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Apuntes confiabilidad y disponibilidad de redes ssby Francisco Apablaza
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Se reunen las bases teòricas para el anàlisis de confiabilidad y disponibilidad de redes y servicios detelecomunicaciones, incluyendo algunos ejemplos practicos de estudios estadìsticos ...
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4 weeks ago
5 months ago
Apuntes confiabilidad y disponibilidad de redes ssDocument Transcript
1. CALIDAD DE REDES Y SERVICIOS DE
TELECOMUNICACIONESFrancisco Apablaza M.PRESENTACIÓNEl tema
ha sido siempre conflictivo y a la vez apasionante,conflictivo por las múltiples
interpretaciones que se dan a losconceptos al llevarlos a la praxis, por como se
manejan lasestadísticas, así como al pobre conocimiento formal que existesobre
esta importante área de la ingeniería, en comparación conlos sectores mineros,
de la construcción o de la mecánica.Apasionante, por integrar conceptos
estadísticos, deprobabilidades y de tecnología, como por el impacto que
puedegenerar en una mejora continua, en la excelencia operacional deuna red de
telecomunicaciones y sus servicios y su relación conlos costos e ingresos. Esto
es lo que ha motivado preparar estosapuntes (ello significa que no todo lo
expuesto es original ycorresponde más que nada a un material recopilado
yexperiencias), que se espera sirvan de base para estudiar masprofundamente
estas materias y sean una modesta contribuciónpara formalización y aplicación
en el análisis de la calidad de lasredes de telecomunicaciones. 1|
2. INTRODUCCIÓNEl establecimiento de calidad operacional de las redes y
servicios, dice relación con loscriterios de diseño de las redes, la disponibilidad
de RRHH y técnicos calificados, losprocedimientos de operación y
mantenimiento, como así de las situaciones particularesdel medio en que se
encuentren desplegados los recursos de redes y servicios, todo locual redunda,
evidentemente, en los costos en que pueda incurrirse para conseguir unacalidad
deseada.Se alcanzarán distintas calidades operacionales de las redes respaldadas
con respectode aquellas que no disponen de recursos de respaldo, o de repuestos
en sitio. De igualmodo debe tenerse en cuenta que distintas tecnologías pueden
otorgar calidadesdiferenciadas, como puede ser el caso de un circuito vía fibra
óptica con relación a unopor radio.Es preciso establecer claros criterios de
definición y medición de índices o indicadores dedesempeño, que aunque no
sean de una precisión absoluta, permitirán observar, en lamedida que se
mantengan las definiciones por un largo periodo, los comportamientos
ytambién deducir criterios de mantenimiento, diseño, e instalación que
redunden enmejorías de los mismos índices.Se presentan en estos apuntes los
fundamentos y consideraciones prácticas relativas alos distintos aspectos
relativos a disponibilidad, confiabilidad y SLA (Service LevelAgreement) de
redes de telecomunicaciones. Aunque sin duda, son conceptos aplicablesa otras
disciplinas, como redes de energía, o procesos industriales. Siempre debe
tenersepresente, que se trata de análisis de sistemas estocásticos, lo que conlleva
que sontemas a tratar con un profundo conocimiento de los fundamentos
probabilísticos como porbases de datos confiables de interpretación
estadística.Es imprescindible refrescar los conceptos de estadistica descriptiva,
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jfduquev
Jordan Ruiz Arevalo
Page 55
así como los deprobabilidades, ya que son fundamentales para la comprensión
de los conceptos deconfiabilidad, como para los análisis de disponibilidad, no
obstante su importancia, no seconsidera afrontarlos en este documento.Los
temas tratados se han organizado en:- Aspectos Generales de la Calidad Técnica
de las Redes y los Servicios .........3- Teoría de la Confiabilidad .........4- Teoría
de la Disponibilidad .......10- Confiabilidad, Disponibilidad y Mantenibilidad
.......16- Criterios de Riesgo y Costos .......22- Aplicaciones y Análisis
Estadístico de Eventos .......27- Estadísticas de Disponibilidad en Redes de
Telecomunicaciones .......32- Calidad, SLA, Disponibilidad de Servicios
.......46- Conclusión .......50- Referencias .......51- Anexo: ejercicios 2|
3. Aspectos Generales de la Calidad Técnica de las Redes y los ServiciosUno
de los aspectos de la calidad son las definiciones técnicas de fidelidad de las
señalesde telecomunicaciones, tales como ruidos, tasas de errores, distorsiones,
etc., muchos delos cuales están sujetos a una sensibilidad subjetiva, sin
embargo, hoy, por lapreponderancia de los datos, también hay una serie de
parámetros de calidad, tales comoerrores, pérdidas, retardos y otros.La calidad
como continuidad operativa de las redes y por ende de los servicios, es quizás,el
enfoque más importante a la hora de establecer medidas de dicha calidad frente
alcliente y a la vez, él mas complicado de definir por su condición de variable
aleatoria y delas expectativas del cliente.Típicamente se habla de confiabilidad
ó fiabilidad (Reliability), performance, disponibilidad(Availability), MTBF,
MTTR, etc., sin embargo, el gran dilema es establecer la definiciónde estos
parámetros y llevarlos a mediciones prácticas y hacer un buen uso
ycomprensión de ellos.Es importante llegar a definir criterios para delimitar
entre condiciones de degradación, deintermitencia y de indisponibilidad, que
son todos grados de un deterioro y degradacióndel servicio de
telecomunicaciones.Se constata que no es usual que reúnan bajo un mismo
objetivo los conceptos de calidad,mejora continua, mantenibilidad y
confiabilidad-disponibilidad. Hay que crear concienciaque la confiabilidad
comienza por la calidad de la ingeniería de diseño y construcción delas
redes.No es menos cierto que las administraciones encargadas de la operación y
mantención deredes y sistemas, realizan todas o algunas de las acciones que acá
se comentarán, yasea en forma consciente, metódica, y sistemática, o en forma
intuitiva. Las distintastécnicas que se desarrollan, no hacen otra cosa que
formalizar el conocimiento y laexperiencia.A continuación se procurará
introducir a los conceptos más básicos de estos temas, a daralgunas
definiciones, que quizás no sean las más canónicas, pero que buscan llevarlas
aaplicaciones reales que puedan ser medidas. Es importante contemplar, que
cualquierade los índices o indicadores de desempeño, deben estar sustentados
en un mecanismode medición automatizado, de registros sistemáticos y de
buena calidad. 3|
4. Teoría de la Confiabilidad Es la probabilidad que se presente una falla en un
intervalo de tiempo definido,excluyendo las interrupciones producto de
intervenciones programadas. Dice relación conel intervalo de tiempo que el
elemento o sistema está libre de falla. Se dice, también, de laprobabilidad de
sobrevivir correctamente en funciones una vez que comienza a operar.
Sepropone como índice de confiabilidad a definir por año, dependiendo de la
topología ytecnología de la red, correspondiendo a una estimación teórica que
se convierte en lareferencia objetivo.Típicamente se ha descrito, para equipos y
sistemas, que la confiabilidad esperada,obedece a una tendencia de fallas que
sigue un comportamiento en el tiempo, en unafunción que se le denomina la
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curva de la bañera, la cual es una gráfica que representalos incidentes de falla
durante el período de vida útil. Se llama así porque tiene la formauna bañera.
En ella se pueden apreciar tres etapas: (t) Tasa de Fallas Mayor
mantenimiento Mortalidad Temprana Vida Útil Envejecimiento Tiempo de
Vida Figura Nº1a) Fallas iniciales: esta etapa se caracteriza por tener una
elevada tasa de fallas quedesciende rápidamente con el tiempo. Estas fallas
pueden deberse a diferentes razonescomo equipos defectuosos, instalaciones
incorrectas, errores de diseño del equipo,desconocimiento del equipo por parte
de los operadores o desconocimiento delprocedimiento adecuado (mortalidad
infantil).b) Fallas normales: etapa con una tasa de errores menor y constante.
Las fallas no seproducen debido a causas inherentes al equipo, sino por causas
aleatorias externas.Estas causas pueden ser accidentes fortuitos, mala operación,
condiciones inadecuadas uotros.c) Fallas de desgaste: etapa caracterizada por
una tasa de desperfectos rápidamentecreciente. Las fallas se producen por
desgaste natural del equipo debido al transcurso deltiempo: cumple su vida útil
como activo.Pocos son los modelos de confiabilidad que se han desarrollado
para hacer estimacionesde confiabilidad, quizá los más clásicos sean los
desarrollados para radio propagación, enque un sistema de radio enlace puede
deteriorarse, en cuanto a una variabilidad de laatenuación en el medio de
propagación, por condiciones atmosféricas, lo que se conocecomo
desvanecimiento (fading) y modelos de probabilidad de desvanecimiento
deRayleigh, como así también la probabilidad de atenuación por lluvia con
otros modelospredictivos. 4|
5. Si se considera que, el tiempo hasta que se presente una falla, es una variable
aleatoriaX, que puede tomar cualquier valor real T entre 0 e !. Siendo F(t) la
función dedistribución y f(t) la función de densidad de X, se tiene que: f.1
donde F(0) = 0 y F(!) = 1F(t) corresponde a la probabilidad de que el
dispositivo falle antes o en el instante t (X < t).La probabilidad complementaria
corresponde a la probabilidad de que el fallo se produzcadespués de t y es la
función de confiabilidad R(t). Se supone que inicialmente eldispositivo
funciona correctamente, por tanto, R(0) = 1 y que cuando el tiempo tiende
ainfinito, la probabilidad de funcionamiento es nula.Si tenemos un dispositivo
que está funcionando correctamente en un instante de tiempodeterminado t, la
probabilidad de que falle en t + "t es una probabilidad condicionada quese
expresa: f.2La tasa media de fallo en el intervalo (t , t + "t) queda definida
como Z(t, "t) y se obtienedividiendo el valor anterior por la longitud del
intervalo: f.3El límite de Z(t + "t), cuando t tiende a cero, es la tasa instantánea
de falla o tasa de fallaen t: f.4que indica que la tasa de fallas es la densidad de
probabilidad de falla en t condicionada ano haber fallado antes de t. La
confiabilidad de un sistema se puede calcular a partir de sutasa de fallas. Si
suponemos que el sistema falla, siguiendo una distribución exponencial,la tasa
de fallas para un instante t es una constante denominada . 5|
6. Así, en general, la Función de Confiabilidad ó Fiabilidad es del tipo: R(t) =
exp [ - t (t) dt ] f.5es su Distribución de Probabilidades y = ƒ
(independiente de t)es la tasa de fallas porunidad de tiempo (típicamente por
miles o millones de horas de funcionamiento), otambién, la expresión conocida
como la ecuación de Lusser, que es la forma más simplede estimar, como una
distribución exponencial, para describir fallas aleatorias: R=e- ( #) = e- (#/$) =
e- N f.6donde, $ = 1/ = MTBF (Tiempo Medio entre Fallas), y T es el tiempo
de observación otiempo de misión (1 semana, 1 mes, 1 año, o lo deseado) y N
es el Nº de fallas durante eltiempo de observación T. Notar que este intervalo de
Page 57
tiempo, si bien es teóricamentediscrecional, en situaciones practicas debe ser un
tiempo suficientemente largo para quetenga un buen sentido estadístico, es
recomendable 1 año.Entonces, la Función de Confiabilidad R(T) es la
probabilidad que un sistema, puesto enservicio en el instante t = 0, todavía se
encuentre en funcionamiento en el tiempo T. Si segrafica, es posible observar
que R baja constantemente al aumentar el tiempo. El efectodel mantenimiento
en un tiempo dado, es elevar nuevamente la función de confiabilidad.Las curvas
de confiabilidad son del tipo que se muestran en la figura: Figura Nº2En forma
más generalizada, se ha propuesto la formula de Weibull, R=e- (#/$)^% f.7 6|
7. donde, $ = 1/ = MTBF es la característica tasa de edad-a-falla (ello supone
un MTBFdistinto según la edad del sistema) y % el factor Weibull de forma
(pendiente), el quedefine el “modo” y etapa de la vida del sistema, así si: % < 1,
implica el modo de mortalidad infantil, % = 1, corresponde al modo posibilidad
de falla, y % > 1, modo de mayor certeza de falla Figura Nº3En la figura Nº 3 se
grafica para varios valores del parámetro %, valores que dicen relacióncon las
tres fases de la curva de la bañera, que es el resultado de un gráfico
compuesto.En la mayor parte de los casos de análisis, puede bastar comenzar
con el modeloexponencial simple, y obtener resultados suficientemente válidos
para modelar laconfiabilidad de un sistema. Notar que si el valor del MTBF es
largo, con relación altiempo de misión o operatividad, entonces se tendrá una
buena condición deconfiabilidad, con pocas posibilidades de falla, por el
contrario si éste es corto o similar adicho intervalo, entonces una alta
posibilidad de falla se prevé, siendo una situación noconfiable. Función de
Confiabilidad X = ¿cuál será el instante de falla? 1,20000000 R(0)= 1 "certeza
de No falla" 1,00000000 0,80000000 Probabilidad R1 R(t)= e^(-&t) 0,60000000
R2 R3 0,40000000 R(! )= 0 "certeza de No falla" 0,20000000 prob. de falla =<
t t= ? confiabilidad = prob. de NO falla > t 0,00000000 0 10000 20000 30000
40000 50000 60000 70000 80000 90000 1E+05 1E+05 1E+05 1E+05 1E+05
2E+05 2E+05 Horas Figura Nº4En la figura se grafica la función confiabilidad
para MTBF = 50.000 (R1), 150.000 (R2) y300.000 (R3) y %= 1 7|
8. En situaciones reales, los sistemas o redes son complejos, es decir, constan de
múltiplescomponentes constitutivos, en cuyos casos para determinar su
confiabilidad pareceevidente, que ella depende de la confiabilidad de cada una
de sus partes, y éstas puedenser un punto simple de fallas, o ser un elemento
con redundancia. Para su análisis seconsidera un diagrama en bloques como el
de la figura Nº5, así a modo de ejemplo, éstees un sistema con puntos simples
de falla y la confiabilidad total deberá ser menor que ladel eslabón más débil.
