Aportaciones a la Fiabilidad en Ingeniería

Jorge Marcos Acevedo 26 de noviembre de 2024

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Jorge Marcos Acevedo
Coordinador del Grupo de Trabajo Fiabilidad de Sistemas Electrónicos y Programa Formativo para Ingenieros de Fiabilidad/RAMS del Comité de Fiabilidad de la AEM
Dpto. de Tecnología Electrónica. Universidad de Vigo. España

RESUMEN

En el Comité de Fiabilidad de la AEM, se han puesto en marcha dos grupos de trabajo que han desarrollado su actividad a lo largo del último año. Dichos grupos se han denominado Fiabilidad de Sistemas Electrónicos (Su objetivo general era el desarrollo de documentos y técnicas de ayuda para los técnicos de Fiabilidad que desarrollen su actividad en el campo de la electrónica) y Formación de Ingenieros de Fiabilidad/ RAMS (Su objetivo general era la elaboración de un índice de contenidos formativos para un ingeniero RAMS, además de su estructuración).

En este documento se expone de forma resumida los resultados logrados en ambos grupos de trabajo.

Keywords:
Fiabilidad, Disponibilidad, Mantenibilidad, Seguridad, Mantenimiento

I. INTRODUCCIÓN

Dentro del Comité de Fiabilidad de la Asociación Española de Mantenimiento, se han creado dos grupos de trabajo denominados “Fiabilidad de Sistemas Electrónicos” y “Formación en Ingeniería RAMS”. El primero de los grupos lo constituyeron 10 especialistas entre personal de la empresa y personal de universidad y su objetivo era avanzar en la aplicación de la Fiabilidad en el campo de los componentes, circuitos y sistemas electrónicos. El segundo grupo lo constituyeron 31 personas, también de distintos tipos de organizaciones, con el objetivo de crear un documento que incluyera todos los contenidos programáticos que un Ingeniero en RAMS debiera conocer, así como la estructuración de los mismos.

Los grupos de trabajo antes mencionados nacieron de la necesidad de promover las actividades de Fiabilidad dentro de las distintas organizaciones, así como de estructurar la formación en dicho campo y, de una forma más general, en RAM; ya que, en la industria, aparecen un conjunto de necesidades en este ámbito que no se consideran bien cubiertas por la formación reglada actual.

Ambos grupos de trabajo se crearon en el último trimestre del 2021, comenzaron su actividad en enero de 2023 y la finalizaron en julio del 2023.

En este documento, se describen las actividades realizadas por ambos grupos de trabajo durante su existencia, así como los resultados obtenidos.

II. GRUPO DE FIABILIDAD DE SISTEMAS ELECTRÓNICOS

En este apartado, se indican los integrantes del grupo de trabajo de Fiabilidad de Sistemas Electrónicos, la actividad desarrollada y los resultados alcanzados.

a/. Integrantes del grupo de trabajo

Los integrantes del grupo de trabajo fueron los siguientes: Arroyo Muñoz, Elena (AIRBUS); de Arriba Laso, Ricardo (AIRBUS); Fernández, Antonio José (AEM/Consultor); Gallego, Alberto (Héroux-Devtek Spain - CESA); García Llorente, Elena (Héroux- Devtek Spain - CESA); Gómez Ayala, Manuel (ITP Aero); Marcos Acevedo, Jorge (Universidad de Vigo); Navas, Miguel Angel (METRO DE MADRID); Puga Reparaz, José Manuel (SEDECAL); Aspiroz Susín, Francisco (AIRBUS). Coordinador del grupo: Jorge Marcos Acevedo (UVIGO).

b/. Actividades desarrolladas por el grupo de trabajo

El grupo desarrolló su actividad de forma on-line y se llevaron a cabo 14 reuniones de aproximadamente 2h de duración cada una de ellas.

Durante la existencia este grupo de trabajo se analizaron distintas problemáticas relacionadas con la Fiabilidad de componentes, circuitos y sistemas electrónicos con las que se encuentran las organizaciones en el desarrollo de su actividad y especialmente en la fase de diseño de los productos. Entre las distintas problemáticas identificadas, figuran las siguientes:

• Dificultad para conseguir datos de Fiabilidad de los proveedores.
• Dificultad para saber hasta qué punto el proveedor dispone de los datos de Fiabilidad que se necesitan e, incluso, si el proveedor y el cliente hablan el mismo lenguaje o denominan con los mismos términos los mismos conceptos.
• Relacionado con los puntos anteriores, dificultad para conocer las tasas de fallo de los componentes, circuitos y sistemas, sus modos de fallo, así como la distribución porcentual de los mismos.

