Reliability engineering advancements to enhance fleet asset management in service-oriented business models (2020)

Esta tesis esta contextualizada en la gestion de activos, mas concretamente esta enfocada a contribuir en el desarrollo y avance de la ingenieria de fiabilidad mediante una propuesta de valor que considera aspectos multi-disciplinares. Las contribuciones de la investigacion en esta tesis tienen como objetivo mejorar la toma de decision en la gestion de flotas de activos fisicos mediante un enfoque innovador que combine las capacidades de algoritmos de aprendizaje automatico con las ventajas y beneficios de los modelos de negocio orientados a servicios. El presente manuscrito esta dividido en cinco capitulos que contienen los diferentes aspectos de la investigacion llevada a cabo. En el primer capitulo se recoge una introduccion a la tematica y el contexto en el que se desarrolla esta tesis junto con una explicacion de los principales fundamentos de la investigacion. Es en este primer capitulo donde se explora el problema a solucionar y las preguntas de investigacion que van a marcar las lineas de evolucion del trabajo de la tesis. Despues, el capitulo numero 2 recoge todos los trabajos y conceptos que constituyen las bases de la investigacion. Este segundo capitulo esta dividido por un lado en una revision de la literatura que recoge trabajos de autores en las disciplinas de gestion de activos, servitizacion, gestion del mantenimiento e ingenieria de fiabilidad. Y por otro lado, el capitulo 2 recoge los conceptos tecnicos asi como desarrollos matematicos y algoritmos que constituyen la base de los desarrollos propios de la investigacion en la tesis. El capitulo 3 presenta la metodologia que se ha seguido y las fases que la componen: exploratoria, fase de desarrollos, verificacion y validacion, y resultados. Ademas en este capitulo se presentan las contribuciones de la tesis, dos desarrollos que proponen importantes avances en la ingenieria de fiabilidad, y una propuesta que considera multiples metodologias, metodos y herramientas para poder crear valor en diferentes industrias a partir de los dos desarrollos. Este tercer capitulo tambien incluye un resumen de las diferentes publicaciones que se consideran dentro de la investigacion de esta tesis. Los resultados derivados de la aplicacion de las contribuciones a diferentes industrias se pueden ver en el cuarto capitulo. Mas concretamente se considera la aplicacion de los desarrollos en la industria ferroviaria, en la industria aeroespacial, y en proyectos de energia eolica. Finalmente el ultimo capitulo recoge las conclusiones de la tesis que consideran aspectos generales asi como aspectos propios de la investigacion. Tambien en este ultimo apartado se consideran las lineas futuras de investigacion. Los avances en ingenieria de fiabilidad que se presentan en esta tesis tienen como objetivo reducir el nivel de incertidumbre que actualmente involucra la gestion de flotas de activos. Mediante la propuesta de un innovador modelo de fiabilidad dinamico basado en redes neuronales artificiales, se consigue modelar el impacto que tiene el contexto de operacion en el comportamiento de los activos. Gracias a la propuesta de este modelo es posible avanzar hacia la personalizacion de planes de mantenimiento de acuerdo al contexto de operacion, y por lo tanto hacia escenarios de servicios en los que la oferta de los OEMs es una combinacion del activo y de los servicios conocida como PSS. Ademas, para mejorar la gestion de flotas de activos en este paradigma, se propone un enfoque de clusterizacion basado en la fiabilidad de los activos. Mediante este enfoque es posible segmentar la flota en grupos en los que los activos presentan comportamientos de fallo similares y por lo tanto gestionar las necesidad de mantenimiento de la flota de una forma estructurada y sistematica. Esta tesis tambien se caracteriza por proporcionar metodologias y herramientas que permitan traducir estos desarrollos en valor anadido. La tesis contribuye con importantes consideraciones con respecto a los datos necesarios, su obtencion y el grado de calidad para poder aplicar los ultimos avances en ingenieria de fiabilidad. Ademas se proponen importantes avances de cara a la gestion del mantenimiento, entre otros para poder integrar enfoques basados en fiabilidad con enfoques de mantenimiento basado en condicion y para poder evaluar la rentabilidad de implementar modelos avanzados de fiabilidad y gestion de mantenimiento. Tambien esta tesis explora la necesidad de capacitarse tecnologicamente para poder adoptar estos enfoques de una forma rentable y eficiente, y contribuye con una herramienta que facilita el proceso de la capacitacion tecnologica que tienen que llevar a cabo los OEMs para poder beneficiarse de un modelo de negocio basado en la servitizacion del mantenimiento. La aplicacion de los desarrollos mediante casos de estudio en el sector ferroviario, en el sector aeroespacial, y en el sector eolico, demuestra que mediante las propuestas de esta tesis se consigue reducir el nivel de incertidumbre que involucra le gestion de flotas de activos. Los modelos propuestos demuestran que son capaces de identificar el impacto que tiene las condiciones de operacion en la frecuencia de fallo y que posibilitan estimar la fiabilidad de los mismos en funcion de como esten operando incluso considerando cambios en el contexto operacional y otros posibles fenomenos. Ademas el enfoque de clusterizacion facilita la gestion de flotas y ha demostrado que integrado con el modelo de fiabilidad dinamica basado en redes neuronales, es capaz de soportar estrategias de mantenimiento que conllevan mayores niveles de disponibilidad a menor coste que las actuales. La investigacion en la tesis tiene importantes implicaciones practicas para la gestion de flotas, especialmente en OEMs que se encuentren adoptando modelos de negocio. Los desarrollos muestran importantes mejoras respecto a tecnologias actuales y los metodos y herramientas con los que se acompanan permiten a los OEMs poder ofrecer servicios de mayor valor anadido. Sin embargo, a pesar del potencial que demuestran las propuestas de valor de esta tesis, es necesario profundizar en la investigacion siguiendo las lineas descritas en la ultima parte de la tesis mediante futuros trabajos de investigacion.