FUENTE DISCO CPU PODER MTBF=200.000 MTBF=150.000
MTBF=50.000 Figura Nº5Calculando la confiabilidad para 10.000 Hrs desde la
ecuación f.6, se tieneindividualmente un R(t) = R(10.000) = 0,8187; 0,9512 y
0,9355 respectivamente, y para elsistema total, se calcula como la probabilidad
de que uno u otro de los elementos falle: RT(t) = P[E1 ! E2 ! E3] RT(t) =
P(E1) * P(E2) * P(E3) RT(t) = R1 * R2 * R3En general, para N componentes,
RT(t) = f.8Para el caso analizado: RT(t) = RFP (t) * RD(t) * RCPU(t) =
0.7286Esto es, existe la probabilidad de un 72,86% de que el sistema no caiga
en falla antes delas 10.000 Hrs. Y si se calcula lo mismo para 50.000 Hrs, esta
probabilidad cae a un20,53%, lo que evidentemente tiene lógica, pues a mas
tiempo un mayor envejecimiento,y por lo tanto es más probable que algún
elemento falle.De este mismo ejemplo, el componente menos confiable es la
fuente de poder, enconsecuencia, para mejorar la confiabilidad del sistema, se
puede contemplar colocarredundancia de ésta, tal como se muestra en la figura
Page 58
Nº 6. 8|
9. FUENTE DISCO CPU PODER MTBF=200.000 MTBF=150.000
MTBF=50.000 FUENTE PODER MTBF=50.000 Figura Nº6En este caso la
confiabilidad total del sistema, tiene un cálculo más complejo, ya queprimero
deberá calcularse la confiabilidad del subsistema redundante, como
laprobabilidad de que fallen simultáneamente uno y otro dispositivo: R
FPR(10000) =1- [1- RFP (t) )*(1- RFP(t)] = 0.9672 f.9Y para el sistema
completo con un elemento con redundancia para la confiabilidad de las10.000
Hrs. es: RT(t) = RFPR (t) * RD(t) * RCPU(t) = 0.8606Lográndose una mejor
confiabilidad, con respecto al 72,86% del sistema sin redundanciade fuente de
poder. Lo mismo para 50.000 Hrs sube desde 20,53% a 33,51%
suconfiabilidad. Si se desease una confiabilidad aún mayor, deberá aumentar
lossubsistemas redundantes.Bajo este concepto, se ha desarrollado RAID
(Redundant Array of Inexpensive Disks)para el almacenamiento seguro de
grandes bases de datos. 9|
10. Teoría de la Disponibilidad Si bien se puede usar estimadores
probabilísticos para la disponibilidad, es más común elacercamiento a través de
una medida estadística en un intervalo de tiempo y bajocondiciones de
medición objetivas por elemento de red o servicio. El intervalo de
tiempodebiera ser el mes-calendario y el periodo de 12 meses previos (año
móvil o fijo), demodo que permita ver la tendencia del sistema y así poder
tomar medidas operacionales.La disponibilidad también se le conoce como el
“uptime” y la condición antónima es laIndisponibilidad (Outage).Se define un
Tiempo de funcionamiento MT(R), el cual corresponde al tiempo en que
laconfiabilidad del sistema cae por debajo de un nivel R dado. Se utiliza en
sistemas noreparables o en sistemas que tienen un tiempo fijo entre sucesivos
mantenimientos.La relación entre R(t) y MT(R) viene dada por la ecuación:
R(MT(R)) = R y MT(R(t)) = tSuponiendo también que el dispositivo tiene una
distribución de fallas del tipoexponencial, con tasa de fallas , y es posible
calcular el tiempo de funcionamiento como: MT(R) = t en el momento en que
R(t) = R, se tiene: t R(t ) e RAplicando logaritmos para obtener t
en función de : f.10La Disponibilidad A(t) de un componente o sistema, es la
probabilidad de que estéfuncionando en un instante de tiempo t determinado.
A(t) se refiere a la disponibilidadinstantánea, que en el caso de un sistema no
reparable coincide con la confiabilidad. Sipor el contrario el sistema se puede
reparar, éste puede fallar antes de t, pero puede serreparado, de modo que en t
esté funcionando correctamente. Para este tipo de sistemasse cumple que A(t) >
R(t).Definiendo el coeficiente de disponibilidad media en el intervalo (t1,t2) ,
como el valormedio de la disponibilidad instantánea, esto es: f.11Y si se
expresa el coeficiente de disponibilidad asintótica o estabilizada, entonces se
estáhablando del límite de la función de disponibilidad instantánea, cuando
t"!, entonces:En cuyo caso, la disponibilidad estimada o proyectada, viene a
ser 10|
11. f.12Si son distribuciones exponenciales para las variables aleatorias de que
NO falle elsistema con tasa o intensidad de fallas , y que con tasa ' como tasa
de mantenibilidad orecuperación, entonces el coeficiente de disponibilidad
asintótica es: A = ' / ( +') f.13Para modelar el sistema, se recurre a un
diagrama de estados binario, un estado encondición de operatividad normal y
otro en situación de falla. El sistema puede estar enuno de los dos estados, y
transita de uno a otro con una frecuencia media fm= 1/Tm ,siendo Tm el ciclo
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medio operacional. La probabilidad de transición desde el estado deoperación a
fuera de servicio es 1/m, mientras que a la inversa, es 1/r. En la figura Nº 7
semuestra gráficamente. _ Ciclo medio T MTBF Diagrama de Estados En
Operación m1 m2 m3 _ _ 1/r 1/m En falla r1 r2 r3 T1 T2 T3 Figura Nº 7Se
definen los siguientes parámetros típicos, que caracterizan típicamente
elcomportamiento en estado estacionario del sistema: MTTF (Mean Time To
Failure), MTTR(Mean Time To Repair) y MTBF (Mean Time Between
Failure), siendo _ _ MTTF = m MTTR = r MTBF = MTTF + MTTRDados los
estados “en operación” y “en falla”, se define la Disponibilidad (Availability)
eIndisponibilidad (Outage ó Unavailability), que corresponde a: A + U = 1,
donde, _ _ _ _ A = m / T = m/(m + r) = MTTF / (MTTF + MTTR) f.14 _ _ _ _
f.15 U = r / T = r / (m + r) = MTTR / (MTTF +MTTR)dado que MTTR <<
MTTF, suele usarse indistintamente, MTTF = MTBF 11|
12. Definiciones:Tiempo Medio a la Falla {MTTF}, es el tiempo medio que
transcurre hasta que tienelugar el primer fallo en un conjunto de sistemas
idénticos libres de fallo. f.16 !Tiempo Medio de MTTF 0 R(t) dt
Reparación {MTTR}, es eltiempo medio que se tarda en reparar orestaurar un
sistema o equipo que ha fallado. Como este parámetro es difícil de
medir,normalmente se estima desde la experiencia o desde la estadística
histórica,considerando los tiempos de traslado, diagnóstico y ubicación de
repuestos para podercalcular la capacidad de reparación.Tiempo Medio entre
Fallas {MTBF}, corresponde al tiempo medio entre fallasconsecutivas en un
sistema reparable. Este parámetro vale aproximadamente la suma delos dos
anteriores. MTBF = MTTR + MTTF f.17Recordemos que se podrá estimar la
predicción de la confiabilidad a partir del MTBFmediante la ley o ecuación de
Lusser {f.6}. Así, como ejemplo, la probabilidad de que unequipo trabaje sin
fallar por un tiempo T, si el MTBF es 250.000Hrs y la expectativa deltiempo de
operación es de 5 años (43.800 Hrs), entonces, / R(T) = e--(T MTBF) = e--
(43800/250000) = 0,8393Esto significa que con un 83,93% de probabilidad el
equipo no falle antes de 5 años. Elparámetro base del MTBF lo entregan en
general los fabricantes, quienes hacen pruebasde laboratorio, con
envejecimiento acelerado (ver ref.12) y condiciones operacionales desimulación
de las condiciones ambientales de humedad y temperatura. Cuando
existemedición estadística operacional, esta cifra podrá deducirse de mediciones
prácticas.Hay casos en que en vez del MTBF, se define el FIT Hrs (Failure in
Time) = 109 / MTBF,unidad para expresar la tasa de fallas esperada de
elementos electrónicos y también desistemas ópticos, y que viene a ser 1 FIT
igual a 1 falla por 109 horas (1 vez en alrededorde 114.155 años).Para la
evaluación del MTBF, considerando el funcionamiento de un equipo o
elementode red, durante un determinado intervalo T, en el que ocurren n ( n>1)
defectos o eventos,el tiempo medio entre fallas es definido como: MTBF =
T/(n-1) f.18En general no existe un solo equipo o elemento de red, por lo que la
expresión semodifica a: MTBF = N * T/(n-1) f.19La disponibilidad
(Availability) puede determinarse 12|
13. simplemente como el porcentaje de tiempo, con relación a un determinado
periodo deobservación en que un elemento, red o sistema, permanece en
condiciones operacionalesde cursar tráfico. Esta disponibilidad, real o medida,
se puede calcular como: A = (1 - Ti/To) 100% f.20Donde: To = periodo de
observación considerado Ti = sumatoria de los tiempos de interrupción en el
periodo de observación.Disponibilidad multicomponentesEn el mundo real, los
sistemas, las redes (múltiples nodos), los equipos están constituidospor
Page 60
múltiples componentes (tarjetas), como ya se insinuó en los casos de los
ejemplos delas figuras Nº 5 y 6. Sin embargo, en estos casos cada componente
es parte funcional deltotal del equipo o sistema.Existen otras situaciones en que
se desea determinar una disponibilidad de sistemas oredes, tales como pueden
ser, un múltiplex en una ruta que tiene múltiples canales ocircuitos entre dos
puntos, en consecuencia su disponibilidad debe analizarse como lacontribución
de cada uno de ellos a la disponibilidad total del sistema.Hay mas de una opción
para definir la manera de calcular, debido a que los conceptos deconfiabilidad y
disponibilidad dicen relación a la operatividad de UN equipo, sistema
omáquina, Sin embargo, para redes multinodos o para equipos, en que, aunque
sepresenten fallas, no significa que se pierda la funcionalidad total de sus
servicios, ese esel caso de un multiplex, una central o un router o un conjunto
de ellos como parte denodos interconectados de red. Pueden fallar algunas
puertas de acceso y no la totalidad,puede fallar un nodo, pero no toda la red. En
consecuencia, se definen criterios de cálculoque toman en cuenta la capacidad
total instalada y la parcialidad de las fallas. Hayoperadores que definen la
indisponibilidad del sistema completo cuando se presenta laindisponibilidad de
un porcentaje de sus servicios (p. Ej. Un 30% de sus rutas, ancho debanda o
puertas). Tout Eq N Eventos >>> Acumulado 1 1 1 1 0 1 0 1 + $$$ 0 1 2 2 1 -
$$$ 0 1 0 1 0 1 0 1 1 3 4 1 0 1 0 1 4 4 1 0 1 0 1 0 1 3 3 1 0 1 0 1 0 1 0 Tot Eq=
21 To To Tout= 14 Hrs Figura Nº 8 13|
14. En el diagrama de la figura Nº8 se muestra un sistema que consta de 21
elementosindividuales e independientes, en cuanto a su operatividad, esto es
que la falla de uno deellos, no afecta la correcta funcionalidad del resto. Es
evidente que la disponibilidad decada uno de los 5 elementos fallados es
aproximadamente 99,9% (3 nueves) y del restoes de un 100%.Una primera
opción para determinar la disponibilidad del conjunto de
elementoscomponentes de este sistema, puede ser la disponibilidad promedio:
A = (1 - Tim/To) 100 % f.21 Tim = ( N tn) / NDonde: Tim = tiempo medio de
interrupción de los elementos considerados N = número de elementos
considerados N tn = sumatoria de los tiempos de interrupción del elemento 1
al NAsí, para este caso el resultado es una disponibilidad de 99,992% (4
nueves) para latotalidad del sistema y no 99,84% si se calculase de acuerdo a
f.20.Una segunda opción de calculo es: A = ((Tos - Ti) / Tos )100% f.22 Tos
= To* N, periodo de observación considerado para todos los elementos (Tos -
NTi) = tiempo total sin interrupción de servicio en el periodo de
observación.En cuyo caso da una cifra levemente diferente de 99,907% para la
disponibilidad delmismo sistema.Como tercera opción de calculo, se puede
calcular como: A= ( Td + Td - Ti) / Tos Nd Ni Ni f.23siendo, NdTd :
total de tiempos sin falla (Td) de equipos que no fallaron (Nd) NiTd : total de
tiempos sin falla (Td) de equipos que fallaron (Ni) NiTi : total de tiempos con
fallas (Ti) de equipos que fallaron (Ni)resultando en este caso una
disponibilidad del sistema de 99,954%.En todos estos casos se toma en cuenta
la base total instalada, cuando fallan sóloalgunos de los componentes del
conjunto. De las tres opciones se recomienda la primerade ellas, por ser la más
canónica.Es importante aclarar que conceptualmente la Confiabilidad NO ES
IGUAL a laDisponibilidad, la primera corresponde a ¿en cuánto tiempo
aparecerá una falla?, ya quedice relación al tiempo “libre de fallas” y el segundo
concepto dice relación con cómo seutiliza o aprovecha operacionalmente en el
tiempo, un dispositivo o sistema: ¿cuánto 14|
15. tiempo está utilizable?. Ambos conceptos son iguales en el mundo ideal en
Page 61
que no hayfallas ni intervalos de tiempo fuera de servicio.Siendo, A(t) la
función de probabilidad de disponibilidad y U(t) la función de probabilidadde
fallar, éstas son funciones complementarias del sistema, ya que la suma de
susvalores en un determinado instante t es igual a 1, es decir, de certeza de que
el sistemaestará en uno de los dos estados posibles. 15|
16. Confiabilidad, Disponibilidad y MantenibilidadComo ya se ha mencionado,
confiabilidad y disponibilidad van de la mano de lamantenibilidad, la cual es el
proceso de recuperación desde un estado de falla y extensióno aseguramiento de
la vida útil del activo. DISPONIBILIDAD CONFIABILIDAD
MANTENIBILIDAD Figura Nº9El mantenimiento se puede clasificar en
distintos tipos, según sus objetivos. Desde elpunto de vista de la confiabilidad,
ésta tiene por objeto recuperar o asegurar laoperatividad del sistema, esto se
consigue en forma preventiva o correctiva.Preventivamente, conociendo las
perspectivas de probabilidad de falla, a medida que seacerca el instante de
tiempo predicho por las curvas de confiabilidad, debiera aplicarse
elmantenimiento para no caer imprevistamente en una indisponibilidad.
