Evaluación de Estrategias de Mantenimiento Preventivo en Camiones Mineros con JaamSim
La evaluación de la eficiencia y rentabilidad de estrategias de mantenimiento preventivo en camiones mineros mediante simulación con JaamSim es una herramienta valiosa para la industria minera. Permite tomar decisiones más informadas, optimizar la gestión de activos y mejorar la rentabilidad de la operación minera, al tiempo que reduce los riesgos asociados con los cambios en las estrategias de mantenimiento.
IMPLEMENTACIÓN DE ESTRATEGIAS DE MANTENIMIENTO
Fases para Implementar Estrategias de Mantenimiento
Fase 1: Establecer un equipo de trabajo
Consiste en contar con personas de diferentes áreas quienes deben comprometerse con su rol en el plan de acción de mantenimiento. Dentro de las características del equipo deben estar: Ser multidisciplinario, poseer autonomía para la toma de decisiones, conocer del método de trabajo.
Fase 2: Análisis crítico:
Esta fase consiste en que el equipo conformado para la elaboración de las estrategias de mantenimiento defina adecuadamente la criticidad de los equipos hasta tres niveles: criticidad 1, 2 ó 3 o también: crítico, vital o secundario para la producción. Para ello se debe valer de indicadores tales como los tiempos promedios entre fallas (MTBF), la efectividad global de los equipos (OEE), las paradas que generan pérdida de disponibilidad (Downtime), el impacto en la seguridad, el costo del mantenimiento, y el impacto en el medio ambiente. Estos factores deben ser evaluados detalladamente teniendo que llegar a un consenso todos los integrantes del equipo al definirse el nivel de importancia de cada factor.
Para ello existen varias herramientas, uno de los más conocidos es el denominado “La matriz de prioridad o de Riesgo Crítico”, el cual es útil para evaluar, categorizar y priorizar la necesidad de un activo.
En algunos casos las empresas ya cuentan con herramientas específicas para priorizar el desarrollo de las estrategias de mantenimiento hallando la criticidad en base a una matriz de prioridad que gráficamente combina el impacto en los gastos operativos y las paradas más frecuentes. En la siguiente figura se muestra un ejemplo del uso de esta herramienta, donde los equipos o sistemas críticos 1 (activos físicos) se encuentran en la parte superior derecha o cuadrante 1, los de criticidad 2 en los cuadrantes 2 y 3 y los de criticidad 3 en el cuadrante 4.
Figura 01. Matriz de prioridad
Fase 3: Análisis de la estrategia actual vs Mantenimiento Preventivo y reparaciones
Luego de haber llegado a un acuerdo en cuanto a la clasificación de criticidad, se procede a revisar cuales son las estrategias existentes de mantenimiento con la finalidad de llevar a cabo investigaciones adicionales para identificar las discrepancias entre las reparaciones y la estrategia de mantenimiento proponiendo de esta manera mejoras en el futuro.
Fase 4: Definir y crear la nueva estrategia
Viene a ser la tarea más ardua de todo el proceso donde el equipo de trabajo debe decidir qué actividades específicas pueden aumentar la confiabilidad, la disponibilidad, la productividad, la efectividad global de los equipos (OEE) y qué actividades pueden reducir las fallas. Para esto de acuerdo con el mantenimiento centrado en la confiabilidad existen cinco estrategias principales para definir una estrategia adecuada de mantenimiento
1. Mantenimiento Preventivo (PM), enfocados en reparaciones, reemplazos, inspecciones, limpieza y lubricación.
2. Mantenimiento Predictivo (PdM), enfocado en el uso de tecnologías de monitoreo basado en condiciones como análisis de vibración, análisis de aceites, inspecciones de ensayos no destructivos, termografía, tribología, entre otros.
3. Mantenimiento Proactivo, el cual utiliza los datos derivados del mantenimiento predictivo para asignar el trabajo en el momento oportuno de manera preventiva. Se identifican además las causas raíces de las fallas que generan pérdidas en el proceso.