El grupo de trabajo realizó las actividades que se citan a continuación con los resultados que también se indican:

1. Se elaboró un Manual de Fiabilidad para proveedores. El objetivo de dicho manual era identificar, detallar y estructurar la información que las empresas deberían requerir a sus proveedores en cuanto a la Fiabilidad de los productos suministrados por éstos. En dicho manual, se incluye un AMFE para que el proveedor pueda proporcionar los datos de Fiabilidad que el usuario del componente considera importantes. Además del formato AMFE, se desarrolló un conjunto de definiciones y aclaraciones sobre términos de Fiabilidad, así como la interpretación de los mismos. Finalmente, se incluyó un apartado de bibliografía relevante sobre el tema.
2. Se elaboraron un conjunto de hojas Excel con modos de fallos de componentes electrónicos y su distribución porcentual. Estos modos de fallo se obtuvieron de diversas fuentes, que se indican posteriormente. A partir de dichos documentos, se elaboró otra hoja Excel con los modos de fallo de componentes electrónicos según la norma UNE-EN 50129: Aplicaciones ferroviarias. Sistema de comunicación, señalización y procesamiento. Sistemas electrónicos relacionados con la seguridad para la señalización. Esta norma incluye una amplia relación de modos de fallo de componentes electrónicos, pero no indica su distribución porcentual. Por ello, la última actividad del grupo de trabajo fue establecer dicha distribución porcentual, en base a los documentos antes indicados y a la experiencia de los integrantes del grupo de trabajo, así como la elaboración de las correspondientes hojas de Excel. Los documentos de referencia utilizados fueron los siguientes:
   • FMD-91. Part Failure Mode Distributions. SRC (System Reliability Center).
   • IEC TR 62380. Reliability data handbook – Universal model for reliability prediction of electronics components, PCBs and equipment.
   • UNE-EN 62061. Seguridad de las máquinas. Seguridad funcional de sistemas de mando eléctricos, electrónicos y electrónicos programables relativos a la seguridad.
   • AMCP 706-196. Engineering Design Handbook. Development guide for reliability, part two. Design for reliability.
   • FARADIP (FAilure RAte Data In Perspective).
   • ESA-PSS-01-302. Failure Rates for ESA Space systems - Draft 5
   • UNE-EN 50129. Aplicaciones ferroviarias. Sistema de comunicación, señalización y procesamiento. Sistemas electrónicos relacionados con la seguridad para la señalización.
3. Se elaboraron varias hojas de Excel con valores de tasas de fallo de componentes electrónicos en determinadas condiciones de operación y que se pueden considerar bastante genéricas. Estas tasas de fallo pueden ser útiles en las fases iniciales del diseño, cuando el mismo no está finalizado, pero sí que conviene tener una idea aproximada de la Fiabilidad que cabe esperar. Las hojas de Excel generadas son las siguientes:
   • Tasas de fallo según la norma MIL HDBK-217 F. Military Handbook: Reliability prediction of electronic equipment. Modelo: Parts Count.
   • Tasas de fallo según la norma MIL HDBK-217 F. Military Handbook: Reliability prediction of electronic equipment. Modelo: Part Stres. Se considera, de forma genérica, que el ambiente de trabajo es Ground Benign (GB), calidad comercial y una temperatura ambiente de 30ºC.
   • Tasas de fallo según la guía FIDES   2009   (Global methodology for reliability engineering in electronics). Aquí también se consideraron unas condiciones genéricas de operación.
   • Tasas de fallo según la norma UNE-EN ISO 13849-1. Seguridad de las máquinas. Partes de los sistemas de mando relativas a la seguridad. Parte 1: Principios generales para el diseño.

III. GRUPO DE FORMACIÓN DE INGENIEROS DE FIABILIDAD/RAMS

En este apartado, se incluyen los integrantes del grupo de trabajo Formación de Ingenieros de Fiabilidad/RAMS, la actividad desarrollada y los resultados alcanzados.

a/. Integrantes del grupo de trabajo

Los integrantes del grupo de trabajo fueron los siguientes: Aguasca Colomo, Ricardo (ULPGC), Álvarez Cuervo, Gerardo (AEM), Aragón Rodríguez, Francisco (FMI), Armenta López, Rubén (CEPSA), Aspiroz Susín, Francisco (AIRBUS), Cacereño Ibáñez, Andrés (ULPGC), Ecenarro López, José Mª (TALGO), Faro Ruíz, David (INTEGRAPDM),