Obviamente unmantenimiento correctivo, que corrige una imperfección, que ha
llevado a un equipo osistema a no prestar adecuadamente los servicios
esperados de él, está recuperando sunueva puesta en servicio, es decir, es un
nuevo to para las curvas de confiabilidad, perocon nueva pendiente o factor
Weibull, debido a que seguramente persistirán algunascondiciones de
envejecimiento.Desde el punto de vista de las estadísticas de disponibilidad, se
excluyen los eventos deinterrupción programada por mantenimiento, ya que una
intervención bien programada yplanificada, evitará la interrupción de servicios,
o bien, podrá acordar con los usuarios untiempo de interrupción controlado.La
mantenibilidad se define también como “la probabilidad de que un equipo que
hafallado pueda ser reparado dentro de un período de tiempo dado”. Existen
equipos cuyaoperación es continua a lo largo del tiempo, por lo tanto, si el
equipo está fuera de servicioes la falla, pero si el proceso de operación indica
que el equipo está sujeto a un intervalode tiempo prefijado (o eventual, como un
grupo electrógeno de respaldo) defuncionamiento y de “descanso”, entonces, en
estos intervalos, cuando el sistema estáapagado, se le puede efectuar el
mantenimiento preventivo o programado y se consideraque falla sólo cuando se
requiere de su servicio y no funciona.La mantenibilidad se interpreta
etimológicamente como la acción de mantener y conservarlos sistemas. Cuando
se habla de sistemas continuos, una acción es el trabajo efectuadopara corregir o
reparar una falla.Generalizando, mantenimiento es el conjunto de todas las
acciones que tienden a reponerlas condiciones operativas iniciales del sistema,
el mantenimiento aumenta ladisponibilidad del sistema, pero requiere
accesibilidad del sistema para permitir el 16|
17. mantenimiento. En el lenguaje común se usa indistintamentamente el
términomantenimiento o mantención, a pesar que éste último no lo reconoce la
RAE.La Posibilidad de Mantenimiento, es la aptitud de un dispositivo, en
condicionesespecificadas de uso, a ser conservado o repuesto en un estado, en
el cual puedaefectuar las funciones requeridas, cuando el mantenimiento se
efectúa en condicionespreestablecidas y usando los procedimientos y medios
descritos. Se mide mediante latasa de reparabilidad '. MTTR = 1 / '
f.29Mantención Centrada en Confiabilidad = RCMOtro concepto y estrategia
que se ha incorporado con relación al mantenimiento es el quese conoce como
RCM (Reliability Centered Maintenance) o Mantenimiento Centrado en
laConfiabilidad. Esta metodología se originó en la industria aeronáutica y dice
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relación conuna estrategia diferente de planificar el mantenimiento, su relación
con el aseguramientode los activos, toma de conciencia en qué, cuándo y cómo
se debe realizar las accionesde mantenimiento, con el objetivo de controlar los
costos, para enfocarse en las funcionesmás importantes de los sistemas, y
evitando o quitando acciones de mantenimiento queno son estrictamente
necesarias. Se mencionó previamente que el mantenimientorecuperaba las
proyecciones de confiabilidad, pero ello implica tener absoluta claridad
enconocer el estado en que se encuentra el activo a intervenir una vez qué se
requiere larecuperación, para que él cumpla con las funciones que se espera
pueda desarrollar.Se dice que el proceso RCM formula algunas preguntas antes
de intervenir:¿hay un entendimiento de que la gran mayoría de los fallas no
están necesariamentevinculadas a la edad de los activos? Recordar que el
modelo de confiabilidad se basa, enque una acción de mantención obedece a un
modelo "sin memoria" exponencial dedistribución de probabilidad, es decir, el
cual se reinicia como si fuese To.¿es necesario cambiar los esfuerzos para
predecir la esperanza de vida del activo, atratar de gestionar el proceso de
fallas?¿existe una comprensión de la diferencia entre los requisitos de un activo,
desde laperspectiva del usuario, y el diseño y la fiabilidad de los mismos al
proyectarlos? ¿se comprende cabalmente la importancia de la gestión de
activos en su condición operacional? a menudo denominada condición de
supervisión, de mantenimiento y condición de mantenimiento predictivo. ¿se
ha vinculado los niveles tolerables de riesgo con el desarrollo de estrategias de
mantenimiento? ¿se entienden las cuatro tareas básicas de mantenimiento de
rutina? RCM ofrece cuatro opciones entre las estrategias de gestión del riesgo:
condición de las tareas de mantenimiento, restauración programada o
descartar las tareas de mantenimiento, tareas de mantenimiento como
búsqueda de potenciales fallas y 17|
18. cambios a tiempo en el sistema, cambios a un diseño de hardware, a las
operaciones, u otras situaciones.Un buen modelo analítico de confiabilidad y
disponibilidad, puede ser útil para condicionarcontratos para tareas de
externalización del mantenimiento, lo mismo que paracompromisos con los
clientes. Existen estudios en que se procura demostrar que unabuena métrica de
los resultados de la mantenibilidad llevan a una reducción de costos
encontratistas.La mantenibilidad no es sólo cuestión de calidad o de costos, sino
también de seguridad,cuando se trata por ejemplo, de máquinas de transporte o
de máquinas de salud. Losriesgos en que puede incurrirse por una
mantenibilidad mal planificada pueden costarvidas, ya sea por accidentes
debidos a fallas mecánicas, o por no disponer de buenosdiagnósticos en
instituciones de salud, casos en que pudieron evitarse si existe una
buenaplanificación del mantenimiento.Asegurar la confiabilidad de un equipo o
sistema, por lo general va unida a la redundanciaen espacio y tiempo, es decir,
que se opere desde sitios diferentes y alejados entre sí yque funcionen
simultáneamente e indistintamente para ejercer la función para la cualestán
destinados. Asegurar los niveles de confiabilidad que hoy son expectativa, del
tipo“4 nueves” (99,99% = indisponibilidad de 52 minutos/año) o de “5 nueves”
(99,999% =indisponibilidad de 5 minutos/año), los que se exigen tan fácilmente
a la O&M de redes yservicios, requeriría excesivos costos de implementación
en mejoras en instalaciones ycomplejos refuerzos en recursos humanos y de
repuestos. Adicionalmente, con lasmejoras tecnológicas, de remotización de la
gestión y configuración, los automatismos deredundancias, no resuelven el
hecho de que la intervención de recursos humanoscalificados para reparar un
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desperfecto, los que siempre consumen mucho tiempo, encomparación a las
escalas de tiempo que significa la disponibilidad esperada. Por todo loanterior,
debe existir una tendencia al mantenimiento proactivo que trate de evitar la
falla.Tipos de MantenimientoSiempre que se formaliza el estudio de alguna
área del conocimiento, se intentanclasificaciones, así se encuentra una
taxonomía del mantenimiento o mantención, segúnse puede ver en el diagrama
de la próxima figura. Mantención Mantención Mantención post falla pre falla
Mantención Mantención Mantención Mantención Mantención Correctiva
Proactiva Preventiva Predictiva Proactiva Figura Nº10 18|
19. Estas formas de mantenimiento, sin duda, son una orientación de
clasificación según suoportunidad en el tiempo, la mantención preventiva es
sistemática y programada; lapredictiva está centrada en la condición de
operatividad del elemento, mientras lamantención proactiva está para evitar la
aparición o recurrencia de las fallas, y lamantención correctiva viene luego de
una falla, y es la mas comúnmente ejercida porrazones obvias, y a la vez la que
exige un nivel de estrés mayor.Mantenimiento correctivo: tipo tradicional, es la
acción de mantenimiento (reparación) quese efectúa después de la aparición de
la falla. El tiempo de reparación puede ser largoporque está ligado a la
individualización y diagnóstico de la falla. Afecta a este tiempotambién la
existencia de repuestos insitu, como así los tiempos de traslado, sobre todo
entelecomunicaciones, en que existe una gran dispersión geográfica de las
instalaciones.Conociendo lamda (la tasa de fallas), puede realizarse un
dimensionamiento del stock derepuestos de almacén (sí lamda es elevado se
necesitan muchos repuestos).El diagnóstico es un conjunto de técnicas aptas
para evaluar el estado de un sistema ytambién prever que pueda surgir la falla.
Es la etapa crítica para la restitución del sistemafallado. Requiere de personal
con mucha experiencia, con habilidades de deducción,rapidez de interrelacionar
experiencias anteriores y toma de decisiones acertadas. Es útilpredisponer de
técnicas de diagnósis de falla para reduce tiempos y costos demantenimiento,
pero agrega costos de sensores, transductores, sistemas de supervisón ygestión
remota de las configuraciones, y software de sistemas expertos, que ayudan a
laauto diagnosis (redes neuronales, tests estadísticos, etc.).Mantenimiento
preventivo: el componente es sustituido antes de que falle, cuando seprevé que
está entrando en periodo de fallas por desgaste. La acción de mantenimientoes
efectuada en tiempos prefijados (time-based maintenance), se aprovechan
losmomentos en los que no se requiere la disponibilidad del sistema, su tiempo
de activaciónes de duración inferior, respecto del mantenimiento correctivo. La
disponibilidad crece, acondición de que se logre, con un buen control de
calidad, utilizar para la sustitucióndispositivos con tasa de falla constante o
estable (es decir privados de fallas infantiles).En electrónica de
telecomunicaciones es complejo ejercer este tipo de mantención puesen
envejecimiento o desgaste no es tan manifiesto como en dispositivos
mecánicos.La definición de los objetivos del mantenimiento, debiera definirse
en la etapa deproyecto, así como la elección del tipo de mantenimiento
(correctivo o preventivo) paraestablecer la condición óptima para alcanzar los
niveles de confiabilidad preestablecida enel diseño. Es necesario poder
determinar los tiempos requeridos en horas hombre, paracada una de las fases
de mantenimiento, lo mismo que el desarrollo de la documentacióntécnica que
incluya el plan logístico de intervención.Con el tiempo, la estrategia de
mantenimiento ha evolucionado, se propende al mínimocosto de reparación,
máxima disponibilidad operativa, mínimo costo de usuario. Se pasade
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mantenimiento basado en tiempo, a mantenimiento basado en condición, esto es
enprevenir, más que en reparar. 19|
20. Los tiempos de reparación de un equipo caracterizan la mantenibilidad y, el
tiempopromedio para reparar (MTTR) se define como el total de horas
inoperables dividido entreel número de acciones de mantenimiento.Los tiempos
para reparar dependen generalmente de la duración de las actividades de: El
enfriamiento del equipo (no aplica en algunos casos) Administrativas (si las
hay, como obtención de permisos de acceso o de viáticos) Traslados al sitio
siniestrado (si corresponde) Ubicación y diagnóstico de la falla Espera de
los materiales y repuestos Reemplazo de componentes dañados
Calentamiento del equipo (no aplica en algunos casos) Reinicio,
reconfiguraciónLos tiempos requeridos para el enfriamiento, el calentamiento y
los trámitesadministrativos son, generalmente, constantes pero la sumatoria de
los tiempos para laubicación de la falla, espera de los repuestos y reemplazo de
los componentes, tienen uncomportamiento aleatorio sujeto a toda la estructura
logística, al entrenamiento delpersonal, al tipo de falla, etc. Sin embargo, el
tiempo de duración de la falla es lasumatoria de los tiempos parciales antes
mencionados. En algunos sistemas hay untiempo implícito en el intervalo de
falla, el cual incrementa la duración de la misma y sedefine como “tiempo
muerto”, en donde aún cuando se ha presentado la falla, no hayconocimiento de
ella por falta de reporte; por lo general, ocurre con equipos que seencuentran
ubicados en lugares distantes o en zonas aisladas de los grupos de
trabajo.Causas de fallasEnumerar causas, nunca va a ser exhaustivo, por la
diversidad de tecnologías y desituaciones. Sólo a modo de ejemplo se comentan
algunos casos.En transformadores de sistemas de distribución eléctrica, la falla
es en general unapérdida de aislamiento, sobrecalentamiento, sobre tensiones,
envejecimiento (térmico,eléctrico, mecánico, ambiental), y también proyecto o
construcción inadecuados.Los interruptores, fallan por problemas de perdida de
aislamiento, sobre tensiones,sobrecalentamiento, envejecimiento,
malfuncionamiento del relé de control, o problemasde circuitos auxiliares, y por
problemas mecánicos, como rotura de piezas en movimientoo estáticas.Las
líneas aéreas de media tensión, fallan componentes como terminales,
tensores,juntas, aisladores, postes.Los cables, ya sean de energía o de
telecomunicaciones, sufren de rotura mecánica engran proporción, por
situaciones exógenas a la operación, por intervenciones de terceros.Aunque
también en este caso hay deterioro y envejecimiento, como condiciones
adversasambientales.Para los aisladores es la descarga superficial, rotura
mecánica, contaminación,envejecimiento (poliméricos) y actos vandálicos. 20|
21. En dispositivos mecánicos, grupos generadores, bancos de batería existe un
desgaste yenvejecimiento inherente, por lo tanto la prevención es absolutamente
necesaria. Lomismo en partes como antenas y torres, que están sujetas a las
condiciones ambientales.Si bien en la electrónica, es difícil predecir
probabilidades de falla y la mantenibilidadpreventiva no es totalmente efectiva,
pero si en algunos aspectos que sí los afectan, enespecial a las condiciones
ambientales. También aplican bien algunas accionesproactivas operacionales,
ya que se puede alcanzar una indisponibilidad por falta deancho de banda o
falta de capacidad de procesamiento para cursar y procesar el
tráficodemandante.Una de las principales preocupaciones para asegurar una
buena confiabilidad de losequipos de telecomunicaciones, debe ser el tener bajo
control las condicionesambientales de los recintos de instalación. Los equipos
disipan altas temperaturas que deno correctamente evacuadas, por malas
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condiciones de filtros, insuficiente separación deracks y inadecuadas
condiciones de enfriamiento, llevan a un calentamiento del equipo,mas allá de
las correctas condiciones operacionales de la circuitería electrónica.
CONSUMO DE POTENCIA FLUJO AIRE ESPACIO Figura Nº11Para
terminar con estos conceptos de mantenibilidad, digamos que ésta,
estáestrechamente vinculada con los conceptos de calidad, de mejora continua,
de kaizen, deanálisis de Pareto, árboles de causa efecto de Ishikawa, temas que
se recomiendainvestigar. 21|
22. Criterios de Riesgo y CostosAnalizado desde la perspectiva de los costos,
los gastos (OPEX) propios de unmantenimiento preventivo, redundan en un
beneficio por evitar indisponibilidades queincurran en el no cumplimiento de
los SLA o en pérdidas de tráfico. Costo Costo Total Total Costo Costo
CAPEX+OPEX CAPEX+OPEX Pérdidas por Pérdidas por Interrupción
Interrupción Confiabilidad % Confiabilidad % 90 90 Óptimo Óptimo 100 100
Figura Nº12Un análisis de probabilidades de disponibilidad (probabilidades de
falla y probabilidad deltiempo de recuperación) asociados a costos, permitirá
definir estrategias demantenimiento, como puede ser la oportunidad de realizar
un mantenimiento correctivo,preventivo o de diagnóstico. Desde estos datos se
podrá priorizar acciones e inversiones.Como primera opción un análisis de
Pareto podrá ser útil para dedicar mayores esfuerzosen aquellos problemas que
tienen más relevancia, detectando “los pocos vitales de losmuchos triviales”, ya
que por lo general, el 80% de los resultados totales se originan en el20% de los
elementos.De la figura Nº12 se puede deducir que no es cosa de invertir
indiscriminadamente, ni deesperar que la confiabilidad de las redes y sistemas
sea a toda instancia de “5 nueves”.La indisponibilidad redunda en un daño
económico para el usuario final, lo mismo quepara el operador. Si la
confiabilidad de los componentes no varia, el daño económicocrece al crecer la
complejidad del sistema. El daño económico crece al crecer la tasa defalla de
cada uno de los componentes simples.Nuevamente se insiste en que las
acciones sobre el proyecto, pueden maximizar laconfiabilidad de un producto
industrial, de un sistema, o de una red, en esta fase sealcanza la confiabilidad
intrínseca. En las fases sucesivas del ciclo de vida, R disminuye,como
consecuencia de apartarse del proyecto inicial durante la producción u
operación, opor la puesta en servicio, o por el envejecimiento durante el
funcionamiento. El proyectodebe prever todos los aspectos de confiabilidad,
con referencia a las prestacionesrequeridas en servicio. Para dispositivos
reparables (disponibilidad más que confiabilidad)es necesario tomar en
consideración, sobre el proyecto, también todas las acciones quefavorecerán el
mantenimiento del producto, sistema o red que se activa para prestarservicios.