4. Rediseño y/o mejora, se da cuando el activo no puede ser mantenido con facilidad siendo crítico, para ello se hace necesario trabajar con el fabricante de la marca para buscar alternativas o modificaciones en su producto.
5. Operar hasta que falle, simplemente se deja que el activo trabaje hasta que deje de cumplir su función deseada.
El equipo de trabajo debe determinar cuál de las estrategias se debe aplicar en solitario o de requerirse una combinación de estas para mejorar el desempeño de los equipos.
Figura 02. Los 5 pasos de un plan de mantenimiento preventivo
Fase 5: Actualizaciones
Posteriormente a la implementación de la estrategia, se debe monitorear para evaluar su efectividad y exhaustividad, para ello es importante tomar puntos de partida referenciales mediante indicadores y compararlos progresivamente conforme estén operando los equipos. Si la nueva estrategia no está funcionando o no cumple con las expectativas, se deben realizar análisis adicionales para identificar las discrepancias de lo que está faltando en el enfoque actual, para ello se utiliza el enfoque del ciclo de mejora de Deming (Planificar – Hacer – Verificar y actuar) garantizando que se utilice un enfoque sensato y dinámico para extender la vida de los componentes que forman parte de los activos físicos.
Figura 03. Ciclo de Deming
Rentabilidad
El análisis financiero viene a ser un elemento importante para viabilizar la propuesta de desarrollo del presente estudio de investigación, para ello se realizó el cálculo del WACC para poder tener una referencia del valor mínimo de rentabilidad deseada, posteriormente se calcula el valor actual neto y la tasa interna de retorno (VAN, TIR) en un periodo de tiempo de 12 años, tiempo que es el recomendado para el uso de estos equipos de gran minería (Caterpillar INC., 2005)
Para ello se aplicará la siguiente fórmula:
Conoce más sobre Indicadores de Mantenimiento en la Industria Minera
SIMULACIÓN
La simulación es el proceso de diseñar y desarrollar un modelo computarizado de un sistema o proceso y realizar experimentos con este modelo para entender el comportamiento del sistema y evaluar diferentes estrategias con las cuales puede funcionar el sistema.
Estos experimentos necesitan de operaciones lógicas y matemáticas que son esenciales para observar el comportamiento y estructura de sistemas complejos presentes en el mundo real a través de largos períodos de tiempo.
Propósito del sistema de simulación
Algunos de los propósitos del sistema de simulación son:
• Descubrir el comportamiento de un sistema para poder detectar las deficiencias
• Encontrar teorías o hipótesis que expliquen el comportamiento observado
• Usar esas teorías para prever el comportamiento futuro del sistema.
Funciones del sistema de simulación
• Comparar en la simulación nos permitiría visualizar los estudios realizados a cualquier tipo de configuraciones. Esta parte de la comparación es esencial para poder observar cómo es el estado del proceso y como podría ser mejor.
• Predecir nos permite adelantarnos a los procesos que puedan suceder y así buscar soluciones directas al problema.
Software de simulación de eventos discretos
Este tipo de software se utiliza para modelar procesos en sistemas complejos. Un sistema y sus operaciones se modelan como secuencias de eventos en el tiempo. Una simulación de eventos discretos salta de un evento a otro, por lo que cada evento está asociado con al menos un cambio de estado del sistema. Saltar de un evento a otro es apropiado para sistemas y fenómenos que se pueden describir con procesos.
Figura 04. Simulación de eventos discretos
La simulación de eventos discretos se usa principalmente para investigar las interdependencias del sistema. Ejemplos de áreas de aplicación incluyen, por ejemplo, líneas e instalaciones de producción, trabajos de ensamblaje, sistemas de manejo de materiales, centros de trabajo, centros de llamadas, almacenes, sistemas de transporte, operaciones mineras, hospitales, centros logísticos, terminales de contenedores y muchos más.
JaamSim
Es un software de simulación de eventos discretos gratuito y de código abierto que incluye:
• Interfaz de usuario de arrastrar y soltar.
• Gráficos 3D interactivos.
• Procesamiento de entrada y salida.
• Herramientas y editores de desarrollo de modelos.