Fernández Dotor, Antonio (VALEO), Fernández Pérez, Antonio José (AEM/CONSULTOR), Flores Galindo, Francisco (COGITI), García Ahumada, Francisco (IFMA), García Montesinos, Javier (CREA     SOLUCIONES    INTELIGENTES),

Gómez Ayala, Manuel (ITP Aero), González Muñoz, Daniel (AQUALIA), Guerra, Michel (MAHOU-SAN MIGUEL), Járrega Domínguez, Manuel (SCHNEIDER), Jiménez Orozco, Julián (SUNTORY), López García, Borja (AIRBUS), López López, José (UPC), Marcos Acevedo, Jorge (UVIGO), Martorel Alsina, Sebastian (UPV), Navas Álvarez, Miguel Angel (METRO DE MADRID), Puga Reparaz, José Manuel (SEDECAL), Reñones Domínguez, Aníbal (CARTIF), Ríos Carnicero, Francisco J. (INCORA), Rodríguez Araujo, David (GRUPO ENCE), Rodríguez Prieto, Álvaro (SGS), Salavert Fernández, José Miguel (UPV), Sanz Bobi, Miguel Angel (UNIV. PONTIFICIA COMILLAS) y Sola Rosique, Antonio (INGEMAN). Coordinador del grupo: Jorge Marcos Acevedo (UVIGO).

b/. Actividades desarrolladas por el grupo de trabajo

El grupo desarrolló su actividad de forma on-line y se llevaron a cabo 15 reuniones de aproximadamente 2h de duración cada una de ellas.

Este grupo de trabajo analizó las distintas problemáticas relacionadas con la formación de ingenieros en RAMS, identificó los contenidos que debería conocer un ingeniero RAMS, realizó su secuenciación, recopiló distintas fuentes bibliográficas que se podrían utilizar para impartir una formación de este tipo, determinó las competencias que se pretendían alcanzar, los roles que se podrían presentar y discutió otros aspectos relativos a facilitar la implantación de un programa formativo de este tipo.

A lo largo de la existencia del grupo de trabajo se llevaron a cabo las actividades que se citan a continuación con los resultados que también se indican:

1.- Estructura de contenidos para la formación de un Ingeniero RAMS. Dichos contenidos fueron agrupados en dos grandes grupos, a saber: Contenidos Principales y Contenidos Necesarios. Dentro de los contenidos principales, figuran los siguientes bloques temáticos:

• Introducción a la Ingeniería RAMS.
• Fiabilidad.
• Mantenibilidad, Mantenimiento y Logística del Mantenimiento.
• Disponibilidad.
• Seguridad.
• Normativa aplicable a la Ingeniería RAMS.
• Gestión de la RAMS.
• Nuevas tecnologías aplicadas a RAMS.

En cada uno de los bloques temáticos indicados, se contempló un buen número de subapartados que definían los contenidos concretos que se deben abordar con más precisión, además de la bibliografía recomendada. Toda esta información no se incluye en este documento porque excedería la amplitud permitida para el texto.

Dentro de los contenidos necesarios, figuran los siguientes:

• Estadística aplicada a la Ingeniería RAMS
• Ciberseguridad (Security)
• Gestión de recursos humanos

2.- Bibliografía de consulta formada por un documento con el siguiente número de referencias:

• Libros y artículos: 218
• Normas técnicas: 69
• Enlaces web de interés por estar relacionados con RAMS: 21
• Organizaciones relacionadas con RAMS: 12
• Congresos de RAMS: 4

Otra actividad llevada a cabo fue el análisis de las competencias que el grupo consideró que un Ingeniero RAMS debería tener. Los resultados del aprendizaje son conjuntos de competencias que expresan lo que el estudiante sabrá, comprenderá o será capaz de hacer tras completar su proceso de aprendizaje como ingeniero en cualquier universidad. Actualmente todas las asignaturas universitarias deben establecer el conjunto de competencias que se pretende desarrollar y todas ellas deben ser evaluadas por el profesor de dicha asignatura. Más en concreto, las competencias identificadas son la aplicación de conocimientos, argumentación, resolución de problemas, análisis de información, comunicación, aprendizaje autónomo (aprender a aprender), sentido ético, creatividad, trabajo en equipo y evaluación. Estas abarcan el conjunto de conocimientos (saber), habilidades (saber hacer, hacer sabiendo entendiendo lo que se hace, procedimientos) y actitudes (saber ser) para el desempeño efectivo en situaciones problemáticas específicas, complejas, cambiantes y propias de una determinada profesión. Existen varios tipos de competencias:

• Básicas: Son las capacidades intelectuales indispensables para el aprendizaje de una profesión; en ellas, se encuentran las competencias cognitivas, técnicas y metodológicas; muchas de las cuales son adquiridas en los Niveles educativos previos (por ejemplo, el uso adecuado de los lenguajes oral, escrito, etc.).
• Transversales: Son competencias requeridas en un amplio campo de profesiones y ocupaciones y aportan las herramientas requeridas por un trabajador profesional para analizar los problemas, evaluar las estrategias a utilizar y aportar soluciones pertinentes en situaciones nuevas.
• Generales: Son las que dotan al alumno de los conocimientos, habilidades y actitudes útiles para desenvolverse en el ámbito profesional de la educación como, por ejemplo, responsabilidad social y compromiso ciudadano; capacidad para organizar y planificar el tiempo; capacidad crítica y autocrítica; capacidad de comunicación oral y escrita; capacidad de trabajo en equipo; y habilidad, etc.
• Específicas: Son las requeridas para el desempeño de una ocupación en concreto: Están relacionadas más con las funciones o los puestos de trabajo. Aportan al estudiante o al trabajador los conocimientos,                 actitudes, habilidades y valores propios de cada profesión y actividad laboral.

A estos efectos, se elaboró un documento de competencias que contempla:

• 5 Competencias básicas.
• 5 Competencias transversales.
• 8 Competencias generales.
• 10 Competencias específicas.

3.- El grupo de trabajo consideró también adecuado abordar el tema de los posibles roles que se pueden desempeñar en el campo de la Ingeniería RAMS con el fin de adaptar los contenidos formativos establecidos a dichos roles, tomando como referencia lo planteado en la norma UNE 200008: Cualificación del personal técnico y de gestión en el ámbito de la ingeniería de la Confiabilidad y la Seguridad Industrial (RAMS Engineer). Como resultado de este trabajo se elaboró un archivo Excel en el que aparecen todos los temas y subtemas correspondientes a los contenidos que debiera contemplar el programa formativo de un Ingeniero de Fiabilidad/RAMS, junto con los roles de: Ingeniero (Elabora el Plan de Fiabilidad, selecciona métodos de análisis), Gestor (Elabora la estrategia de Fiabilidad y aprueba el plan de Fiabilidad), Auditor (Revisa el proceso y los análisis de Fiabilidad) y Técnico (Ejecuta las actividades del Plan de Fiabilidad). En dicho documento y para cada contenido temático y rol, se establece el nivel de profundidad que se considera apropiado aplicar. La valoración se establece entre 1 y 5, siendo 1 la mínima formación que a ese rol se le debiera exigir en esa temática y 5 la máxima.

4.- Finalmente se elaboró un conjunto de ejemplos/ejercicios, por cada uno de los contenidos, que dan una idea de las distintas problemáticas que un Ingeniero en Fiabilidad/RAMS debería ser capaz de resolver.

IV. DISCUSIÓN

Las escuelas técnicas de las universidades forman ingenieros especializados en distintas tecnologías que, en gran medida, están orientadas a la fase de diseño de los equipos y sistemas, descuidando aspectos tales como cuándo, cómo y porqué pueden fallar los distintos tipos de activos físicos durante su fase de explotación. Además, incluso en la fase de diseño, no es habitual que ésta se enfoque para lograr una Fiabilidad determinada del producto diseñado, excepto en algunos sectores como el aeroespacial, ferroviario y otros en los que la Seguridad es un aspecto primordial.

Por otra parte, la formación en Ingeniería RAMS, en general, e Ingeniería de Mantenimiento, en particular, son titulaciones necesarias y demandadas por la industria que, por ello, debería plantear este hecho a los poderes públicos, debiendo las diferentes administraciones atender dicha petición y propiciar la implantación de titulaciones en este ámbito en la medida de sus competencias.

Desde el punto de vista de la implantación de una formación reglada, conviene tener en cuenta que es una titulación que probablemente, por el tema de las atribuciones y otras causas, no resulte muy atractiva para alumnos que inician su formación en la universidad, pero si lo sería, en cambio, para los profesionales que ya están desarrollando su actividad. Por ello y de cara a una posible implantación, podría ser interesante considerar horarios compatibles con el horario laboral y una formación on-line o semipresencial. También podría contemplarse que determinados técnicos de la empresa podrían tener interés sólo en una parte del programa formativo planteado y no en todos los contenidos de la titulación completa. Éste puede ser el caso de alguien que pretenda formarse, por ejemplo, en tribología, en análisis de vibraciones, análisis termográfico, etc.

