con los objetivos de la empresa.

· Paradas del tipo eléctricas, instrumentación y de proceso – producción son problemas que se pueden minimizar utilizando métodos de mejora de gestión.

· Se propone finalmente a “La Confiabilidad Operacional” como un modelo para iniciar un proceso de mejora continua, ya que de una manera sistemática incorpora avanzadas herramientas de diagnostico, metodologías de análisis y nuevas tecnologías, para optimizar la gestión, planeación, ejecución y control, de la producción industrial

[1]. Luis Amendola (2002). “Modelos Mixtos de confiabilidad”. Publicado por Datastream. www.mantenimientomundial.com.

[2]. Chase Aquilano Jacobs “Administración de producción y operaciones” Editorial Mc Graw Hill

[3]. S. Nahmias “Análisis de la Producción y las Operaciones” Editorial CECSA.

[4]. Philip E. Hicks. “Ingeniería Industrial y Administración” Una nueva perspectiva. Editorial CECSA.

[5]. Antonio Resa Freg, “Manufactura de Clase Mundial WCM, Un Modelo Integral para las Empresas que Quieren Sobrevivir” Artículo publicado www.relianceus.com

[6]. Charles J. Latino, President, Reliability Center, Inc. “Definición y logro de la cultura de la confiabilidad”

[4]. Ing. MSc. Oliverio García Palencia. “La Cultura de la Confiabilidad Operacional” Publicado en el VI Congreso Internacional de Mantenimiento.

[5]. Msc. José Bernardo Duran “Que es Confiabilidad Operacional” Publicado en el Congreso Nacional de Mantenimiento, Costa Rica.

[6]. Luis Felipe Sexto, (2004). “El TPM y la Gestión del Conocimiento” Publicado por la Universidad Cujae de Cuba. www.cujae.edu.cu.

[10]. ISO “Orientación acerca del apartado 1.2 Aplicación de la Norma ISO 9001:2000” Marzo 2001.

[11]. Alfredo Serpell “Fundamentos de la Gestión de la Calidad” Notas de Diplomado de Extensión en Gestión y Mejoramiento de la Calidad Chile, 2005

[12]. Juan Bravo C. “Competitividad de Clase Mundial” Revista la Meta publicación Otoño 2004.

[13]. Dr. C Laredo González Méndez “El Control Interno y El Cuadro de Mando Integra una poderosa combinaron intangible”, Internet.

[14]. Ing. Maria Beatriz Cáceres “Como Incrementar la Competitividad del Negocio mediante Estrategias para Gerenciar el Mantenimiento”. VI Congreso Panamericano de Ingenieria de Mantenimiento, Septiembre 2004, México.

[15]. Leonardo Urbiola Soto / Gabriel Ventura Suárez “Estimación de la Confiabilidad de Instalaciones de Proceso aplicando la Metodología Quality Function Deployment (QFD) y la Teoría Six Sigma”. VI Congreso Panamericano de Ingenieria de Mantenimiento, Septiembre 2004, México.

[16]. J. B. Duran “Nuevas Tendencias en el Mantenimiento en la Industria Eléctrica” articulo publicado por The Woodhouse Partnership Ltd.