JaamSim dispone de una interfaz gráfica de usuario que permite modelar cómodamente la estructura de un sistema de producción y logística. La siguiente figura muestra la estructura del modelo de referencia en JaamSim. Las reglas para el control de los flujos de producción pueden modelarse con la ayuda de atributos y expresiones.
Figura 05. Modelo de referencia en JaamSim
Este software nos proporciona una lógica integrada para:
• Control de flujos y movimientos.
• Controlar el inicio, la parada y el encaminamiento de los flujos de materiales.
• Gestionar el movimiento de vehículos: seleccionar destinos, determinar la mejor ruta, evitar bloqueos.
Conoce como hacer un modelo en JaamSim
USO EN MANTENIMIENTO PREVENTIVO DE CAMIONES MINEROS
JaamSim permite crear modelos detallados que representan con precisión los procesos y flujos de trabajo en una operación minera, incluyendo el comportamiento de los camiones mineros. Esto incluye factores como la disponibilidad de vehículos, los tiempos de inactividad debidos a mantenimiento y reparaciones, y la interacción con otros equipos y procesos en la mina.
Figura 06. Simulación discreta - Flota finita
Se pueden probar y evaluar diversas estrategias de mantenimiento preventivo en un entorno virtual antes de implementarlas en la operación real. Esto nos trae los siguientes beneficios:
• Identificar la estrategia óptima que maximiza la eficiencia y la rentabilidad.
• Permite realizar análisis de costo-beneficio detallados.
• Se pueden comparar los costos de implementar diferentes estrategias de mantenimiento con los beneficios derivados de la reducción de tiempos de inactividad, el aumento de la disponibilidad de camiones y la prolongación de la vida útil de los activos.
• Proporciona a los gerentes de la mina una visión clara de cómo afectarán las decisiones de mantenimiento a la operación en su conjunto.
• Permite tomar decisiones informadas y estratégicas para optimizar la gestión de activos.
La simulación no solo es útil para la toma de decisiones iniciales, sino también para la mejora continua. Una vez que se implementa una estrategia de mantenimiento, se pueden realizar simulaciones periódicas para evaluar su desempeño y realizar ajustes si es necesario.
CONCLUSIONES
La evaluación de la eficiencia y rentabilidad de las estrategias de mantenimiento preventivo en camiones mineros es esencial para maximizar la productividad, reducir costos y garantizar la seguridad en las operaciones mineras. Esta área continúa evolucionando a medida que se desarrollan tecnologías más avanzadas y se perfeccionan las prácticas de gestión de activos en la industria minera, tal es el que caso del desarrollo del software libre JaamSim el cual es útil para la mejora continua ya que nos permite realizar simulaciones periódicas para evaluar su desempeño y realizar ajustes si es necesario.
REFERENCIAS
1. Lang, S., Regelling, T., Muller, M., Nahhas, A. (2021). Open-source discrete-event simulation software for applications in production and logistics: An alternative to commercial tools?.
2. Felkl, L. (2023). Software de simulación de eventos discretos.
3. Teruel, E., Aragués, T. (2023). Aprendiendo Simulación de Eventos Discretos con JaamSim.
4. Aguirre, C. (2015). Análisis de costos del Servicio de Mantenimiento para camiones de carga pesada y Diseño de Estrategias de Post-Venta Caso AUTEC S.A.
5. Villanueva, L. (2020). Evaluación técnico-financiera de estrategias de mantenimiento aplicables a una flota de camiones mineros 797f en una operación minera al sur del Perú.
6. Coral, J. (2019). Simulación del Proceso de Mantenimiento de Camiones 797F en Simulador ARENA para mejora de la Disponibilidad.
7. Silva, L. (2019). Diseño e implementación de estrategias de mantenimiento enfocado en el ciclo de vida de la flota de camiones Cat 793C y su relación con los costos globales en minería a tajo abierto.
8. Namay, D., Ramos, E. (2019). Diseño de un plan de gestión de mantenimiento de los camiones mineros Cat 793 para incrementar la productividad de acarreo de una empresa minera cajamarquina.
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