22|
23. La estructura de costos, en términos generales considera como Costo global
= Costointervención + Costo de falla + Costo almacenamiento + Costo sobre-
intervención. El Costo Intervención (Ci) (por unidad de tiempo = ci) reúne la
Mano de obra, los Materiales fungibles, y los Repuestos. El Costo de Falla (Cf)
(por unidad de tiempo = cf), tiene los Ingresos no percibidos y los Gastos extras
de producción, y la Materia prima no utilizada El Costo de almacenamiento Ca
(por unidad de tiempo = ca), toma en cuenta, el Interés financiero por capital
detenido, la Mano de obra dedicada a gestión e inventario, los Costos de
explotación de edificio (energía, mantención), la Depreciación comercial, etc.
Por último, el Costo de sobre-intervención, considera los costos de equipos con
mayores costos iniciales, pero menor costo de ciclo de vida (menores costos de
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mantenimiento, almacenamiento, vida útil mayor, etc).A estos costos debe
agregarse aquellos que significan pérdidas de ingresos, por ejemplopor pérdidas
de tráfico, o por pago de multas, y otras más intangibles como la pérdida
decredibilidad o imagen.Un ejemplo de vínculo de disponibilidad y costos es
analizar el impacto que puede teneruna falla, el CAPEX de la inversión
necesaria para reducir la probabilidad deindisponibilidad y los potenciales
costos de pérdida de ingresos por tráfico perdido o retirode clientes
insatifechos.Suponiendo que un conjunto de radio bases celulares, dependen
todas ellas de una rutasin respaldo, con una disponibilidad dada y se desea
evaluar si una determinadainversión, para duplicar la diversidad de ruta, es
necesario valorizar las potencialespérdidas en ingresos. DISPONIBILIDAD
PERDIDA Sin Respaldo Sin Respaldo Con Respaldo Con Respaldo Sin
Respaldo Sin Respaldo Con Respaldo celda Disp. Ruta Indisp Ruta Disp. Ruta
Indisp. Ruta Tráfico Ingreso Traf. - Ingreso 30% Churn - Ingreso US$/año
evento/año mins/año evento/año mins/año min/mes (10 meses) US$/año
US$/año US$/año BTS1 99,89% 587,5 99,9999% 0,7 14.629 14.629 59 4.389
0,07 BTS2 99,22% 4.089,3 99,9939% 31,8 53.946 53.946 409 16.184 3,18
BTS3 99,83% 887,0 99,9997% 1,5 33.773 33.773 89 10.132 0,15 BTS4
99,83% 887,0 99,9997% 1,5 8.376 8.376 89 2.513 0,15 BTS5 99,83% 887,0
99,9997% 1,5 2.868 2.868 89 860 0,15 BTS6 99,79% 1.126,5 99,9995% 2,4
35.838 35.838 113 10.752 0,24 BTS7 99,83% 887,0 99,9997% 1,5 5.808 5.808
89 1.742 0,15 BTS8 99,88% 647,4 99,9998% 0,8 5.933 5.933 65 1.780 0,08
BTS9 99,89% 587,5 99,9999% 0,7 7.654 7.654 59 2.296 0,07 BTS10 99,89%
587,5 99,9999% 0,7 9.752 9.752 59 2.926 0,07 11.173,9 43,0 178.577 178.577
1.117 53.573 4,30Desde el análisis, la probabilidad de indisponibilidad es de
11.174 minutos por año, quemediante la ruta respaldada se podrían reducir a 43
mins/año. La pérdida de ingresos porcausa de los minutos de tráfico perdidos
(bajo el supuesto que afecta a minutos de mayoractividad) es del orden de US$
1.117, que difícilmente justifiquen cualquier inversión deduplicación de la ruta
mencionada. Sin embargo, si se considera la imagen y potencialrenuncia de
clientes (churn) por una mala calidad del servicio, la pérdida si puede
serconsiderable, que en ejemplo se ha valorizado para un 30% de churn en la
zona deservicio de las celdas, en cuyo caso si se puede llegar a justificar una
inversión, si sumonto está dentro la evaluación económica del tiempo de
retorno. 23|
24. Análisis FMECAOtra útil técnica para la eliminación de las características
de diseño deficientes, es elanálisis de los modos y efectos de fallas
(FMEA:Failure Mode and Effects Analysis); oanálisis de modos de fallas y
efectos críticos (FMECA: Failure Mode, Effects, andCriticality Analysis). La
intención es identificar las áreas o ensambles o partes del todoque es más
probable que den lugar a fallas del conjunto.El FMEA define la función como
la tarea que realiza un componente --por ejemplo, lafunción de una válvula es
abrir y cerrar-- y los modos de falla son las formas en las que elcomponente
puede fallar. La válvula fallará en la apertura si se rompe su resorte,
perotambién puede tropezar en su guía o mantenerse en posición de abierta por
la leva,debido a una rotura en la correa de árbol de levas.La técnica consiste en
evaluar tres aspectos del sistema y su operación: Condiciones anticipadas de
operación, y el fallo más probable. Efecto de fallo en el rendimiento.
Severidad del fallo en el mecanismo.La probabilidad de fallos se evalúa
generalmente en una escala de 1 a 10, con lacriticidad aumentando con el valor
del número. Esta técnica es útil para evaluarsoluciones alternativas a un
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problema pero no es fácil de usar con precisión en nuevosdiseños. El FMEA es
útil para evaluar si hay en un ensamble un número innecesario decomponentes
puesto que la interacción de un ensamble con otro multiplicará los efectosde un
fallo. Es igualmente útil para analizar el producto y el equipo que se utiliza
paraproducirlo, ayuda en la identificación de los modos de fallo que es probable
que causenproblemas de uso del producto. Facilita también, eliminar
debilidades o complicacionesexcesivas del diseño, y a identificar los
componentes que pueden fallar con mayorprobabilidad. Puede también usarse
eficazmente para evaluar las causas de detención enlas máquinas de producción
o en nodos de una red.En resumen, el objetivo de un FMECA, cuando se realiza
como parte de un proyecto dediseño, es eliminar las potenciales futuras fallas
que se presuma con gran severidad yprobabilidad, y para reducir lo más posible,
aquellas con la más alta gravedad y/o mayorprobabilidad. Esto permite la
clasificación de prioridades, por medio del llamado númerode prioridad de
riesgo (RPN). El RPN es el resultado de una multiplicación de laDetectabilidad
(D) x Severidad (S) x Ocurrencia (O), cada uno en una escala de 1 a 10.
Elmayor RPN es 10x10x10 = 1000, o que significa que este evento de falla no
es detectablepor la inspección, es muy grave y la incidencia es casi segura. Si la
ocurrencia es muyescasa, éste sería igual a 1 y el RPN reduciría a 100. Por lo
tanto, el análisis de criticidadpermite centrarse en los más altos riesgos.Nivel de
CriticidadPara definir un nivel de criticidad, usualmente los efectos de la falla
se clasifican en: I. Insignificante: el efecto sobre la confiabilidad y/o
disponibilidad es mínimo. II. Menor: no afecta la seguridad, pero sí la
confiabilidad-disponibilidad. III. Mayor: no afecta la seguridad, pero sí la
confiabilidad-disponibilidad de manera importante. IV. Crítica: es afectada la
seguridad 24|
25. El autor del “El Arte de Mantener” (ref9) recomienda los siguientes criterios
para definir elnivel de criticidad:En una red de telecomunicaciones podrá
analizarse todas las situaciones devulnerabilidad que puedan existir y asociarlas
a un nivel de criticidad, para centrar losesfuerzos de mejoras.Una buena
ingeniería contemplará desde los inicios de un proyecto, en sus etapa
deconcepción y diseños, la confiabilidad esperada y todos los medios para
alcanzarla. Sicomo se espera de una red de telecomunicaciones, que presta
servicios fundamentalespara la sociedad, una disponibilidad de “5 nueves” debe
analizarse de acuerdo a losdistintos criterios que se han desarrollado aquí.Un
análisis detallado desde los cimientos (componentes, sistemas y subsistemas)
hasta elresultado final de la red implementada, conlleva contemplar una
revisión de la arquitecturatotal, definir objetivos de confiabilidad, ejecutar una
asignación a las partes. DISPONIBILIDAD RED % INDISPONIBILIDAD
NIVEL de minutos/año SISTEMAS MTBF NIVEL de CIRCUITOS horas
(tarjetas) TASA FALLAS NIVEL de COMPONENTES FITs Figura
Nº13Realizar una evaluación de la arquitectura, identificar deficiencias de
diseño, desarrollarlos diagramas en bloque de confiabilidad (técnica RBD:
Reliability Block Diagrams)) y 25|
26. modelos de Markov, hacer la simulaciones y obtener resultados de fallas
posibles ydocumentarlas, así se podrá reducir los costos de mantención y
reparación, identificandopreviamente posibles problemas de confiabilidad antes
que la red entre en operación.Existiendo riesgos y costos involucrados, es
necesario poder establecer compromisoscontractuales, a los que se les
denomina SLA o OLA, temas que serán tratados en unapartado específico. 26|
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27. Aplicaciones y Análisis Estadístico de EventosDe lo estudiado
anteriormente, se ha visto que una red o sistema, tiene uncomportamiento
aleatorio en cuanto a sus estados de operación correcta y con
fallasoperacionales. Cuando hay historia, se puede analizar los registros de
tiempos en uno yotro estado (Disponibilidad real), y desde allí proyectar lo que
pueda suceder en el futurode incertidumbre operacional (Disponibilidad
proyectada). Incertidumbre OK OUT to t1 t2 t3 t4 t Figura Nº14¿qué significan
las cifras? ¿cómo obtener resultados de análisis? ¿qué deducciones sepueden
obtener? ¿cómo ayudan a la calidad? Para todo esto, es fundamental disponerde
registros y bases de datos con buenas clasificaciones de los eventos, y con
igualdetalle del que se desea lograr en los estudios. Si se desea analizar a nivel
deconfiabilidad de componentes electrónicos, a nivel de módulos o a nivel de
sistemas, esadeberá ser la desagregación de los registros.A fin de conseguir
datos confiables, en los sistemas de registro debe evitarse dejar alarbitrio de
quien completa el dato, por o tanto lo aconsejable es que previamente sedefinan
las tablas de validación del dato. Además, es imprescindible un
entrenamientoprofundo que permita la comprensión del fin último de esos
datos, como así también delsignificado específico de las clasificaciones.Hay
que recordar que la validez estadística, está basada en las tendencias, y para ello
lasbases de datos deben disponer de registros históricos de largo tiempo, así los
resultadosde análisis serán más cercanos a la realidad. Por la misma razón, debe
evitarse cambiarmuy frecuentemente los criterios de medición, o los tipos de
clasificación.Los ordenes de magnitud en las mediciones de los parámetros
fundamentales dedisponibilidad, suponiendo un instrumento constituido de
cuatro elementos, son del tipo:Component MTBF MTTR Availability
Downtime Hr Hr % mins/añoTransductor de Entrada 100.000 2 99,998%
10,5118Signal Processor Hardware 10.000 2 99,980% 105,0990Signal
Processor Software 2.190 0,0833 99,996% 19,9992Visualizador 100.000 2
99,998% 10,5118En la referencia citada como “Estadística básica aplicada al
Mantenimiento” se menciona,que “la recolección de los datos de tiempo y su
análisis, para la estimación de los índicesde mantenimiento, acarrean una serie
de problemas: 27|
28. (a) Como los fenómenos de funcionamiento de los equipos se relacionan
con procesos aleatorios, éstos por su propia naturaleza generan un alto volumen
de información, el cual se incrementa cuando aumenta el número de equipos
con las mismas características de operación.(b) La precisión es otro de los
factores considerados, debido a que cuando ocurre una falla, no se sabe a
cabalidad el momento exacto en el que ocurre y, la exactitud de los índices a
obtener depende de la precisión con la cual se recopila la información sobre el
tiempo de operación y el tiempo fuera de servicio del sistema.(c) La veracidad
de la información va a estar sujeta a la honestidad y habilidad del personal
encargado de recolectarla.(d) La información que genera cada equipo requiere
del conocimiento de la estadística para el procesamiento de los datos
recopilados.(e) Como el volumen de los datos es tan alto y las ecuaciones
matemáticas complejas, se requiere del uso de computadoras lo cual implica la
contratación de recursos humanos especializados para el manejo de datos y de
los programas, así como para la trascripción de la información.(f) Dependiendo
de la distancia entre el equipo y el computador, y del tiempo que demora la
trascripción de los datos se va a presentar un desfasaje entre los sucesos
ocurridos en el equipo y los resultados emitidos por el computador, lo que
puede ocasionar una decisión errónea sobre el mantenimiento a seguir; por no
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ajustarse a la realidad del equipo, ya que éste pudo haber generado otra serie de
datos de tiempo.(g) Aunque se utilizan los computadores para calcular los
índices de mantenimiento se presenta el inconveniente de la interpretación de
los resultados, porque para llegar a la decisión acertada, se deben tener
conocimientos de las técnicas de mantenimiento y de los modelos estadísticos.
