Cost-minimizing preventive maintenance scheduling model considering maintenance frequency

Abstract

Scheduling preventive maintenance (PM) activities is a complex problem that should be addressed using mathematical modeling. This work provides a solution to the problem by developing a non-linear scheduling model to assign PM operations, triggered by time-based frequency, to periods over a planning horizon considering resource-capacity constraints. This scheduling mechanism allows advancing or delaying maintenance compared to the expected period of execution given by the suggested frequency. The optimal PM schedule will be given by the one that minimizes costs. The formulation proved to perform outstandingly. Results showed a significant average saving in cost of 43\%, compared to an alternative model with similar characteristics. This study found a strong relationship between maintenance frequency and tardiness cost, and between utilization and schedule compliance. This work also addresses the scenario where maintenance could benefit in time and cost when performed concurrently and scenarios where the cost of tardiness is non-linear.

La programación de actividades de mantenimiento preventivo (MP) es un problema complejo que debe abordarse mediante modelamiento matemático. En este trabajo se propuso una solución al problema mediante el desarrollo de un modelo de programación no lineal, con el objetivo de asignar mantenimientos generados en base a la frecuencia dictada por el tiempo a períodos sobre un horizonte de planificación, considerando las limitaciones de capacidad y de recursos. Este mecanismo de programación permite adelantar o retrasar el mantenimiento en comparación con el período de ejecución esperado, dada la frecuencia sugerida. La programación óptima de MP será dada por la que minimice los costos. La formulación demostró funcionar de manera sobresaliente. Los resultados mostraron un ahorro promedio significativo en costos del 43%, en comparación con un modelo alternativo de características similares. Este estudio encontró una fuerte relación entre la frecuencia de mantenimiento y el costo de las tardanzas y entre la utilización y el cumplimiento de la programación. A su vez, este trabajo aborda el escenario donde los mantenimientos podrían beneficiarse en tiempo y costo cuando se realizan simultáneamente y escenarios donde el costo de la tardanza no es lineal.