V. CONCLUSIONES

Se han descrito las actividades llevadas a cabo durante más de un año por los grupos de trabajo “Fiabilidad de Sistemas Electrónicos” y “Formación en Ingeniería RAMS, pertenecientes al Comité de Fiabilidad de la Asociación Española de Mantenimiento.

Como resultado de la actividad desarrollada por ambos grupos de trabajo, se han elaborado un conjunto de documentos que pueden ser de utilidad, tanto para lograr una mayor fiabilidad en los diseños electrónicos como para facilitar la implantación de una titulación en Ingeniería RAMS.

En este artículo, no se incluyen los documentos elaborados por estos grupos de trabajo, pero todos ellos están a disposición de los interesados a través de la Asociación Española de Mantenimiento y del Comité de Fiabilidad de dicha asociación.

AGRADECIMIENTOS

Este documento es el resultado de la actividad de los grupos de trabajo antes mencionados y, por consiguiente, de la dedicación de sus integrantes. Por todo ello y como Coordinador de los grupos de trabajo, quiero expresar mi agradecimiento a todos ellos por su labor.

También quiero reconocer la colaboración de los responsables de la AEM que facilitaron el desarrollo de las actividades y al Presidente del Comité de Fiabilidad de la AEM por su impulso, dedicación y esfuerzo en que esta actividad se llevase a cabo y llegase a buen término.

El coordinador de los grupos de trabajo también quiere agradecer la colaboración del Proyecto Europeo del que forma parte: South Mediterranean Tunisian Maintenance Centre of Excellence / SM-TMC, PROJET NO 618718-EPP-1-2020-TN-EPPKA2-CBHE-JP,

por compartir información de utilidad para el desarrollo de las tareas realizadas por dichos grupos.

REFERENCIAS

1. Jorge Marcos-Acevedo, Miguel Diaz-Cacho, Javier Sanchez-Real, Salah Chikh. Training in Maintenance Engineering. Curricula proposal. International Conference on Industrial Engineering and Engineering Management (IEEM 2018). DOI: 10.1109/IEEM.2018.8607610.
2. J. Marcos, M. Díaz-Cacho, R. Lastra y A. J. Fernández. Formación en mantenimiento. La fiabilidad como pilar básico. 1as Jornadas sobre fiabilidad en Mantenimiento. AEM (Asociación Española de Mantenimiento).
3. Jorge Marcos Acevedo, Miguel Díaz-Cacho Medina, René Lastra Cid, Antonio José Fernández Pérez. Formación de ingenieros en fiabilidad y mantenimiento. 28º Seminario Annual de Automática y Electrónica Industrial (SAAEI 2021).
4. Yit Lin Chew, Michael. (2010). Maintainability of facilities For building professionals. World Scientific Publishing, 2010.
5. Chew, Y. L. (2016). Maintainability of Facilities: Green FM for Building Professionals. Second Edition. World Scientific Publishing Company, 2016. ISBN: 9789814725644.
6. Chew, Y. L. M., Asmone, A., & Conejos,  S.  (2018). Design for Maintainability: Benchmarks for Quality Buildings. World Scientific Publishing Company, 2018. ISBN: 9789813230590.
7. Tim Zaal. Profit-driven Maintenance for Physical Assets (Third Edition). Maj Engineering Publishing, 2016. ISBN: 978 90 79182 411.
8. UNE 200008:2018 IN. Cualificación del personal técnico y de gestión en el ámbito de la ingeniería de la Confiabilidad y la Seguridad Industrial (RAMS Engineer).
9. Autores: Los 31 integrantes del grupo de trabajo. “Formación en Ingeniería RAMS” coordinados por el profesor Jorge Marcos Acevedo. Formación en Ingeniería RAMS. 3ª Jornada sobre Fiabilidad en el Mantenimiento. AEM (Asociación Española de Mantenimiento). Madrid, 16 Noviembre de 2022.
10. Jorge Marcos Acevedo. Confiabilidad como soporte para gestionar mantenimiento. XXV Congreso Internacional de Mantenimiento y Gestión de Activos (CIMGA25). Bogotá, Colombia, 24 -28 de mayo, 2023.
11. Nerea Rosas Regueira, Jorge Marcos Acevedo y, Andrés Nogueiras Meléndez. Fiabilidad y Seguridad en Sistemas Electrónicos. 30º Seminario Anual de Automática y Electrónica Industrial (SAAEI 2023). Sevilla, 5 -7 Julio, 2023.