(h) En general, se puede decir que lo sofisticado de la cuantificación de los
índices de mantenimiento y su interpretación ha ocasionado, que en
determinados niveles gerenciales, tengan una aplicación restringida, por lo
tanto, existe una incertidumbre en la toma de decisiones que distorsiona la
utilización óptima de los recursos humanos y el control de inventarios de
repuestos.Se entiende por parámetros de mantenimiento, a una cantidad que
está sujeta orestringida a determinados valores que pueden ser, en una situación
especial, una seriehistórica que describa las características o el comportamiento
de un equipo.(sic)”El análisis de datos en este campo, no es sólo sacar
resultados de tendencia, sinotambién deducir conclusiones y recomendar
acciones de mejoras. Para ello lasmetodologías de Pareto e Ishikawa son
clásicas.Diagramas de ParetoWilfredo Pareto (1848-1923) economista italiano,
realizó un estudio sobre la riqueza y lapobreza, descubriendo que el 20% de las
personas controlaba el 80% de la riqueza enItalia. Pareto observó muchas otras
distribuciones similares en su estudio.A principios de los años 50, el Dr. Joseph
Juran descubrió la evidenciapara la regla del "80-20" en una gran variedad de
situaciones. En particular, el fenómenoparecía existir, sin excepción, en
problemas relacionados con la calidad. Una expresióncomún de la regla 80/20
es que "el 80% de nuestro negocio proviene del 20% de nuestrosclientes." 28|
29. Por lo tanto, el Análisis de Pareto es una técnica que separa los "pocos
vitales" de los"muchos triviales". Una Gráfica Pareto es utilizada para separar
gráficamente los aspectossignificativos de un problema desde los triviales de
manera que se pueda tomar unadecisión y se sepa dónde dirigir sus esfuerzos
para mejorar.El Diagrama de Pareto consiste en un gráfico de barras similar al
histograma que seconjuga con una ojiva o curva de tipo creciente y que
representa en forma decreciente elgrado de importancia o peso que tienen los
diferentes factores que afectan a un proceso,operación o resultado. Análisis de
Pareto 80 120% 70 Pocos Vitales 100% 60 80% 50 Cantidad 40 60% Muchos
Triviales 30 40% 20 20% 10 0 0% D A C F E G B H Tipo Evento Figura
Nº15La tabla de frecuencias de los eventos (clasificados desde A a H) y su
aporte porcentualse ordena en forma descendente y se calcula el porcentaje
acumulado. El resultado se leutiliza para, Identificar y analizar un producto o
servicio para mejorar la calidad. Cuando existe la necesidad de llamar la
atención a los problemas o causas de una forma sistemática. Al analizar las
diferentes agrupaciones de datos (ejemplo: por producto, por segmento del
mercado, área geográfica, etc.) Al buscar las causas principales de los
problemas y establecer la prioridad de las soluciones. Al evaluar los
resultados de los cambios efectuados a un proceso (antes y después).En casos
típicos, los pocos vitales (pasos, servicios, ítems, problemas, causas)
sonresponsables por la mayor parte en el impacto negativo sobre la calidad. Un
equipo deanálisis puede utilizar la Gráfica de Pareto para varios propósitos
para: lograr mejoras,analizar las causas, estudiar resultados, planear una mejora
continua, demostrar queprogreso se ha logrado de un "antes y después". 29|
30. Diagramas de IshikawaOtra útil metodología se le debe a Ishikawa, Kaoru
Ishikawa quién nació en Japón en1915 y murió en 1989. Ishikawa fue un gran
teórico de la administración de empresas y unexperto en control de calidad.
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Ishikawa se incorporó a la ISO en 1960 y, desde 1977, fueel presidente de la
delegación del Japón. Fue además presidente del Instituto deTecnología
Musashi de Japón. De los muchos aportes que hizo Ishikawa en susnumerosos
libros sobre control de calidad, se destaca el conocido diagrama de causa-
efecto, o mejor conocido como el diagrama de espina de pescado, por la forma
que éstetiene. Un ejemplo: Figura Nº16La manera de obtener comienza por
decidir cuál va a ser la característica de calidad quese va a analizar. Por
ejemplo, en un caso de un determinado producto, podría ser el pesodel frasco
lleno, la densidad del producto, el porcentaje de aceite, etc. Se traza una
flechagruesa que representa el proceso y a la derecha se escribe la característica
de calidad.Se indican los factores causales más importantes y generales que
puedan generar lafluctuación de la característica de calidad, trazando flechas
secundarias hacia la principal.Por ejemplo: Materias Primas, Equipos,
Operarios, Método de Medición, etc. Para unamejor visualización, cada una de
las características debe tener una ponderación decuánto pesa en proceso y un
desglose de las causas que pueden contribuir cada unoprevias. Figura Nº17 30|
31. En general los aportes de Kaoru Ishikawa, establecen las herramientas
básicas para laadministración de la calidad:1. La calidad empieza con la
educación y termina con la educación. Sistema humano,dado que para que se
tenga la cultura de calidad se tiene que tener un ambiente decultura en las
personas y esto se da por medio de la educación.2. El primer paso en la calidad
es conocer las necesidades de los clientes. Elposicionamiento en el mercado, se
debe a que uno necesita saber las necesidades de losclientes para poder
satisfacerlas y así cumplir con los estándares de calidad.3. El estado ideal del
control de calidad ocurre cuando ya no es necesaria la inspección.Se debe
controlar el proceso de la calidad para que en un futuro no se
presentendefectos.4. Eliminar la causa raíz y no los síntomas. Planeación
estratégica, se debe a que unodebe tener un enfoque total del sistema para poder
así definir las políticas correctas de lacalidad.5. El control de calidad es
responsabilidad de todos los trabajadores y en todas las áreas.Se necesita que
toda la empresa trabaje junta, es decir, se integre para que puedan teneréxito los
procesos de la calidad.6. No confundir los medios con los objetivos. Debe haber
un buen líder para que lleve a laempresa a cumplir todos los objetivos, que son
la búsqueda de la calidad.7. Ponga la calidad en primer término y dirija su vista
a las utilidades a largo plazo. Mejorade la calidad, por que se tiene que tener a
la calidad como primer término.8. La mercadotecnia es la entrada y salida de la
calidad. El posicionamiento de mercado,es muy importante saber que le gusta al
cliente y que no.9. La gerencia superior no debe mostrar enfado cuando sus
subordinados les presentenhechos. Se debe tener en cuenta que lo que se busca
es la calidad, así que cualquierqueja se debe tomar en cuenta para intentar
mejorar y así alcanzar la calidad.10. El 95% de los problemas de una empresa
se pueden resolver con simplesherramientas de análisis y de solución de
problemas. La planeación estratégica, siemprese tiene que analizar en el lugar
donde se trabaja para así poder resolver los problemasque puedan presentarse.
31|
32. Estadísticas de Disponibilidad en Redes de TelecomunicacionesLa
problemática de un operador de redes de telecomunicaciones es que su producto
esun intangible, en la forma de servicios, y su fábrica (que opera 7*24) son las
redes, queestán constituidas por múltiples nodos que forman redes de mucha
diversidad, entecnologías y origen de fabricación. En consecuencia la
complejidad del registro deeventos es igualmente compleja e implicará análisis
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de calidad tanto para redes comopara servicios.Las redes de telecomunicaciones
están estratificadas y se considera que hay sistemas oredes que son
funcionalmente dependientes unos de otros. Como puede verse en lafigura Nº
18, las capas, que comúnmente se definen, son la infraestructura de energía
yclima, las redes de transporte, las redes de servicios y las redes de acceso.
Servicios del Cliente Sistemas Operacionales Sistemas Comerciales Redes de
Acceso Redes de Servicios Redes de Transporte Infraestructura,Energía y
Clima Figura Nº 18El diagrama muestra que todos los componentes
contribuyen al servicio del cliente, labase fundamental de las redes y sistemas
es la infraestructura de obras civiles, energía yclima, sobre la que se montan las
distintas redes. A su vez la red de transporte es la basede soporte para el resto
de las redes a las que les provee las interconexiones de nodos.Las redes de
servicios soportan la variedad de servicios de telecomunicaciones, comopueden
ser las comunicaciones telefónicas, las de datos o de video. A todos
estoselementos se debe acceder desde los recintos de clientes mediante las redes
de acceso.La correcta operación de todas las instalaciones es apoyada por
sistemas de soporte alos procesos, en el caso de los operacionales, corresponde
a sistemas de gestión deelementos de red (NMS) para su configuración y
monitoreo remoto, supervisión dealarmas, registro de tickets de fallas, respaldo
de configuraciones, administración derepuestos, inventarios de recursos de red,
y de planimetrías.En tanto los sistemas comerciales, apoyan esta gestión, en
cuanto a órdenes de trabajode servicios, bases de clientes, registros de tráfico,
sistemas de tasación, tarificación, yfacturación. Todos y cada uno contribuyen a
la calidad del servicio final. La imagenpiramidal indica que las plataformas
inferiores soportan a todas las superiores y por ellorevisten mayor importancia
desde el punto de vista de asegurar confiabilidad. 32|
33. En la figura Nº 19 se describe en forma mas detallada las distintas redes y
tecnologíasque forman parte de las instalaciones típicas de un operador, para
entrar a continuación arealizar algunos análisis típicos de redes. Figura Nº
19Cualquier estudio de consfiabilidad o disponibilidad requiere definir modelos
de red ymodelos de datos. La recopilación de datos necesita un largo tiempo de
recolección yvalidación, los que típicamente se obtienen de las bases de datos
de los reportes de fallasy dependiendo de la profundidad del análisis que se
desea, es el mayor detalle delregistro: niveles de tecnología, equipos, tarjetas,
módulos, responsabilidades operativas,proveedores, etc.Para informes o
reportes de SLA es común el análisis de datos de un mes paradeterminar
comportamiento de disponibilidad de corto plazo, sin embargo, para análisis
deproyecciones de confiabilidad lo recomendado es un análisis de lo por lo
menos un año dedatos.El proceso de análisis requiere muchas horas
especializadas y más aún si las bases dedatos requieren de mucha validación.
Por ello se han desarrollados herramientasinformáticas especializadas, que
como referencia se mencionan algunos: http://www.i-mtbf.com/
http://www.relex.com/ http://www.raytheoneagle.com/asent/index.htm
http://www.reliasoft.com/BlockSim/ http://www.isograph.com/workbench.htm
http://www.plant-maintenance.com/freestuff/1006.shtml 33|
34. Sistemas de energía o poderComenzando por un Modelo de Cálculo para
instalaciones de energía paratelecomunicaciones, la recomendación es
estructurar los registros de datos quecontengan: Fecha H:M:S Inicio / Fin del
evento. Si se desea evaluar el proceso registrar tiempos intermedios. Sistema
AC – CC – Tableros – Baterías – Disyuntores, inventario de base instalada, etc.
Marcas, fabricantes Ubicación: Lugar geográfico – Estación - Sala Alarma
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inicial Diagnóstico - Solución Técnico responsable: diagnóstico y reparación, Si
se desea evaluar, también recursos externos identificarlos Recursos utilizados,
control de repuestos y análisis de costosEn consideración a que se está en
presencia de instalaciones de múltiples sitios ymultiples equipos debe recurrirse
a la formula f.21 para el calculo. Además, debegenerarse una medida de
impacto, es decir, que en una instalación (sitio o estación) unafalla no siempre
afecta a todos los servicios de energía, ello por que pueden haberdiferentes
módulos rectificadores, diferentes tableros de distribución, y múltiples
breakers,protecciones o automáticos (según el término que se acostumbre).La
recomendación es que sea éste último nivel el que permita ponderar el impacto,
ya quees el último elemento del sistema que permite evaluar el impacto sobre el
número deequipos de telecomunicaciones o TI que fueron afectados.Si se está
frente a la necesidad de evaluar confiabilidad de una instalación, en primerlugar
establecer el diagrama en bloques de todos los componentes del sistema que
estánsusceptibles de analizar, en una cadena serie-paralelo y aplicar los MTBF
históricos de almenos un año de registro o los que entregue el fabricante. Un
modelo de una posibleplanta de energía se muestra en la figura Nº 20. Figura Nº
20 34|
35. El objetivo de confiabilidad de todo el sistema, es el resultante en la carga,
enconsecuencia en el calculo intervienen al menos 7 elementos, aportando cada
uno supropia confiabilidad. ¿cuál es la probabilidad de estar libre de falla en 1
año? MTBF Confiabilidad Hr % Elem 1 1000000 0,9901 Elem 2 300000
0,9607 Elem 3 500000 0,9802 Elem 4 1000000 0,9901 Elem 5 300000 0,9672
Elem 6 1000000 0,9901 Elem 7 300000 0,9672 TOTAL 89,8538%Se puede
esperar con un 89.9% de probabilidad de que no falle antes de las 10.000 Hrs(el
año son 8.760), notando que cada elemento por separado tiene un buen nivel
deconfiabilidad, y bajo el supuesto que los dos primeros elementos operan
como respaldo.Este estudio es válido para esa configuración de sistema y para
todas las instalacionesque sean iguales y con los mismos componentes.Si se
analiza la disponibilidad, se incluye la mantenibilidad expresada por el MTTR.
MTBF MTTR Disponibilidad Downtime Hr Hr % mins/año Elem 1 1000000 2
99,99980% 1,05 Elem 2 300000 4 99,99867% 7,01 Elem 3 500000 1
99,99980% 1,05 Elem 4 1000000 1 99,99990% 0,53 Elem 5 300000 1
99,99967% 1,75 Elem 6 1000000 1 99,99990% 0,53 Elem 7 300000 1
99,99967% 1,75 TOTAL 99,9989% 5,61El resultado es que se espera que el
99,9989 del tiempo de operación el sistema estédisponible, y como
complemento un tiempo de indisponibilidad de 5,6 minutos por añoque se
podría perder el servicio. Si las cifras de MTBF y MTTR provienen de la
estadisticaprevia del año, no es lo que se espera sino es un hecho, y que si se
pudiese proyectarcomo comportamiento futuro de mantenerse las condiciones
operativas.Suponiendo que se analiza con otra perspectiva, que sea detectar
puntos de debilidad delos distintos sistemas similares, en cuyo caso se tuviese
los siguientes datos (no dicenninguna relación con ejemplo anterior): Cantidad
Eventos Sum Tpos out MTBF MTTR Disponibilidad Downtime Instalada Hr
Hr Hr % mins/año Elem 1 100 50 458 175 9,2 99,948% 274,80 Elem 2 50 38
1432 231 37,7 99,673% 1718,40 Elem 3 200 41 783 214 19,1 99,955% 234,90
Elem 4 639 1 321 8760 321,0 99,994% 30,14 Elem 5 43 14 53 626 3,8 99,986%
73,95 Elem 6 173 73 837 120 11,5 99,945% 290,29 Elem 7 491 200 38 44 0,2
99,999% 4,64 35|
36. Se deduce que el elemento 7, a pesar de presentar una alta tasa de fallas
(200 eventos),pero por tener MTTR muy bajo, su disponibilidad es de 99,999%
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del año. Por el contrario,puede también deducirse, que el elemento 2 debe
analizarse en mas detalle sucomportamiento (oportunidad para Ishikawa), ya
que tiene la mayor contribución a laindisponibilidad del sistema, tanto por
impacto del MTBF y MTTR. Del diagrama figuraNº21 el responsable es el
módulo 2 que deberá resolverse con el fabricante su solución. falla operativa= 6
falla H·W=23 Instalación=1 Módulo1=6 mantención=3 Módulo2=13
provisión= 2 Módulo3=4 de 50 Eq fallaron 45 Calidad Equipo Config=3
falta=1 Bloqueo=4 distancia=1 falla SW Repuestos=2 Figura Nº 21Si se
desease analizar la disponibilidad de la entrega de energía a todos los equipos
delas redes, suponiendo un universo de 500 alimentadores, para los que se
registran loseventos de falla y semanalmente se calcula los parámetros de
disponibilidad real yproyectada, luego de determinar los MTBF y MTTR
evolutivos. Disponibilidad Proyectada MEDIDA PROYECTADA 4,5
100,5000% 4 99,5000% 3,5 1-(TiTo) MTBF/(MTBF+MTTR) 98,5000% 3 2,5
97,5000% Eventos 2 96,5000% Disponibilidad % 1,5 95,5000% 1 0,5
94,5000% 0 93,5000% 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1112 1314 15 1617 1819 20 2122
TIEMPO Figura Nº 22Los calculos se muestran en la tabla siguiente: Eventos
Eventos Tpo. out Tpo. Out Acum. MTBF MTTR Disponibilidad Acum Hr Hr
Hr Hr % 1 1 0,4 0,4 168 0,4 99,9995% 3 4 0,34 0,74 42 0,2 99,9991% 1 5 1,3
2,04 34 0,4 99,9976% 1 6 1,45 3,49 28 0,6 99,9958% 4 10 4,3 7,79 17 0,8
99,9907% 0 10 0 7,79 17 0,8 99,9907% 1 11 0,98 8,77 15 0,8 99,9896%La
notable diferencia se debe a la poca historia de los eventos. Lo recomendable
esaumentar el tiempo de análisis para que la proyección sea más fiable. Se
insiste que lossistemas de poder sustentan la totalidad de los demás elementos
de las redes, por ellodebe asegurarase la máxima confiabilidad. 36|
37. Red de cables de FOLos tendidos de cables de FO se han constituido en el
elemento fundamental deinterconexión de la redes de telecomunicaciones y de
ellos depende la confiabilidad de latotalidad de nodos de servicios que
comunican diferentes localidades regionales onacionales. La confiabilidad
esperada de ellos depende, como en otras técnicas, de unaingeniería de detalle
acusuosa que contemple en sus calculos la disponibilidadproyectada, y en
función de las tecnicas de costrucción típicas de los tendidos:
aéreos,canalizados, soterrados, etc. En gran medida, estas variantes afectan al
MTBF por laprobabilidad de cortes ocasionados por terceros o por deterioros
propios del tiempo, comoasí también afectan al MTTR, por tiempo de
recuperación y desplazamiento.Un cable OPGW (Optical Ground Wire) cable
de tierra en torres e alta tensión con fibraóptica tiene del orden de cuatro veces
mejor confiabilidad que uno canalizado (0,05eventos / Km contra 0,2 de una
canalizada), sin embargo, está sometido a deteriorosambientales y de esfuerzos
mecánicos, pero estos últimos pueden ser detectadospreventivamente y actuar
en intervenciones programadas, mientras que el canalizadotiene un alto riesgo
de ser destruido por excavaciones involuntarias (ver ref.11).La recomendación
es llegar a definir factores de Weibull que modelen estos fenómenos.Calculando
la confiabilidad según f.7 con % = 1 se obtiene para un cable OPGW
(MTBF=100 años/Km) una probabilidad de 98,865% que no falle antes de
10.000 Hrs, mientrasque para el cable canalizado (MTBF=25 años/Km) es de
un 96,536%. Si existenantecedentes de zona de vandalismo u otros riesgos que
se desee incorporar en elmodelo, puede ser recomendable un factor de % = 0,75,
con lo que las confiablidadesanteriores se reducen a 95,568% y 90,594%
respectivamente.Recordar que se acuñaba otra unidad alternativa al MTBF es el
FIT (ver definiciones deDisponibilidad), que en este caso suele ser más
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utilizada, por lo que puede decirse que uncable OPGW tiene un FIT de
1.142/Km y uno canalizado un FIT de 4.566/Km. Los datosde ejemplo,
corresponden a estadísticas de largo tiempo de observación, por lo
tantoconsiderar como valor típico para un cable OPGW un FIT/Km de 1.000 y
para Canalizadouno de 4.000 puede ser una buena aproximación para
modelar.Las redes de larga distancia llegan a ser de varias decenas o centenas
de Kms, y portanto es deducible, que en la medida que los tendidos sean de
mayor longitud, laprobabilidad de que se presente un evento de falla es mayor,
de ahí que estos parámetrosse definan en función de una unidad de longitus, a
modo de introducir este otro factor deriesgo. Además, en consideración a la alta
importancia en la sobrivivencia de la totalidadde las redes, los cables de FO se
respaldan entre distintos operadores, con losrespectivos alementos de
conmutación automática.Uno de los cables se define como principal (working)
y el otro como respaldo (protection),tal como se muestra en la figura Nº 23 y las
confiabilidades a esperar para los datos deejemplo, son de 99,393% y 98,502%
para cada cable entre los extremos A y B con trestramos. 37|
38. MTBF=100 años/Km MTBF=100 años/Km MTBF=25 años/Km oper 1A
Tramo 1 = 50 Km Tramo 2 = 100 Km Tramo 3 = 25 Km B oper 2 MTBF=25
años/Km MTBF=25 años/Km MTBF=25 años/Km Figura Nº 23Sin embargo,
para el sistema de fibras protegidas la confiabilidad es de 99,991% para
laprobabilidad de que sufran cortes ambos cables simultáneamente, aunque este
calculo noes el adecuado, pues debe considerarse la probabilidad de falla de los
conmutadores, conlo que se alcanza una confiabilidad de 99,333%
considerando que en la cadenaintervienen seis elementos adicionales sujetos a
falla. MTBF Op 1 Confiabilidad MTBF Op 2 Confiabilidad tramo 1 43.800.000
99,814% 21.900.000 99,688% tramo 2 87.600.000 99,890% 10.950.000
99,120% tramo 3 21.900.000 99,688% 5.475.000 99,688% Red FO 99,393%
98,502% Red FO Prot 99,991% Switch ( 6 ) 87.600.000 99,342% Red FO c/Sw
99,333%Analizada la disponibilidad proyectada, considerando las cifras de
MTTR para cada tramo,incluidos los tiempos de desplazamiento para los tres
tramos de 175 Kms entre laslocalidades A y B. MTBF Op 1 MTTR Op 1
Disponibilidad MTBF Op 2 MTTR Op 2 Disponibilidad tramo 1 43.800.000 4
99,99999% 21.900.000 6 99,99997% tramo 2 87.600.000 6 99,99999%
10.950.000 8 99,99993% tramo 3 21.900.000 4 99,99998% 5.475.000 4
99,99993% Red FO 99,99997% 99,99983% Red FO Prot 99,9999999999%
Switch ( 6 ) 87.600.000 2 99,99999% Red FO c/Sw 99,99999%Los calculos
anteriores están suponiendo que ante un corte de cable se
conmutansimultáneamente los tres tramos de cable al respaldo. Si esa es una
condicionante de lossistemas de conmutación, puede analizarse la probabilidad
condicionada de que se dencortes simultaneos de tramos distintos de un
operador y otro, y la conmutación no esefectiva. P (A|B)= {P(A)*P(B)} / P(B)
f.30 Así, por ejemplo, la probabilidad de que haya un corte en el tramo 1 del
operado 1 dadoque ya hay un corte en tramo 2 del operador 2, la probabilidad
condicionada de tal 38|
39. situación es de 7*9 y no de 12 nueves como calculado anteriormente (sin
considerar losswitchs).Red de TransporteProgresando en la pirámide de los
sistemas de telecomunicaciones, los constituyentes dela red de transporte de alta
capacidad, incluyen equipos multiplexores SDH -TDM, WDM(Wave Division
Multiplex) que son multiplicadores de fibra óptica que utilizan como mediode
transmisión la fibra óptica, y por ser sistemas electrónicos deben recibir
unaalimentación de energía eléctrica. En consecuencia el análisis de
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disponibilidad comosistema de transporte de señales de telecomunicaciones ya
deberá tomar en cuenta todsestos componentes. En un primer análisis se puede
estudiar su comportamiento aisladocomo equipos, pero funcionalmente será
siempre en el conjunto ante smencionado.En general los equipos de
telecomunicaciones son construidos en módulos funcionalesque son tarjetas, y
que en una determinada combinación, dan las prestacionesespecíficas para el
sistema diseñado. Por tanto, para el estudio de confiabilidad serequiere el dato
del MTBF o FIT de cada módulo que entrega el fabricante y que ellosdeducen
de estudios de simulación ambiental acelerada (ver ref.12). Para el
calculotambién debe establecerse el diagrama en bloques funcional, para
detectar módulosserie-paralelo en la estructura del equipo.En primer lugar, se
define la confiabilidad-disponibilidad del equipo, suponiendo un
equipoconstituido por un grupo de tarjetas: A A A A A A A A A A 1 2 3 3 4 5
6 7 7 8 X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X
XQue operan de acuerdo al diagrama funcional: A3XXX A7XXX A1XXX
A2XXX A4XXX A5XXX A6XXX A8XXX A3XXX A7XXX Figura Nº 24Los
módulos A3 y A7 pueden funcionar con redundancia. Considerando a modo
deejemplo, que el fabricante entrega como datos la siguiente tabla de tasa de
fallas paracada tarjeta, se puede calcular em MTBF del equipo desde: 1 MTBF=
FR1+FR2+....FRn f.31 39|
40. FR Tarjeta Failure Rate MTBF(hrs) MTBF(yrs) (FITs) 1,454E-06 A1XXX
1.454,00 687.757,9 78,5 7,22E-07 A2XXX 722,00 1.385.041,6 158,1 2,68E-07
A3XXX 268,00 3.731.343,3 426,0 1,499E-06 A4XXX 1.499,00 667.111,4 76,2
1,521E-06 A5XXX 1.521,00 657.462,2 75,1 1,223E-06 A6XXX 1.223,00
817.661,5 93,3 1,234E-06 A7XXX 1.234,00 810.372,8 92,5 1,823E-06
A8XXX 1.823,00 548.546,4 62,6 1,842E-06 A9XXX 1.842,00 542.888,2 62,0
1,452E-06 A11XXX 1.452,00 688.705,2 78,6 1,435E-06 A12XXX 1.435,00
696.864,1 79,6 1,763E-06 A13XXX 1.763,00 567.215,0 64,8 1,756E-06
A14XXX 1.756,00 569.476,1 65,0Bajo el supuesto de que el equipo es
reparable en un tiempo medio de 1 Hr, se obtiene ladisponiblidad del equipo.
En este caso la mejora, producto del respaldo de los dosmódulos, no es muy
significativo en la disponibilidad final. FR Equipo MTBF Equipo MTTR A
0,0000097 102.627 1 99,99903% 0,0000082 121.330 1 99,99918%Ahora bien,
el análisis de disponibilidad para los servicios de transporte entre los extemosA
y B, dependen de todos los elementos constitutivos de estas instalaciones,
cuyodiagrama es: A B MUX WDM MUX WDM SDH SDH PODER PODER
Figura Nº 25Sólo por razones de simplicidad, para el ejercicio se toman valores
arbitrarios, que dicenrelación con situaciones reales en ordenes de magnitud,
pero no necesariamente puedenser tomados con valores típicos a todo evento.
Notar que en este calculo, intervienen losequipos de ambos extremos, además
del tendido de fibra óptica. MTBF MTTR A Mux 150.000 2 99,99867% WDM
200.000 2 99,99900% Poder 300.000 3 99,99900% Fibra 1.000.000 6
99,99940% Red 99,99273% 40|
41. Si bien, individualmente, se encuentran cifras de cinco nueves, se puede
observar comose reduce la expectativa de disponibilidad para el conjunto de los
elementos de red queconstituyen el servicio de extremo a extremo.La topología
de red, también debe ser considerada en los análisis, la que se ha utilizadoaquí
es del tipo lineal, que se presta para las redes troncales nacionales, por
nuestrageografía, sin embargo, en una red metropolitana, pueden establecerse
redes del tipoanillo o enmalladas (ver ref.13).En cada una de las técnicas que se
han analizado, se han introducido distintos enfoquesa poner en practica, para los
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estudios de confiabilidad y disponibilidad, pero éstas sonsolamente las bases
para la ingeniería de mantenimiento de redes. En los sistemas depoder, deben
incorporarse en los calculos la confiabilidad de red de distribución
eléctrica,“materia prima” para todo el sistema de poder de una estación, a
menos que seaautónoma en la generación. Del mismo modo, hay que incorporar
confiabilidades degrupos electrógenos y bancos de rectificadores, protecciones
y todo elemento. Nada seha mencionado de los sistemas de climatización que
también son parte fundamental delas instalaciones para mantener las
condiciones ambientales operativas reguladas quesupone todo equipamiento
electrónico.Tampoco se ha mencionado, que debe incorporarse en los análisis el
tema de laautonomía, de respaldo de la energía de las plantas de baterías y
grupos eléctrógenos,que debe estar dimensionada de acuerdo a los MTTR de la
energía primaria y de lascapacidades de consumo de las cargas.Red de
ServiciosContinuando el ascenso en las capas de red de la figura Nº18, la red de
serviciosconstituida por nodos que son interconectados entre sí por las redes de
transporte, sonnodos donde de configuran los servicio sde clientes y que dan
acceso a los mismos. Engeneral estos nodos efectúan conmutación dinámica
acorde a los tráficos que demanda elcliente, por tanto optimizan los anchos de
banda de interconexión. A B MUX WDM MUX WDM SDH SDH PODER
PODER Figura Nº 26Las tecnologías que habitualmente se asocian a esta capa
de red, son nodos DSLAM,ATM, MPLS, centros de conmutación telefónica, ya
sean TDM o softswitch. Comoconfiabilidad de equipos se aplica la misma
metodología de configuración de tarjetas ysus MTBF asociados que se
mencionó anteriormente. Sin embargo, es común que enestos tipos de equipos
influyan fuertemente aspectos de software y de dimensionamientode acuerdo al
tráfico que deben manejar según demanda. Los primeros, aunque 41|
42. actualmente es un componente de todo equipamiento, también debieran
tener asociadoMTBF’s entregados por el fabricante y debiera ser tratado
separadamente y como comoprte integrante de vada tarjeta y los segundos son
de carácter operacional preventivo parano caer en degradaciones del servicio.En
los conceptos de tráfico deben aplicarse los modelos de predicción de la
demandapara el dimensionamiento, En instantes de congestión se cae en una
baja de calidad deservicio y muchas veces también de pérdida de ingresos, y de
igual modo un sobredimensionamiento también se refleja en una pérdida por
activos ociosos. Enconsecuencia, los estimadores de congestión, se asocian
también como un factor decalidad o disponibilidad.Una probabilidad de pérdida
de tráfico por congestión, ya sea porcapacidad de procesamiento, falta de ancho
de banda de canal u otro factor similar, debeasociarse como una probabilidad de
falla adicional.En este caso no se puede hablar de un MTBF, incluso si lo
hubiese, significaría que nohay acciones preventivas de dimensionamiento, en
general debe ser un procesopredictivo y no aleatorio. SI se pensara en un
MTTR, éste sería habitualmente muy alto,ya que al presentarse un fenómeno de
congestión, la reacción para una ampliación notoma horas, sino puede llegar a
varios dias. Por tanto se recomienda asociar laprobabilidad de congestión
directamente como una probabilidad de falla, así si sedimensiona para una
probabilidad de pérdida de un 1%, ésta es la probabilidad deindisponibilidad del
servicio. MTBF MTTR A Servicios 200000 2 99,99900% Congestión
99,00000% Mux 150.000 2 99,99867% WDM 200.000 2 99,99900% Poder
300.000 3 99,99900% Fibra 1.000.000 6 99,99940% Red 98,99083%Notar
como la disponibilidad de extremos a extremo baja de 4*9 a 98,99% con
respecto alcalculo de la red de transporte.Hay oportunidades en que por razones
Page 77
de metas o SLA se define un factor de “castigo” ode ponderación a
determinados nodos que fallen, asociandolos a un orden de importanciaya sea
por capacidad de servicios o de ancho de banda. En cualquier caso, esto se
alejatotalmente del concepto ce confiabilidad, sino es una decisión
administrativa.Redes de Acceso Las redes de acceso son las que incluyen mas
vulnerabilidad a los servicios, ya que porlo general, no tiene respaldo, y sólo en
muy contados casos, grandes clietes así losolicitan. La tecnología de acceso más
utilizadas son XDSL usando como medio detransmisión el par de cobre, PON
usando como medio de transmisión la fibra óptica, 42|
43. VSAT, WIMAX, enlaces de radio dedicados usando como medio de
transmisiónpropagación electromagnética.Los medios físicos de planta externa,
tienen la vulnerabilidad de estar en zonas urbanasde alta incidencia de eventos
exógenos y de deterioro ambiental, mientras que lapropagación está sometida a
interferencias y desvanecimientos propios de lascondiciones atmosféricas sobre
la cual se propaga una onda electromagnética.Conocidos son los modelos de
probabilidad de Rayleigh para estimar la degradación deun radioenlace. MTBF
MTTR A MTBF MTTR A Servicios 200.000 2 99,99900% Servicios 200.000 2
99,99900% Congestión 99,00000% Congestión 99,00000% Mux 150.000 2
99,99867% Mux 150.000 2 99,99867% WDM 200.000 2 99,99900% WDM
200.000 2 99,99900% Poder 300.000 3 99,99900% Poder 300.000 3
99,99900% Fibra Trk 1.000.000 6 99,99940% Fibra Trk 1.000.000 6
99,99940% Acc Radio Eq 200.000 2 99,99900% Acc PEX 150.000 4
99,99733% Acc Radio Propg 99,99000% Red 98,98555% Red 98,97994%En
los resultados puede verse al aumento de la probabilidad de falla o disminución
de ladisponibilidad, el primero con acceso de planta externa en ambos
extremos, y el segundocon un solo acceso de radio, como podría ser un servicio
internet.Hasta aquí se han visto las metodologías de calculo de disponibilidad y
confiabilidad, paralso principales componetes de uan red de
telecomunicaciones. Es recomendable realizarestudios de bases de datos
históricos de los eventos de las distintas tecnologías, paradeterminar bajo
condiciones reales operacionales y tecnológicas, resultados de MTBF yMTTR
históricos, distribuciones de eventos por fabricantes o por geografía. Así a
modo deejemplo, la figura Nº27 se muestra un diagrama de frecuencia de tasas
de fallas deservicios responsabilidad de fallas de redes. TASA DE FALLAS DE
SERVICIOS CON RESPONSABILIDAD DE REDES 14,00% 12,48% 12,00%
10,21% 10,00% 9,81% 9,61% 8,52% Tasa de falla 8,00% 8,20% 7,65%
Resp.Redes sobre TASA 7,27% 7,39% 7,27% 6,99% 7,02% 6,92% 6,96% total
6,55% 6,33% 6,50% 6,51% Serv.Reclamados 6,00% 6,01% 6,06% 6,05%
6,04% 6,15% 5,45% 5,30% 5,22% 4,82% 4,72% 4,61% 4,59% 4,70% 4,83%
4,19% 4,14% 4,14% 4,34% Tasa de falla 4,00% 3,90% Resp.Redes sobre
3,21% total 2,00% Serv.Reclamados (Excl.Mant.Progr.) 0,00% Tasa de falla
Resp.Redes solo MAYO MAYO ENERO ENERO JULIO JULIO JUNIO
JUNIO MARZO MARZO ABRIL ABRIL FEBRERO FEBRERO AGOSTO
OCTUBRE DICIEMBRE NOVIEMBRE SEPTIEMBRE corte traf. MES
Figura Nº 27 43|
44. De igual modo, llegar a determinar las tecnologías que tienen mayor
incidencia en lasfallas de servicios finales, cuando se correlacionan fallas de red
con fallas de servicios ypoder hacer un análisis de Pareto. G R A F IC A D E S
E R V IC IO S A F E C T A D O S P O R F A L L A S D E R E D P E R IO D
O E N E R O -J U L IO 2 0 0 9 2000 120,0% 1800 1612 9 8 ,6 % 9 9 ,5 % 1 0 0
,0 % 1 0 0 ,0 % 1 0 0 ,00%% 10 ,0 1600 9 5 ,6 % 9 7 ,1 % 9 2 ,3 % 9 4 ,0 % 9 0
Page 78
,5 % 8 8 ,5 % 1400 8 6 ,1 % 8 2 ,3 % 80,0% 7 7 ,6 % 7 2 ,4 % N R O .F A L L
A S 1200 6 6 ,4 % S E RV 1000 5 9 ,4 % 60,0% % S E RV P A R E TO 5 1 ,9
% 800 732 677 4 0 ,3 % 40,0% 600 437 2 7 ,7 % 408 400 351 303 20,0% 272
219 200 139 119 102 98 95 91 83 56 27 0 0 IN T E R N A C 0 F O E Q U IP A
D M /O N U 0,0% FO TRNC CO BRE FO URB CXLO C W IM A X MMOO
BBG E CXLD XDSL MPLS W LL T F IP A L IM SAT ATM TDM IP P L AT
AF O RM A Figura Nº 28Otro tipo de análisis, que permite analizar la
distribución geográfica de las fallas de nodosde una red. Nodos que aportan el
90% de indisponibilidad Total 2005 2006 2007 2008 general Localidad 1 44,36
94,99 279,09 148,56 567,00 Localidad 2 46,56 39,15 12,84 13,40 111,95
Localidad 3 14,23 8,04 17,30 21,17 60,74 Localidad 4 4,80 6,52 8,89 29,62
49,83 Localidad 5 0,08 4,76 31,23 8,09 44,16 Localidad 6 3,85 3,40 36,55
43,80 Localidad 7 21,62 7,83 29,45 Localidad 8 3,03 11,79 14,82 Localidad 9
5,20 8,55 13,75 Localidad 10 1,60 11,17 12,77 Localidad 11 3,88 6,04 0,92
10,84Un análisis de la tipificación de las fallas, puede ser como la de la tabla
siguiente, quecorrabora lo antes mencionado en cuanto a la alta incidencia del
softwre de los equipos.Las fallas de red destacadas, no son de la propia red o
son trabajos programados, por Eventos Tout Conf 19 41,56 Cong 9 17,8 HW 5
14,35 Indef 16 33,26 Poder 3 9,06 Reboot 22 14,89 Resset 11 11,95 TrabProgr
165 385,19 Tx 9 37,95 44|
45. tanto eventos bajo control determinístico.Una vista de los MTTR históricos
por tecnología, permite confirmar la media para larestitución de las fallas de
cada una de las tecnologías. G AIC M T RF A T R 2 ,0 40 2 ,0 20 2 ,0 00 1 ,0
80 1 ,0 60 1 ,0 40 P O E IO2 0 - 0 6 R M D 0 42 0 H RS 1 ,0 20 20 07 OA 1 ,0
00 20 08 80 ,0 60 ,0 40 ,0 20 ,0 00 ,0 IP M ILL SL TF_IP PLS MO PO ER TD
C BE MO OR XD W D C CL SA L M FO R A A X_LO A TELITA FO U S
FO O C L _U B N _EQ IPO _TR N A RD E Figura Nº 29Como comentarios
finales de este capítulo, volver a mencionar que éstos son análisis desistemas
estocásticos espacio-temporal y por lo tanto, al mencionarse o
determinarsevalores medios, no hay que olvidar las dispersiones, y que todo
obedece a un modelo,que no siempre llega a represntar todas las variables a que
se ve enfrentada la red.Una vista que acerca a estos conceptos, corresponde al
análisis en zonas de operación“wearout” o de envejecimiento (ref.14), que
demuetra como los valores medios ydesviaciones se desplazan, según sea la
generación de elementos de reemplazo que sevan utilizando en el
mantenimiento correctivo.La calidad, no son sólo análisis estadísticos de
desempeño o de pronóstico, sino de quecada grupo de O&M cuete con los
procedimientos de mantenimiento, contemplandomantención preventiva,
bastante disminuida en equipamientos electrónicos, pero sifortalecida en la
verificación de los mecanismos de respaldo y monitoreo proactivo
delcomportamiento de los principales parámetros característicos de la
tecnología. Métodosde diagnóstico, procedimientos de intervención,
escalamiento, documentación técnico-operacional, política de repuestos e
instrumentos, informes de desempeño de red, etc.Las fallas que inducen una
indisponibilidad operacional de los servicios, son productotanto de las fallas
individuales de los componentes de red, reflejadas en el MTBF, comode las
intervenciones de operación erróneas o de la habilidad de las acciones
deoperaciones dirigidas a la restauración de una interrupción y contar con los
medios dediagnóstico adecuados (gestores, instrumentos, herramientas, medios
de acción remota,etc.), en consecuencia la relación con la capacitación y el
entrenamiento sonfundamentales. 45|
Page 79
46. Calidad, SLA, Disponibilidad de ServiciosPara facilitar el análisis de cómo
aplicar los conceptos de confiabilidad-disponibilidad a losservicios finales, que
se desarrollan sobre una red de telecomunicaciones, debe contarsecon un
Modelo de Servicio. El modelo tradicional aplicado a todo servicio consiste en
trescomponentes de red, por cada extremo, que desde el punto de vista de
probabilidades, elvalor compuesto de la disponibilidad será el producto de las
probabilidades de cadacomponente. En cambio los índices MTBF y MTTR son
variables independientes. Los trescomponentes obedecen a una taxonomía que
permite ordenar y organizar estoscomponentes en redes de Acceso, Servicios y
Transporte. AL cliente le interesa laDisponibilidad, más que la confiabilidad
cuando se entienden bien ambos conceptos. Red de Red de A cceso A cceso
Red de Red de S e r v ic io S e r v ic io C lie n t e C lie n t e E q u ip o E q u ip o
T e r m in a l E q u ip o Red E q u ip o T e r m in a l A p lic a c ió n de A p lic a
c ió n Red T ra n sp o rte Red I n te r io r I n te r io r - PABX - R o u te r - M u
ltip le x o r e s - D a to s - Fax - I n te r n e t - E tc . - T e le f o n ía L o c a l - T
F . L D N a c io n a l - T F . L D I n te r n a c io n a l - C o b re - F ib r a O p tic
a - I n a lá m b r ic o - T r a n s p o r te U rb a n a - S a te lita l - T r a n s p o r te
I n te r u r b a n a - xD SL - T r a n s p o r te I n te r n a c io n a l - TDM - T r a n
s p o r te s a te lita l Fig. 5 Modelo general de los ServiciosEn redes de Acceso
podrá existir dos componentes de acceso, cuando se trate deservicios que
contemplan un nodo de acceso de datos TDM o xDSL mas un CPE,pudiendo
llegar, las componentes de la cadena de servicio, de responsabilidad
delproveedor de red, a ser 13 de extremo a extremo. Si se desea precisar, puede
agregarsela complejidad de considerar el número de nodos de conmutación o
tránsito quecontempla una red de servicios, sin embargo, se recomienda que en
una primeraaproximación al establecimiento de criterios de medición, se tome
el modelo de dosnodos.Los índices de Disponibilidad y MTTR son los más
significativos en los SLA de losservicios y para llevarlos a cómo se reflejan en
cada servicio específico, debe aplicarse acada modelo de servicio una matríz
con elementos componentes de red que intervienen. Disponibilidad >>>
Terminal ITI / Medio Nodo Red Red Tx Disponibilidad CPE / NT Acometida
Acceso Acceso Servicios Compuesta Servicio Servicio 1 99,900% 98,500%
99,90% 99,95% 99,99% 99,999% 98,243% Servicio 2 99,900% 98,500%
99,90% 99,90% 99,99% 99,999% 98,194% Servicio 3 99,950% 100,000%
99,90% 100,00% 99,99% 99,999% 99,839% Servicio 4 99,900% 98,500%
99,90% 99,98% 99,99% 99,999% 98,273% Servicio 5 99,900% 98,500%
99,90% 99,90% 99,99% 99,999% 98,194% Servicio 6 99,920% 100,000%
99,90% 100,00% 99,99% 99,999% 99,809% Servicio 7 99,900% 98,500%
99,90% 99,90% 99,99% 99,999% 98,194% Servicio 8 99,900% 98,500%
99,90% 99,90% 100,00% 99,999% 98,204% NOTA: se usa 100% para
elemento que no existe 46|
47. Si el servicio transita de extremo a extremo por las redes, obviamente deben
considerarselas componentes de ambos extremos, en cambio un servicio
internet tiene un modeloasimétrico.Compromisos de disponibilidad hacia
clienteCada día hay una mayor y controlada exigencia hacia la provisión de
servicios, hayorganismos públicos que protegen el cumplimiento y cursan
multas a los operadores. Porello es importante que se presenten muy
transparentemente los compromisos que puedenesperar el contratante de los
servicios y que el operador debe responder. A modo deejemplo las condiciones
operacionales de los servicios ofrecidos por
operadores:http://www.xentrip.com/w2/SLA%20Xentrip%20v1.5-
Page 80
web.pdfhttp://dts.utah.gov/services/enterprise/resources/3132.07.10-
SpecialAgreements-
20090219.pdfhttp://www.wavetelecom.com/upload/documents/terms_and_conditions/Wave%20SLA%20issue%201.2.pdfA
continuación se presentan algunos aspectos de los cálculos de disponibilidad y
decompromisos de un SLA de los servicios y su relación con el cliente.El
Service LevelAgreement (SLA) es aquel que se asocia con los servicios al
cliente, también se haacuñado el término Operational Level Agreement (OLA)
para los compromisos entregrupos operacionales de una TIC.Un acuerdo a nivel
operativo (OLA) es un contrato, que define la manera en quecontribuyen los
diversos grupos, dentro de un plan de empresa, para ofrecer un servicio oun
conjunto de servicios. OLAs están diseñados para abordar y resolver el
problema delas responsabilidades de las partes organizacionales, ya que
establecen un conjuntoespecífico de criterios y de servicios de TI que cada
departamento es responsable. Cabeseñalar que el concepto de Acuerdo de Nivel
de Servicio (SLA) se utiliza en muchasempresas a la hora de discutir los
acuerdos entre dos grupos de internos, pero deacuerdo a la Biblioteca de
Infraestructura de Tecnología de la Información (ITIL) para lasmejores
prácticas, este tipo de contrato interno debe ser llamado un Acuerdo de
NivelOperacional.Por otro lado, un acuerdo de nivel de servicio (SLA) es un
contrato entre un proveedor deservicios de red y un cliente, en el que se
especifica, usualmente en términos medibles, loque los servicios del proveedor
de red proporcionará. Cada vez mas frecuentemente, lasgrandes empresas han
adoptado la idea de incorporar un acuerdo de nivel de serviciopara sus
contratos. Algunos indicadores que un SLA puede especificar son: ¿Qué
porcentaje de tiempo los servicios estarán disponibles? El número de usuarios
que puede servir al mismo tiempo una conexión. Parámetros de rendimiento
específicos, cuyo valor real será periódicamente comparado con un objetívo
específico. El calendario para la notificación con anticipación de los cambios
de red que pueden afectar a los usuarios. Un servicio de mesa de ayuda con
tiempo de respuesta para las diferentes clases de problemas que puedan
presentarse al cliente y procedimiento de escalamiento. Metodología
estadística que se aplicará. 47|
48. Disponibilidad de un Servicio MultipuntoUn tipo de servicio de
conectividad, constituye una red de datos de tipo multipunto, la quese puede
considerar, para los efectos del cálculo de disponibilidad y
compromisoasociado, topológicamente compuesta como una red tipo estrella,
donde existe un sitiocentral cuya importancia relativa para la interconectividad
es mucho mayor que el resto depuntos sucursales.Como se vió anteriormente, la
disponibilidad tiene su mayor significado estadístico paraintervalos de largo
plazo, recomendándose al menos 1 año. Sin embargo, para un SLA elvalor de la
disponibilidad mensual tiene mucho mayor sentido para el cliente.
Enconsecuencia, para un acuerdo contractual de servicio, una buena opción, es
ofrecer unadisponibilidad mensual que esté sujeta a retribución o multa,
definida como la del peormes. También, al cliente le interesa más que la
disponibilidad, el MTBF y el MTTR, estoes, la frecuencia en que se le
presentan fallas y el tiempo de restitución. La base de datospara el análisis debe
ser un registro formal de las notificaciones de interrupción delservicio realizada
pr el cliente: la boleta de reclamos o ticket.Por lo general, el cliente no desea
una disponibilidad de su red de servicios, sino másbien, le interesa una
disponibilidad por extremo de servicio, por lo tanto, un análisis comored, tiene
sólo una finalidad de información complementaria. Para el cálculo de este
Page 81
últimovalor se tiene la misma problemática para la cual se planteó la fórmula
f.21.Como ejemplo un servicio de una matriz y 10 oficinas sucursales, registran
ladisponibilidad de la tabla siguiente. Para esos datos la disponibilidad
promedio es de un99,953%, y si se utiliza una condición de ponderación, por la
capacidad comprometida, seobtiene una disponibilidad de 99,086%. Tener
presnete lo entes mencionado, de que estacifra sólo tiene una validez
administrativa o contractual, ya que dimensionalmente oestadísticamente en la
confiabilidad no tiene significado. Capacidad I I A {Mbps} {Hr} Ponderada
{%} Matriz 10 0,2 2 99,972% Sucursal 1 2 0,5 1 99,931% Sucursal 2 2 1,1 2,2
99,847% Sucursal 3 1,2 0,4 0,48 99,944% Sucursal 4 0,5 1,4 0,7 99,806%
Sucursal 5 2 0,1 0,2 99,986% Sucursal 6 2 0 0 100,000% Sucursal 7 2 0 0
100,000% Sucursal 8 1,2 0 0 100,000% Sucursal 9 1,2 0 0 100,000% Sucursal
10 0,5 0 0 100,000%Como siempre el punto de mayor vulnerabilidad es el
acceso, por ello hay clientes quecontratan un doble acceso con diversidad de
ruta e ingresos a sus depemdencias, enespecial en sus instalaciones de matriz.
Para ello el operador debe estar preparado paraque sus productos permitan que
en la red de acceso, sean éstos nodos DSLAM o nodosMPLS dispongan de
equipos redundantes para esta clase de clientes de altadisponibilidad. 48|
49. Para el cliente un SLA, no sólo está relacionado con el tema de
disponibilidad, por lotanto, es común que se incorporen otras medidas de
calidad tecnológica, que se registranen base a parámetros tales como retardos,
pérdidas de paquetes, tasa de errores, etc.Ello ha llevado a que también se
ofrezcan productos relacionados con estos conceptos, alponer a disposición del
cliente las mediciones en línea de tales mediciones. Un SLA debeser evaluado
con relación a las multas por incumplimiento, evaluar los riesgos,
hacerestimaciones probabilísticas de cumplimiento y los costos a incurrir para
asegurar unamayor confiabilidad. 49|
50. ConclusiónUn sistema podrá ser considerado en cuanto a calidad
operacional como bueno sí suMTBF >>> MTTR, y a la vez su MTBF nos
pronosticará que la probabilidad de que vuelvaa fallar, será en un intervalo de
tiempo esperado, que se podrá pronosticar de acuerdo almodelo de
confiabilidad de Lusser-Weibull.Se ha intentado establecer la diferencia entre
confiabilidad y dispobibilidad, como asítambién las metodologías de análisis
tanto de datos como del comportamiento de lasredes y sistemas, para detectar
posibles mejoras.También hemos mencionado que la calidad comienza desde la
concepción de unproyecto de red o del diseño de un sistema o del servicio a un
cliente, por ello debeestimarse desde sus inicios y considerarse las condiciones
para alcanzarla, con sistemasde respaldo, redundancia, buena capacidad de
energía y clima, repuestos adecuados,capacitación y entrenamiento profundo.A
fin de formalizar todos estos aspectos, ISO 9001 también platea un Plan
deAseguramiento de Calidad (PAC) para definir y describir todos aquellos
requisitos que laempresa ha de cumplir, para desarrollar con eficacia y
corrección de las tareas deasistencia técnica en el control o ejecución de la obra
u proyecto, objeto de undeterminado contrato. Está orientado
fundamentalmente a las áreas de ingeniería deproyectos, y contempla un: A.-
MANUAL DE CALIDAD 1.- Objeto 2.- Fuentes Documentales 3.- Descripción
del Proyecto 4.- Organización General de la Asistencia Técnica 5.-
Organización del Personal 6.- Recursos Materiales 6.1.- Oficina de Obra 6.2.-
Material de topografía e informática 6.3.- Calibración de los equipos de medida
6.4.- Vehículos 7.- Sistemas Documentales Propuestos 8.- Archivo de
Documentos 9.- Revisión Interna de las Actuaciones 10.- Revisión Interna de la
Page 82
Documentación Emitida 11.- Auditorias 12.- Descripcion de Procedimientos
12.1.- Introducción 12.2.- Definiciones 12.3.- Listado de Impresos B.-
Procedimientos Especificos - Procedimientos Generales de Interés -
Procedimientos TécnicosPor último debe tomarse consciencia, de que la
disponibilidad compuesta de los servicios,en que aportan todos los elementos de
red, es muchísimo mas baja que lasdisponibilidades unitarias, por mucho que se
hayan diseñado para 5*9. <<<<<*****>>>>> 50|
51. Referencias de Documentos de Consulta1. Estadística básica aplicada al
mantenimiento, James Massiah, Monografías.com2. Electric power distribution
system engineering cap.11 - Turan Gonen - McGraw-Hill.3. Carrier Grade
Servers in Telco Evironment, Ren Wu, Intel 20024. Field, Data Collection and
Evaluation on the Performance of Equipments, Networks and Service, ITU-T
Rec. E8805. Evaluación de Sistemas Tolerantes a Fallos, Rafael J.
Martínez,Universidad de Valencia6. Mantenibilidad, Jezdimir Knezevic,
ISDEF, 1996, Madrid7. Prediction Of The System Availability Using
Simulation Modeling, Alexej Chovanec, Faculty of Special Technology /
Alexander Dubcek University in Trencin, 20088. Mantenimiento Centrado en la
Confiabilidad, John Moubray, 20049. El Arte de Mantener, R. Pascual,
DIMEC, U. Ch.10. Proactive Fault Handling, Felix Salfner and Miroslaw
Malek, Institut für Informatik-Humboldt Universität zu Berlin11. Reliability of
Fiber Optic Cable Systems: Buried Fiber Optic Cable, Optical Groundwire
Cable All Dielectric, Self Supporting Cable, ALCOA FUJIKURA LTD., Mayo
200112. Ensayos Acelerados de Componentes Pasivos, Sonia Linio Bragado,
E.U.I.T. Telecomunicación, 2000.13. Availability models for protection
techniques in WDM networks, Daniele Arci et al, Dept. of Electronics and
Information, Politecnico di Milano14. Operation in the wearout region, L.
HaackeOtras consultas adicionales en
web:http://canteach.candu.org/library/20040109.pdfhttp://www.weibull.com/http://www.dacs.dtic.mil/about/services/goel.shtmlhttp://citeseer.ist.psu.edu/136325.htmlhttp://www.relex.com/resources/art/art_mttf.asphttp://www.relex.com/products/predengine.asphttp://www.wiley.com/WileyCDA/WileyTitle/productCd-
0470094885,descCd-
tableOfContents.htmlhttp://www.relex.com/resources/prmodels.asphttp://www.itl.nist.gov/div898/handbook/apr/section2/apr23.htmhttp://www.apcmedia.com/salestools/SADE-
5TNQYW_R0_EN.pdfhttp://www.corning.com/docs/opticalfiber/wp5049_06-
01.pdfhttp://www.availability.com/http://www.solomantenimiento.com/m_confiabilidad_crm.htmhttp://www.confiabilidad.net/http://ranger.uta.edu/~das/5347.htmlhttp://www.securelogix.com/Telecom-
Network-
Management.htmlhttp://www.barringer1.com/index.shtmlhttp://www.e-
reliability.com/Index.htmhttp://www.fundibeq.org/metodologias/herramientas/diagrama_de_pareto.pdfhttp://www.ongconcalidad.org/pareto.pdfhttp://www.monografias.com/trabajos17/pareto-
ishikawa/pareto-
ishikawa.shtmlhttp://www.mappinginteractivo.com/plantilla.asp?
id_articulo=980&titulo=&autor=&contenido=&tipo=Se termina de preparar en:
Agosto de 2009 51|
52. ANEXOEjercios, tomado de Confiabilidad de Sistemas de Distribución
Eléctrica PUCVProblemas y soluciones1 - Un transformador tiene una
probabilidad de falla de una falla en 2500 años. Pf = 1 / 2500 = 0.0004 = 4.E-4
fallas por año La confiabilidad es: Rf = 1 – 0.0004 = 0.9996 La reparación de la
falla demora (en promedio) 1 semana 7 / 365 de año. La probabilidad de no
contar con el transformador en servicio es entonces Pr = (7 / 365) * (1 / 2500) =
0.0000078 = 7.8E-6 de año sin servicio La confiabilidad de operación es: Rr = 1
– 0.0000078 = 0.9999922 del año en servicio2 – Un cable tiene una
probabilidad de falla de 1 falla por milla cada 100 años, siendo 1 milla = 1.609
km, entonces una falla por km cada 100 / 1.609 = 62.15 años. El cable tiene una
longitud de 3 km, cuales seran los valores que caracterizan la falla? Pf = 3 /
62.15 = 0.048 = 4.8E-2 fallas por año = 1 / 20.7 una falla cada 20.7 años La
Page 83
confiabilidad es: Rf = 1 – 0.048 = 0.953 La reparación de la falla demora (en
promedio) 1 dia 1 / 365 de año. La probabilidad de no contar con el cable en
servicio es entonces Pr = (1 / 365) * (3 / 62) = 0.000132 = 1.32E-4 de año sin
servicio La confiabilidad de operación es: Rr = 1 – 0.000132 = 0.99987 del año
en servicio Comparando estos resultados entre transformador y cable se tienen
las siguientes relaciones Pf = 0.0004 / 0.048 = 0.0083 = 120 Rf = 0.9996 / 0.953
= 1.049 = 0.953 Pr = 0.0000078 / 0.000132 = 0.059 = 16.92 Rr = 0.9999922 /
0.99987 = 1.0001 = 0.999883 – La alimentación de la carga se realiza a través
de un cable y un transformador,interesa evaluar los valores que caracterizan el
sistema. La probabilidad de falla es la probabilidad de ocurrencia de cualquiera
de dos hechos independientes La confiabilidad es la no ocurrencia de cualquiera
de los dos hechos Rf = 0.9996 * 0.953 = 0.952 = (1 – 0.0004) * (1 – 0.048) = 1
– (0.0004 + 0.048) Pf = 1 - 0.952 = 0.048 La probabilidad de no contar con
servicio y la confiabilidad de operacion resultan Rr = 0.9999922 * 0.99987 = (1
– 0.0000078) * (1 – 0.000132) = 1 – (0.0000078 + 0.000132) Pr = 0.00014 Los
resultados obtenidos muestran que la probabilidad de falla repite pacticamente
la del elemento de mayor probabilidad (en este ejemplo el cable)4 – Veamos
ahora la probabilidad de falla de dos cables en paralelo, lógicamente
tambienhay elementos de maniobra que en caso de falla de un cable ponen en
servicio el otro, oestando ambos en servicio separan al que sufre la falla. Todo
funciona bien, y loselementos de maniobra no tienen ninguna probabilidad de
falla (esto es una mentira, peropermite simplificar la solución!) 52|
53. La probabilidad de falla es la probabilidad de ocurrencia de ambos de dos
hechos independientes La confiabilidad es la no ocurrencia de ambos hechos Pf
= 0.048 * 0.048 = 0.0023 Rf = 1 – 0.0023 = 0.9977 La probabilidad de no
contar con servicio o la confiabilidad de operación resultan Pr = 0.000132 *
0.000132 = 1.7E-8 Rr = 1 – 1.7E-8 La probabilidad de falla del conjunto de dos
cables se compara con la de un cable solo y se observa la notable reducción, Pf
= 0.0023 / 0.048 = 0.048 Pr = 0.000000017 / 0.000132 = 0.0001325 – Se pone
la doble alimentación del transformador, y se observa el incremento
deconfiabilidad que se presenta en la alimentación a los usuarios en
comparación con elcaso de un solo cable alimentador Para dos cables en
paralelo: Pf1 = 0.0023 de falla de los dos cables en paralelo Pr1 = 1.69E-08 de
perdida del servicio de los dos cables Y un transformador Pf2 = 0.0004 de
perdida del transformador Pr2 = 7.67123E-06 Perdida del servicio por cables o
transformador Pf = 0.0027 de falla de ambos cables o transformador Rf =
0.9973 Pr = 7.68813E-06 Rr = 0.999992312 confiabilidad 53|
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